现有的冷却解决方案
据绿色网格(Green Grid)组织的有关专家所给出以下的建议。怎样提高数据中心能效。
其中心理念是更好地冷却过热区域,而不浪费能量去冷却已经冷却的区域。
具体指导方针:
(1)冷却通道:热通道设计是为了促进有效流动同时将冷热空气流分开,并恰当安置空气调节设备。
(2)为服务器运行选择动力经济模式。
(3)采用动态计算流软件(computational fluid dynamics)对数据中心的空气流进行模拟,并尝试不同的地面通风口位置和计算空间空气调节单元位置。最优化冷却系统,可使数据中心能源支出节约25%。
(3)无论负荷大还是小,冷却系统的能耗是固定的。很好地利用将使其固定能耗降低。在保证增长的情况下,将生产量与数据中心设备的冷却需求相匹配。
(4)数据中心过热点的直接冷却与冷却系统紧密相关,但注意不要冷却已冷却区域。将冷却空气的通道减短。使数据中心设计为服务器和存储器机架的空气流与房间空气流相匹配,这样就不会将电能浪费在从相反方向来抽取空气。
(5)采用刀片服务器和存储器虚拟化来减少需要动力冷却系统进行冷却的物理设备的数量。这同时也减少了数据中心所占用的空间。
(6)节约照明费用(因为照明设备的使用会导致其自身过热)。
(7)改进机架内部的空气流,使其穿过通道,这可以通过配置盲板隔离空机架空间来实现。
(8)当采用专业工程方法,将冷却用水直接输送到机架以将电力系统和隔离管道等的风险最小化。
(9)采用多核芯片来整合服务器可以减少所需冷却服务器的数量。购买更多的高效芯片并进行动力分级以减少待机功率,这样可减少冷却需求。
(10)如果可能,采用空气调节装置运行于冬季经济模式。
(11)检查个别的空气调节单元是否相协调并且未进行相反工作。
总之,其理念是减少整体的冷却需求并考虑包括冷却系统的整体支出。应该直接针对机架内部的过热点进行冷却,同时将热空气排出由通风口排出。
现有技术针对以上机房所存在的问题有的采用APC-MGE公司的NetworkAIR和InfraStruXure英飞集成系统InRow解决方案。即将机房内气流组织分布为热通道和冷通道,并在机柜上增加盲板等措施。但是应用此解决方案所存在的问题必须是新机房建设、且须采购英飞集成系统标准的机柜;而对于老机房已排序的机柜以及计算机负荷散热量不明晰、易变化的情况帮助不大,尚且还存在造价、建设周期等诸多问题。由于高性能计算系统的生命周期只有3~5年,所以选择特定的水冷却系统或气流冷却系统相对来说都比较昂贵。
还有采用艾默生网络能源公司的Liebert DX 99.999%高热密度制冷和能源调节解决方案。即用冷媒填充管道以蛇行方式分部在数据中心的服务器架上。当液态制冷剂流动到服务器附件的管道,它就吸收来自于服务器的热量,化为气体,然后被抽回到冷却装置,该空调装置然后将其压缩成液态冷媒进行另一个循环。其采用新型的数码涡旋压缩机,来提供全面的可调节制冷控制。并采用变速电扇的使用来匹配制冷系统的气流和IT设备的气流。通过对空气循环的精确监测,据说可令所有的服务器,无论在机架上处于任何位置,均能接受到同等的气流量。据载和其他服务器散热系统相比,艾默生网络能源的这种液体散热系统,能把散热系统耗费的功耗降低30%至50%。但此方案与APC-MGE公司的解决方案存有同样性质的问题,并且尚存冷媒变流量循环泵构造的系统复杂、需维护等弊端。
还有采用IBM水冷和储冷电池的解决方案。即采用冷冻水型机房空调和蓄冷来赚取昼夜用电差价的方式。但此方案同样存在上述2个方案的通病。而且在中国和美国,重大、关键机房对于冷冻水型空调的方案多不敢选用。譬如北京气象局为奥运会服务的数据中心曾经想采用水冷制冷系统,但是由于安装、维护的成本问题,不得不仍旧采用传统的空调制冷方式。一位CIO曾经告知,他们在搭建数据中心时,已经考虑到能耗的问题,但是由于业务情况与领导的要求,不得不暂时隐瞒了能耗问题,而是在事后想办法解决每年的高额电费。
还有采用HP 动态智能冷却系统DSC(Dynamic Power Saver)解决方案。譬如对多个数据中心进行整合,形成占地70,000平方英尺的高密度数据中心。数据中心由原有设备和新服务器机架与刀片组成。在IT机架上部署了7,500个传感器,这些传感器组成了一个严密的网络,能够实时测量数据中心气温。此外,数据中心还采用灵活的机制,以响应设施故障、异常现象和断电情况。相对于采用当前最为常见的数据中心散热方法,全面采用动态智能散热技术(DSC)的数据中心可将能耗降低40%。并由Liebert公司和 STULZ公司这两名惠普合作伙伴将自己的散热控制组件与DSC解决方案集成,从而支持客户将该解决方案无缝集成到其现有的空调产品中。但此方案尚存有造价昂贵、建造调试周期长,还必须和各个机房空调厂家的控制系统集成等弊端。
机房空调服务的对象是计算机服务器或通信网络设备,相应研究的应该是具体高热密度负荷的实际工况参数,而现有机房空调技术测定的均是机房温度。这样最终造成了现有机房空调技术高耗能、低效率,经济环保性能较差的状况。