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先進空調制冷 機房調節省電量

2012-01-12
許多調查資料顯示,機房用電與冷卻是亟待改善的問題。根據台灣綠色生產力基金會在2010年非生產性質行業能源查核年報中指出,國內能源用電每單位面積年耗電量密度最高為網路機房,其次是電信機房,百貨公司名列第三。而網路機房的能源消耗量是百貨公司的三倍之多。
若仔細分析機房用電,一般來說,冷卻IT資源的冷卻空調用電約佔整體用電量的40%,因此,許多企業的省電策略,多半會從冷卻空調環節來著手。事實上,為了降低冷卻空調的制冷量,近年來在機房規劃策略、空調設備以及冷卻方式都各自有不錯的進展。

從方位規劃 提升空調效益

所謂的機房規劃策略,其實指的就是機櫃以及冷卻空調設備的放置方位。現今耳熟能詳的冷熱通道,是基於機櫃內設備都必須由前進風、由後出風的作法,因此機櫃前方與另一機櫃前方面對面擺放、機櫃後方與另一機櫃後方對看,才能讓IT設備可以從進風口吸入足夠的冷風,而後讓熱氣從出風口排走。而這個作法也是為了解決傳統將機櫃擺放同一面向所產生的溫差以及混風情況。

▲若將網路機房與百貨公司相比,網路機房單位面積年耗電密度是百貨公司的三倍以上。(來源:台灣綠色生產力基金會)

一般來說,將機櫃朝向同一個方向很容易造成溫度梯度10℃左右的溫差,例如出風口為25℃時,排風就會到達35℃。而第一排機櫃排出的熱風因為風流本身的物理特性而與第二排機櫃吸進的冷風混合,造成溫度升高為30℃,如此一來,第二排機櫃的進風反而直接以30℃進風,愈後頭的機櫃就愈不利,若有四排機櫃直接就吸入50℃混風,設備就容易因為溫度太高而出現當機的風險。

冷熱通道可以有效降低混風狀態,同時也無需不斷提高制冷量,所有的機櫃都可以充份制冷,當然,除了機櫃的方位之外,傳統落地式精密空調的冷卻設備在機房內的擺放位置也會影響制冷能力。原因在於,企業機房空間很可能受限於環境而有不一樣的長寬比,例如長方型的機房空間,就不能將空調設備放在四個對角,因為距離愈長,空調設備就必須不斷地提高制冷量,才能將冷風送達到中心位置,相對也提高能源用電量。

機櫃式空調 機動調節出風量

近幾年來,IT技術精進雖然帶來更高的運算能力,卻也為機房的維運帶來不小困擾,隨著伺服器運算能力愈來愈高、體積愈來愈小,企業得以在有限的機房空間中擺放大量的主機設備來提供高度運算力,但也因為如此,往往在單一機櫃出現因為設備過度密度而產生的熱點,提高故障風險。雖然,精密空調設備不斷地加強制冷量,可以降低設備當機風險,但如此過度的制冷也造就冰庫一般的機房。機櫃式空調的發展,便是為了解決熱點問題而生。

▲傳統將機櫃擺放同一面向將產生混風。

▲ 冷熱通道可以有效降低混風狀態,同時也無需不斷提高制冷量,所有的機櫃都可以充份制冷。

機櫃式空調主要是用來安裝在機櫃與機櫃之間,有水平式的安裝,也可以吊掛在天花板或機櫃上方,冷卻方式採冰水或冷媒方式處理,不過目的都是為了就近提供IT設備制冷力,當落地式精密空調送出的冷氣,在高架地板輸送的過程中產生耗損,而無法提供適當冷源時,機櫃式空調就可以發揮效益。

從架構上來看,機櫃式空調也是模組化設計,企業可以依需求來擴充,不用一次全面部署。而且,現今的機櫃式空調多半都有自動調節的功能,一旦察覺機櫃內的IT設備溫度過熱,機櫃式空調也會調整風力來因應。

從大氣引進冷源

近年來,綠色機房概念盛行,除了透過合宜的配置讓能源用電精簡之外,也經常討論到自然冷卻法(Free Cooling)的可行性。所謂的自然冷卻法是利用外在環境的冷空氣或是冰水來取代部分的制冷,國內外都已經有案例可循,例如HP位於英國的資料中心就引進冰河風力過濾後使用。甚至有企業為了引進自然空氣或水資源作為冷源,不惜將機房遷移或新建到寒帶地區的作法也時有所聞。

自然冷卻法能夠協助企業適度地降低能源電力費用,不過依照外在環境的情況必須適度加以改善,才能進入機房使用。就以外氣來說,一般引進的外氣都必須先去除粉塵、有毒物質的過濾步驟,再經預冷後,才進入到機房作為IT設備的冷源。

雖然自然冷卻法的實現要視地理氣象環境條件才能落實,但也受惠設備元件在近年來的耐熱溫度提高,因而在運用上更有助益,早期的伺服器只要超過25℃就發出警告,28℃就自動當機,現在因為電子零件的耐熱溫度提高,普遍都可以接受30℃進風,相對來說,也降低不少冷卻需求。

另外,配合現今機房模組化的概念,自然冷卻法同樣可以依需求來彈性擴充,由於自然冷卻法本身具備了容量概念,可以透過計算來增減外部冷源的引進量,因此,當企業要擴充機房時,自然冷卻法也可以配合機房的需求而增加。


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