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解析数据中心节能改造的七种解决方案

2015-11-07 00:32
退思
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  随着计算机网络业务量的迅速增长、服务器数量的增加,机房的面积及规模也在不断扩大,数据中心的能耗成本也迅速增加,并有赶超硬件成本的趋势。据权威机构调查显示,我国每年用于服务器的电源和冷却的总开支超过了20亿美元。对于已经建成投产的数据中心,如何实现有效的节能改造,需要从多方面考虑。本篇介绍了数据中心基础设施节能改造的几种主要解决方法。

  一、设计一套机房整体监控系统

IT设备负载变化曲线

  从机房负荷和空调冷量配置来看,机房一般设计为N+X的安全运行模式,但从整个机房IT设备布局来看,由于机房面积较大,考虑其循环风量及减少机房局部温度死角等问题,及负载设备功耗的动态变化,精密空调群无法做到人为控制按照需求运行,机房发热量变化无规律可以遵循,所有室内风机全速运行,压缩机由每台空调独自按照自己的需求进行控制,此种运行模式从运行费用角度来说是不经济节能的。如果强制空调群中的冗余设备进行关机运行,由于机房气流组织及温度变化规律很难掌握,人为控制空调的开机与关机也很难做到机房安全,因此可能存在局部温度不可控的现象。因此,机房精密空调群控対机房节能起到至关重要的意义。

  机房专用空调群控节能的思路是:在保障机房设备正常运行的前提下,通过减少冗余空调设备的运行时间,来降低整个机房的能耗,实现空调系统的备份/轮循功能、层叠功能、避免竞争运行功能、延时自启动功能。

  结合曙光自适应集群功率与能耗监控系统,进行精密空调集群集中管理,管理软件根据CPU占有率计算每一排的服务器功耗,根据负载分布情况及精密空调分布情况精确控制相应位置空调的工作状态,其中主要包括压缩机的启停和空调室内机的风扇启停。精密空调通过RS485网络与协议转换器通信,协议转换器通过以太网与管理节点协同工作,这样使不同厂家的精密空调(具有监控功能)能够通过曙光标准协议接口与管理节点进行数据交互每个服务器机柜内安装两个无线温湿度探头,每排机柜构成一个网络,通过物联网的组网方式形成一个温湿度监控网络,并通过以太网将数据上传至管理节点,形成双层监控网络,在监测到服务器到温的时候,开启机房空调,在节能的同时确保设备安全。

  二、建立机房散热及气流组织模型

  由专业的散热工程师利用计算流体动力学(CFD)技术,针对中心机房空调气流组织特性的数值分析与模型实验,深入分析中心机房内部的气流速度场、温度场分布,并在此基础上得出合理的冷量调配设计方案,获得最佳的送回风状态,满足设备的散热需要,同时使空调负荷降低,得到最优冷量配置的效果。目前主要通airpak或fluent模拟软件进行实现。

机房CFD气流组织模拟图

  三、针对机柜添加盲板

  机房一部分机柜内,由于设备数量较少,导致冷风从机柜下部向上进入机柜后,很大一部分冷风未经过设备直接进入机房内,这样就导致了空调的送风短路,使空调的制冷效率大大降低。

  采用封堵风道的方式减少风的短路,提高空调的制冷效率。具体办法是在机柜内没有安装设备的空间安装盲板,使冷风只能通过设备再送到机房内。

机柜增加盲板气流组织示意

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