有效實(shí)現(xiàn)氣流管理,邁向節(jié)能機(jī)房之路

有效實(shí)現(xiàn)氣流管理,邁向節(jié)能機(jī)房之路講師資歷介紹胡哲寧(JerryHu)

-FlukeCCTT教育訓(xùn)練專任講師。

-網(wǎng)路佈線產(chǎn)品專任講師。

-CPI被動(dòng)式散熱方案及機(jī)房?jī)?nèi)佈線管理專任講師。

-GreenIT部落格作家：

/green-it/

聯(lián)絡(luò)方式：jerry@.tw0939-737789認(rèn)識(shí)綠色機(jī)房首部-了解PUE執(zhí)行綠色機(jī)房的必要性美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)之2007年的報(bào)告中指出：美國(guó)2006年之各種資訊產(chǎn)業(yè)或商業(yè)、政府機(jī)構(gòu)所使用之資料中心的耗能是2000年的兩倍。根據(jù)能源大用戶各類建築電力消費(fèi)量(EUI)統(tǒng)計(jì)分析，其中以電信機(jī)房、網(wǎng)路機(jī)房為前兩名，平均單位面積年度耗電量比第三名的百貨公司足足超過(guò)2倍以上何謂綠色機(jī)房GreenGrid協(xié)會(huì)針對(duì)資訊機(jī)房能源使用合理化，所訂定之電源使用效率PUE(PowerUsageEffectiveness)耗能指標(biāo)。根據(jù)LEED之能源評(píng)估必要條件，使用300RT以上之中央空調(diào)冰水主機(jī)系統(tǒng)資訊機(jī)房，PUE值至少須達(dá)1.52以下方能符合申請(qǐng)LEED的基本門(mén)檻。PUE=

數(shù)據(jù)中心電力使用效率值PUE=數(shù)據(jù)中心總用電量數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備用電量PUE=2.2

110KW*24*365*3*1.3=NTD

3,758,040PUE=1.8

90KW*24*365*3*1.3=NTD

3,074,760PUE=1.4

70KW*24*365*3*1.3=NTD

2,391,480PUE=1.8每年節(jié)省電費(fèi)NTD683,280PUE=1.4每年節(jié)省電費(fèi)NTD1,366,560IT人員的價(jià)值:PUE=110KW50KWPUE=

2.2機(jī)房PUE值得我們思考:PUE值最佳化如何達(dá)到PUE最佳化如何量測(cè)真正的PUE值現(xiàn)實(shí)上PUE值難量測(cè)PUE=

數(shù)據(jù)中心電力使用效率值PUE=數(shù)據(jù)中心IT+非IT設(shè)備用電量數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備用電量假設(shè)非IT設(shè)備用電量不變1.IT設(shè)備用電量增加，PUE值降低2.IT設(shè)備用電量減少，PUE值增加機(jī)房PUE另外告訴我們:節(jié)能機(jī)房的用電比率(資料來(lái)源：經(jīng)濟(jì)部能源局-電信網(wǎng)路機(jī)房節(jié)能應(yīng)用手冊(cè))如何打造或改善綠色節(jié)能機(jī)房Intel的實(shí)驗(yàn):2020DataCenter條件:1.區(qū)分冷通道及熱通道2.故意存在氣流洩漏3.將實(shí)驗(yàn)空調(diào)製冷及風(fēng)速開(kāi)至最大4.TotalITload5KW/rack(8rackswith174Servers)5.入口溫度:高架地板下/18度；設(shè)備入口/22度PUE值量測(cè)為1.8第一階段改善輕鬆三步驟,降低PUE1.封住洩漏(PUE無(wú)改變)2.調(diào)整冷通道出風(fēng)量至足夠每一機(jī)櫃設(shè)備散熱需求即可.(PUE1.8降低至1.55)3.冷熱風(fēng)徹底隔離(PUE

1.55降低至1.48)進(jìn)階改善4.將冷凍水調(diào)高至14度(最大limits),改用EC變頻送風(fēng).(減少30%能耗,PUE1.48降低至1.43)5.將機(jī)櫃內(nèi)設(shè)備入口溫度由24度調(diào)高至27度.(提高空調(diào)送風(fēng)溫度)(PUE1.43降低至1.4)6.再將設(shè)備入口溫度由27度,調(diào)高至35度.(PUE

1.4升高至1.43)7.增加每機(jī)櫃的設(shè)備量,由5KW調(diào)高至10KW(PUE降低至1.3)所以要做好氣流管理必須先了解的事1.了解跟氣流管理有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)2.了解每個(gè)機(jī)櫃(設(shè)備)耗電量3.了解每個(gè)機(jī)櫃(設(shè)備)的入口溫度4.了解空調(diào)的製冷、風(fēng)量與效率5.了解改變並非是很困難的事氣流管理必須要先做的事1.建立冷熱通道2.機(jī)櫃未安裝設(shè)備的地方予以檔板3.非冷通道之不必要開(kāi)孔予以密封4.機(jī)櫃後方的線纜整理5.(若下吹)高架地板下的線纜整理或上移TIA-942氣流管理氣流管理進(jìn)階該做的事1.了解冷通道每塊出風(fēng)板的出風(fēng)量2.將機(jī)櫃對(duì)齊冷通道的邊緣3.熱通道上方設(shè)置回風(fēng)板4.將多餘的空調(diào)移至適當(dāng)?shù)奈恢贸蔀閭湓?.壓力測(cè)試,將空調(diào)出風(fēng)溫度一度度提高6.將機(jī)櫃的密度提高7.FreeCooling氣流管理最佳實(shí)踐1.冷熱氣流徹底隔離2.依照實(shí)際設(shè)備散熱需求,避免過(guò)大的空調(diào)製冷3.機(jī)櫃內(nèi)設(shè)備入口為ASHERAE所建議的27度4.防堵任何可能冷熱氣流混合的洩漏5.空調(diào)的出風(fēng)溫度接近設(shè)備的入口溫度6.FreeCooling機(jī)房散熱要命的問(wèn)題:洩漏相關(guān)性熱迴風(fēng)機(jī)櫃散熱問(wèn)題兩個(gè)相連機(jī)櫃的空隙中的熱空氣回流機(jī)櫃中間的熱堆積32?C熱空氣的回流機(jī)櫃內(nèi)的熱氣回流空調(diào)效率不佳(圖片來(lái)源：Intel)混風(fēng)情況嚴(yán)重,產(chǎn)生局部熱點(diǎn)導(dǎo)致維護(hù)人員調(diào)低溫度，增加製冷耗能回風(fēng)溫度因混風(fēng)導(dǎo)致溫差變小，使得空調(diào)機(jī)組低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)每降低5度蒸發(fā)溫度，空調(diào)製冷能力下降25%HVAC整組性能效率COP值(CoefficientOfPerformance)下降15%冷熱混風(fēng)影響(資料來(lái)源：經(jīng)濟(jì)部能源局-電信網(wǎng)路機(jī)房節(jié)能應(yīng)用手冊(cè))機(jī)房氣流管理案例分析現(xiàn)行的機(jī)房冷熱有效隔離解決方案比較冷熱通道具體方案匹配式冷卻(機(jī)櫃列或機(jī)櫃頂部)冷卻系統(tǒng)被移至機(jī)櫃邊，送風(fēng)和回風(fēng)路徑都很短機(jī)櫃背板式水冷機(jī)櫃後方背板加裝水冷式散熱片以過(guò)濾熱風(fēng)熱通道密閉機(jī)櫃後部的熱通道被密閉密閉冷通道密閉機(jī)櫃前部的冷通道被密閉煙囪機(jī)櫃機(jī)櫃頂部安裝煙囪連接天花板現(xiàn)行資訊機(jī)房冷熱隔離方案COOLERCOOCOOCOOLERCOOLERCOOLERUPS主動(dòng)式匹配式冷卻優(yōu)點(diǎn)送風(fēng)路徑短，確保設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度高熱密度應(yīng)用挑戰(zhàn)建置成本維修成本TireIII&IV等級(jí)高密度機(jī)房地板下管線工程設(shè)計(jì)擴(kuò)充困難主動(dòng)式散熱方案PointsofriskInRowCooling–潛在故障點(diǎn)UPS冷通道封閉優(yōu)點(diǎn)確保設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度高熱密度應(yīng)用既有機(jī)房的改造挑戰(zhàn)洩漏問(wèn)題空調(diào)機(jī)不送風(fēng)時(shí)，當(dāng)機(jī)時(shí)間短機(jī)房為熱通道，溫度過(guò)高每個(gè)冷池中的分量不一，必須監(jiān)控每個(gè)冷池的風(fēng)量是否滿足需求需機(jī)櫃列部署冷通道密閉UPS熱通道封閉優(yōu)點(diǎn)舊機(jī)房的改造機(jī)房全為冷通道增加了空調(diào)機(jī)可宕機(jī)時(shí)間可不使用高架地板挑戰(zhàn)洩漏問(wèn)題人員進(jìn)入維修需機(jī)櫃列部署額外的消防設(shè)計(jì)考量熱通道封閉UPS煙囪機(jī)櫃17垂直排風(fēng)管系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)密閉可達(dá)95%機(jī)房全為冷通道增加了空調(diào)機(jī)可宕機(jī)時(shí)間可彈性部署低投資回收率高高密度應(yīng)用挑戰(zhàn)垂直排風(fēng)管對(duì)上走線的影響機(jī)房高度消防設(shè)計(jì)考量煙囪機(jī)櫃氣流管理利器-CFD模擬ComputationalFluidDynamics

(CFD）是基於計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的電腦類比分析軟體。在資料中心規(guī)劃設(shè)計(jì)解讀，借助CFD軟體工具可對(duì)場(chǎng)地環(huán)境，氣流組織，設(shè)備發(fā)熱和空調(diào)製冷進(jìn)行綜合模擬。ANSI/BISCI002-20111DataCenterDesignandImplementationBestPractices(美國(guó)資料中心標(biāo)準(zhǔn)：《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和實(shí)施最佳實(shí)施》）中已明確對(duì)CFD模擬進(jìn)行了描述：建議採(cǎi)用電腦流體動(dòng)力學(xué)CFD對(duì)機(jī)房氣流進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，以確保滿足設(shè)計(jì)要求下的散熱設(shè)計(jì)和合理佈置。何謂CFD煙囪案例圖片Intel/watch?v=FILhtOfLMzI&feature=channelBerbeeIDCOrlandoHealthBendBroadbandVault案例圖片國(guó)內(nèi)總結(jié)1.進(jìn)行動(dòng)態(tài)PUE量測(cè)：藉由量測(cè)能源消耗及PUE監(jiān)測(cè)了解機(jī)房能源性能與效率。2.氣流管理：良好氣流管理是機(jī)房節(jié)能的基本，建立有效率冷熱通道減少冷熱混風(fēng)避免熱點(diǎn)發(fā)生。3.調(diào)整溫度設(shè)定：依據(jù)ASHRAE建議調(diào)高冷通道溫度，降低冰水系統(tǒng)能源消耗。4.變頻空調(diào)系統(tǒng)：變頻冰水主機(jī)、變頻泵、變頻風(fēng)扇、變頻冷卻水塔之投入。綠色機(jī)房十大改善方向5.避免超量設(shè)計(jì)及主機(jī)臺(tái)數(shù)規(guī)劃。6.將未使用之機(jī)櫃予以封板，以避