近年來隨著信息化的高度發(fā)展，數(shù)據(jù)中心也加快了建設步伐，向著高熱密度前進。數(shù)據(jù)中心建設中一部分是在原有機房基礎上進行擴建，但是如果沿用原始設計而沒有進行主設備擴容就會出現(xiàn)使用原精密空調(diào)機組已跟不上機房建設發(fā)展的需求而產(chǎn)生機房冷卻能力不足量的現(xiàn)象;或是精密空調(diào)機組的配置量超出了現(xiàn)有機房設備需求而產(chǎn)生機房冷卻能力超量的現(xiàn)象，這都會導致機房總體能耗之居高不下。
有專家預測，數(shù)據(jù)中心IT采購成本將與能源成本持平。其中數(shù)據(jù)中心的能耗中，冷卻又占了能耗的60%到70%。在接下來的幾年里，世界上一半左右的數(shù)據(jù)中心將受電力和空間的約束，能耗會占到一個IT部門1/3的預算。資料顯示，在2000年全球第一波數(shù)據(jù)中心浪潮中建設的數(shù)據(jù)中心已有50%開始在2008年開始重建。
高熱密度設備進駐導致制冷能耗劇增
機房精密空調(diào)機組應用于電子計算機機房是按照現(xiàn)行國家標準A級電子信息系統(tǒng)機房進行設計的，其運行工況為：23±2℃/50±10%Rh;對于計算機和數(shù)據(jù)處理機房用單元式空氣調(diào)節(jié)機現(xiàn)行國家標準檢驗工況為23±1℃/55±4%Rh。
現(xiàn)在計算機機房的建設模式，一般是沿用原數(shù)據(jù)機房局址進行簡單的擴容而成。由于機房早期建設的時候已經(jīng)對機柜和空調(diào)進行了布局，達到空調(diào)機組氣流組織對當時的機柜負荷是最佳的設計;現(xiàn)在當高熱密度的計算機服務器進入機房的時候，會被安排在遠離空調(diào)機組的位置上。
這樣勢必會造成在新的計算機服務器開機運行時出現(xiàn)此區(qū)域溫度超標的現(xiàn)象，故而必須將空調(diào)機組設定的回風溫度24℃調(diào)低。一般情況是在刀片服務器進場后至少調(diào)低空調(diào)機組設定溫度2℃。對此造成的能耗就已經(jīng)超過空調(diào)出廠標準的20%以上了。然而隨著刀片服務器的高度集成化，其散熱量已經(jīng)達到了每個機架30KW之巨;甚至有的正常運行機房在服務器機柜出風口測量到了47℃的高溫。最后機房面臨著計算機服務器等高熱密度負荷的不斷進場，只能一味的調(diào)低空調(diào)機的設定溫度值，致使機房內(nèi)溫度低得像個冷庫一樣。
目前85%以上的數(shù)據(jù)中心機房存在過度制冷問題，數(shù)據(jù)中心過冷成為了普遍性問題。對應的機房空調(diào)機組耗能也會比設計工況增加能耗50%以上，最終造成機房空調(diào)居高不下的高額運行費用。
脫離IT設備需求產(chǎn)生巨額制冷運行費用
設備發(fā)熱量又與設備類型、型號，機房布置有著很大關(guān)系。據(jù)對一些機房做過的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)有的設備發(fā)熱量并不大,可是機房冷負荷遠遠小于常規(guī)計算指標的165～222W/m2。而現(xiàn)實中有的機房占地面積達到了396平方米，而真正需要機房空調(diào)的服務器和配線架負荷區(qū)域卻僅有60平方米。這種脫離IT設備需求的精密空調(diào)配置，無疑又浪費了巨額的能耗費用。
由于機房空調(diào)無法感知機房的服務器或通信網(wǎng)絡設備具體需求量，故其制冷能力之超量會導致空調(diào)機組壓縮機頻繁啟動，產(chǎn)生振蕩，最終也會造成機房空調(diào)高額的運行費用。
隨著數(shù)據(jù)中心(IDC)機房采用服務器虛擬化技術(shù)的大量應用，機房內(nèi)高熱密度負荷勢必會出現(xiàn)散熱點向關(guān)鍵服務器轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，屆時可能會出現(xiàn)機房內(nèi)只出現(xiàn)少數(shù)的高熱密度區(qū)域，其微環(huán)境需求會愈加嚴峻。
降低高額制冷費用解決方案
針對以上問題，有關(guān)專家所給出的如何提高數(shù)據(jù)中心能效的建議。其核心理念是更好地冷卻過熱區(qū)域，而不浪費能量去冷卻已經(jīng)冷卻或根本不需要冷卻的區(qū)域。減少整體的冷卻需求并考慮包括冷卻系統(tǒng)的整體支出，應該直接針對機架內(nèi)部的過熱點進行冷卻，同時將熱空氣排出由通風口排出。
具體方案為：
1.冷卻通道：熱通道設計是為了促進有效流動同時將冷熱空氣流分開，并恰當安置空氣調(diào)節(jié)設備。
2.為服務器運行選擇動力經(jīng)濟模式。
3.改進機架內(nèi)部的空氣流，使其穿過通道，這可以通過配置盲板隔離空機架空間來實現(xiàn)。
4.當采用專業(yè)工程方法將冷卻用水直接輸送到機架以將電力系統(tǒng)和隔離管道等的風險最小化。
5.數(shù)據(jù)中心過熱點的直接冷卻與冷卻系統(tǒng)緊密相關(guān)，但注意不要冷卻已冷卻區(qū)域。將冷卻空氣的通道減短。使數(shù)據(jù)中心設計為服務器和存儲器機架的空氣流與房間空氣流相匹配，這樣就不會將電能浪費在從相反方向來抽取空氣。
6.采用刀片服務器和存儲器虛擬化來減少需要動力冷卻系統(tǒng)進行冷卻的物理設備的數(shù)量。這同時也減少了數(shù)據(jù)中心所占用的空間。
7.采用多核芯片來整合服務器可以減少所需冷卻服務器的數(shù)量。購買更多的高效芯片并進行動力分級以減少待機功率，這樣可減少冷卻需求。
8.如果可能，采用空氣調(diào)節(jié)裝置運行于冬季經(jīng)濟模式。
9.檢查個別的空氣調(diào)節(jié)單元是否相協(xié)調(diào)并且未進行相反工作。
10.采用更多的高能效照明設備(安裝控制器或定時器)，這可以直接節(jié)約照明費用，并節(jié)約冷卻費用(因為照明設備的使用會導致其自身過熱)。
11.采用動態(tài)計算流軟件(computationalfluiddynamics)對數(shù)據(jù)中心的空氣流進行模擬，并嘗試不同的地面通風口位置和計算空間空氣調(diào)節(jié)單元位置。最優(yōu)冷卻系統(tǒng)可使數(shù)據(jù)中心能源支出節(jié)約25%。
12.無論負荷大還是小，冷卻系統(tǒng)的能耗是固定的。很好地利用將使其固定能耗降低。在保證增長的情況下，將生產(chǎn)量與數(shù)據(jù)中心設備的冷卻需求相匹配。
