Free Cooling 氣流增加壓 資訊中心 冷卻空調 自然冷卻 台達電 史圖茲 機房 混風

優化對流減少冷卻耗電 空調省力新作法

2013-10-04
造成空調能耗特別高的原因,多數都來自於設計不良。至今仍有不少企業機房還有冷熱混風的問題。
根據美國能源部的數據顯示,資訊中心的能耗是同面積辦公室的100倍。在這龐大的電力支出中,除了IT設備本身所需的用電量之外,空調與電力系統的佔比也不低,特別是空調設備,根據統計,其電力消耗就佔了資訊機房用電量的四成至五成之多。

造成空調能耗特別高的原因,多數都來自於設計不良。台達關鍵基礎架構事業部資料中心產品經理林士基指出,至今仍有不少企業機房還有冷熱混風的問題,而造成混風的現象,主要來自於機櫃方位以及空調位置擺放不佳而導致。

從機櫃方位著手

▲台達關鍵基礎架構事業部資料中心產品經理林士基指出,至今仍有不少企業機房還有冷熱混風的問題。
由於早期資訊機房的規劃設計並沒有冷熱通道的概念,機櫃多半都面朝同一個方向。如今遇上了高密度設計、虛擬化技術時,混風就成了一個嚴重的問題。 位於第一排的機櫃影響可能不大。下吹式精密空調將冷風送出時,第一排機櫃獲得充足的致冷,而完成熱交換的熱空氣與第二排機櫃從高架地板送出的冷風卻會混合,使得第二排機櫃的進風溫度便被提高。愈到後排的機櫃,溫度愈高,最後可能造成IT設備因為過熱,而導致當機。為了改善這個問題,只好拚命把精密空調的溫度降低,但如此一來,卻耗費了大量的能源。林士基表示,其實只要把機櫃改個方位就可以改善。


改變機櫃方位或加風簾

他提到,面對資訊機房冷熱混風的問題,不少企業直接在高架地板上再開一層蜂巢板,也就是說,在一個通道上有二道蜂巢板。第一道先讓第一排機櫃所產生的熱風降溫,然後再與第二道蜂巢板的冷風混合後再進風。但這種作法只能讓溫度降低一些,卻浪費很多的空調。

改善冷熱混風狀況最簡單的方法就是讓機櫃改向,使其面對面、背對背的擺放,亦即機櫃正面與另一機櫃正面相對擺放、機櫃背面與另一機櫃背面相對,將冷熱通道區隔之後,便能讓IT設備可以從進風口吸入足夠的冷風。


▲規劃冷熱通道可以改善混風現象。(資料來源:台達)

另一種作法則是設置風簾(空氣簾)。只要在第一排機櫃與第二排機櫃間加上一道風簾即可。這麼做的目的是不讓第一排機櫃完成熱交換的熱空氣吹入第二排機櫃中,進而讓熱空氣可以有效地被帶走製冷再利用。


善用機櫃式空調

除了機櫃的方位之外,精密空調的位置也是一個很重要的關鍵。一般來說,正確的位置是放在熱通道的兩邊,如此一來,回風時才能順利讓空調把熱風帶走,製冷再循環利用。但也有不少企業機房在設計之初把精密空調放置在四個角落,以為這樣可以讓冷風吹到每個角落,但實際的問題是,擺放在愈後面的機櫃因為距離太遠,反而吹不到冷風。


▲機櫃式空調可縮小資訊機房所需面積,降低製冷量需求,同時改善混風現象。(資料來源:台達)

其實,當資訊機房面積較大時,混風的現象也比較容易發生。這個時候,就可用機櫃式空調加以改善。一方面,送風的距離縮短,耗電量變少,同時可以確保冷風進到設備內。再來製冷能力也可以改變,機櫃式空調可利用偵測點來改變風量,當進風溫度較低時,送風量也可以降低,進而達到節能的成效。

幫冷風加把勁 

▲STULZ台灣區總經理李政中指出,史圖茲特別針對台灣的氣候進行一番調查,經過統計,2012年的8,760小時中,將近400個小時有機會可以使用自然冷卻法。
企業資訊機房許多都是早期設計而沿用至今。固然,採用舊有設計可能無法跟上IT技術發展的腳步,但是更多的情況是因為IT人員貪圖方便,而造成製冷量不足。有經驗的人員想必知道,剛建好的資訊機房一定最整齊,但是過了幾年,機櫃開始變得凌亂,熱點叢生,甚至造成冷風的死角。目前由展x?代理的STULZ台灣區總經理李政中指出,企業最常見的情況有幾種:
  • 1. 隨意放置設備導致空調不夠用。
  • 2. IT設備密度愈來愈高,導致單點 的熱氣也愈來愈多,形成熱點。
  • 3. 設備放置太凌亂,導致有對流死 角,無法致冷。或是高架地板下配了一大堆線路,因為前人交接,早已無法確認,但是後面又買了一些電腦設備,冷風根本無法到達。
他提到,企業較常用的解決方案包括加買舒適型空調來輔助;冷風無法到達到地點,直接就從高架地板下方拉一個風管,對定點致冷;或者直接搬來工業用風扇對著設備猛吹。「但是,這幾種方式都相對耗電。當然改善的方法,最好是能夠全盤檢視,如果原有機房都不能動,那麼就對氣流增壓吧!」


氣流增壓 架構不變也有用

一般來說,精密空調如果不被高架地板底下的佈線阻擋,送風的距離可以到25公尺之遠,一旦高架地板線路雜亂,風距可能連5公尺都不到,即使勉強到得了,也相當耗能。

所謂對氣流增壓,指的是直接在高架地板送風處添加氣流增壓器(Air Booster)。其外觀看起來像是高架地板的蜂巢片,裡頭可是藏了變頻EC風機。透過溫度感測器,一旦偵測到溫度變高,氣流增壓器就會啟動開始運轉,而且出風角度還可以調整。遇到熱點變動時,氣流增壓器也能即時偵測到,調整出風角度。企業可以安裝在特別熱的機櫃前面,把比較多的製冷量吸上來致冷。

大自然取代人工製冷

除了在設計與配置方式盡量讓用電精簡之外,近年來,自然冷卻法(Free Cooling)也開始運用在資訊機房之中。Google便曾公開位於美國喬治亞州的Douglas郡,引用了Chattahoochee免費河水來讓伺服器冷卻。諸如此類運用自然的風力或水力來取代或降低原本電力消耗的作法,國外已經有不少案例。


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