机房节能一体化解决方案-海瑞斯.doc

机房节能一体化解决方案-海瑞斯.doc

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机房节能一体化解决方案

·绿色数据中心的最基本的应该是一个安全、可靠、各单元协调配合一致性极强，同时采用相应的节能技术和新的节能理念。

基础设施：

·机房位置的选择，从节能的角度来说机房应该选在建筑物的背阴面，以减少太阳光的辐射所产生的热量，并且建筑物的结构为绝热性比较好的材料为宜，保持机房的密闭性，窗户要考虑做防护，数据中心的灯管选择比价适宜的灯管，最好是节能的并且在无人工作的情况下为关闭状态为好。

采用下送风的机房，如采用地板下布线模式的，其地板下高度应在50-80cm，地板下低于40cm的，最好将电源及综合布线布在机柜上方，实行上走线模式。

气流组织：

·a、空调气流循环

·b、机柜的气流组织

空调气流组织：

·机房空调本身的设计是送风量大，机房换气次数高（通常在30～60次／小时），整个机房内能形成整体的气流循环，使机房内的所有设备均能得到冷却。

但是某些机房的设计抹杀了这项功能，比如：

机房的空调被搁置在另外一个房间，靠隔断上方的回风口，来回风或者靠天花板的微孔来回风致使空调的气流组织受阻，而制冷效果很差，并且报警次数很多，还有静电地板的高度很低，有些地方甚至低于25CM厘米并且下方有很多的线槽和线缆，空调的冷风无法送达到相应的位置；有些地方的静电地板的开口数量及开口的位置不对，造成空调的气流组织不合理。

上送风系统，风管的设计一定要合理，风口的数量及大小要合理，否则会影响制冷效果。

合理建议：

·下送风系统地板下的高度应在50-80cm，地板下低于40cm的，最好将电源及综合布线系统的放在机柜上层，实行上走线模式。

无法达到标准的高度应采用强制向上排风的装置，以达到气流的正常流通和循环。

如条件准许的话建议用监控系统控制气流的循环，通过机柜内的温湿度的监控来控制风阀送风口的大小开合。

机柜的气流组织：

机柜即机房，这是未来机房的发展趋势，IT微环境的变化直接关系到整个机房的安全。

机柜的摆放的合理性和机柜本身的微循环的问题是目前存在的两大问题。

机柜布局：

·机柜空间的合理布局对于确保机柜拥有适当温度和足够的冷空气同样非常重要。

合理的机柜布局目标是控制空气循环，即避免冷空气在到达设备进气口前与热空气混合。

通过将机柜按行排列，冷热通道的技术，可以大幅降低短路循环现象，同时按照背靠背的方式布局。

根据有关调查显示，大约25%的机房将每排机柜面向统一的方向。

将机柜置于统一方向可能导致严重的短路循环问题，一般会出现“热点”，同时系统运行成本也将大幅提高。

对于机柜朝向统一方向、且没有采用冷热通道技术的环境。

调查显示大多数用户均是按照管理层指示放置的，目的是保持机房的美观。

如果没有能够使用冷热通道技术，那么解决这一环境中热点问题的一个有效方法是为受影响的机柜提供一个额外的制冷设备才可以解决。

安装盲板

·尽管机柜通常被认为只是一种机械支架，但它对于防止设备排除的热空气重新进入设备进气口至关重要。

·如图显示了机柜在安装盲板前热空气在出风口受到轻微增压后，再加上设备进气口的吸力，导致了热空气重新吸入设备进气口的情况，即短路循环。

在安装盲饭后，热空气从设备排出，机柜及其盲板提供了屏障功能，截断了热空气短路循环的路径，进而降低了热空气进入进气口的可能。

·尽管主要的IT设备制造商均强烈建议使用盲板，但实际上90%或更高比例的机房都忽略了这一点。

热空气再循环问题可能导致IT设备的温度上升8℃。

安装盲板是一个极其简单的过程，可以用非常低的成本应用于几乎所有的数据中心。

·还有一些机柜配置暴露出了一些其它的缺陷，可能造成与没有安装盲板类似的结果。

例如，使用超宽机柜将可能使得热空气通过设备侧面进行短路循环。

另外，使用托盘安装IT设备会造成相关位置盲板的无法安装，从而为热空气的短路循环提供了完全开放的条件。

·在一些标准的19英寸机柜中，导轨周围、机柜顶部和底部同样存在空气短路循环路径。

在这种情况下，安装盲板也不能完全控制空气的短路循环。

这些机柜的设计并不能适用于高负载密度的机房环境中。

·通过使用盲板和选择可以有效控制短路循环的机柜能够降低机房热点的温度，并显著提高系统可用性。

此外，还有一些优势虽然不太明显，但却非常重要，需要进行说明。

·1）短路循环对制冷系统的影响

·与理想的系统相比，存在短路循环的机柜系统会导致制冷系统的性能大幅降低。

短路循环将造成回流到制冷系统的空气温度较低，可能导致制冷系统以较低的性能工作，进而无法满足制冷量的需求。

·2）短路循环对总拥有成本的影响

·为了解决短路循环所造成的温度过高和制冷性能的降低，总拥有成本增加最为突出。

与制冷效率相关的最大寿命周期成本是运行制冷设备和风扇需要消耗的电力成本。

机房制冷消耗的电力不受短路循环的影响，但制冷系统的效率却会受到明显的负面影响。

这意味着短路循环将会增加与电力相关的成本。

·解决热点最常用的方案是降低制冷系统出风口的空气温度和增强制冷系统性能。

这两种方案都需要消耗大量不可预知的成本。

空气流通的限制使得设备无法获得足够的冷空气，进而导致温度升高。

此外，机柜前端或后端对气流的限制，还会加重在没有盲板的机柜空间内的空气短路循环情况。

因此，至关重要的一点是需要使用具有良好通风效果并在其后端拥有足够空间的机柜，以避免电缆阻碍空气的流通。

·除了上述控制机柜空气流通的被动方案外，带有风扇系统的机柜也可用来控制机柜内空气的流通。

但是一些顶部安装风扇的机柜系统，具有的优势微乎其微。

而其它一些风扇系统，如将底层空气输向机柜前端的系统或从机柜后端主动排除热空气的系统，都可以有效改进机柜内的空气流通，减少短路循环和提供机柜利用率。

合理的负载分布

·不合理的设备安装位置，特别是高功率高密度设备的安装位置，可能明显的增加机房的工作压力。

当高负载密度、高功率服务器被组合成一个或多个机柜时，便会出现高负载密度设备群。

这种情况可能导致数据机房出现热点，并要求操作员采取相应措施，如降低空气温度设置点等。

机房空调的和谐制冷设置

·当制冷系统输出空气温度设定值越高，其性能也越高。

理想状态下，如果没有设备散热输出，制冷系统输出气体温度将与计算机设备的温度一致。

然而实际中，制冷系统输出气体温度通常比设备运行所需要的温度略低。

然而，如果能够遵循本文介绍的空气分配原则，则可以尽量提高制冷系统温度设置值。

为了最大限度的提高容量和优化效率，设置点不应低于维持设备进气温度所需的数值。

·尽管制冷系统温度设置点由空气分配系统决定，然而湿度却可以调整到任意最佳值。

如果湿度设定值高出需求，可能导致严重的后果。

首先，制冷系统将导致水分凝结、空气湿度降低、并且制冷效率降低。

然而更糟的是，加湿器需要补充空气中损失的水分。

同时加湿器也是一个主要的散热源，从而更加降低了制冷系统的制冷效率。

当存在气流短路循环时，情况将更加严重。

因为较低温度的空气进入制冷系统更容易结露。

因此，非常重要的一点是，切勿使机房湿度值高于需求。

·对于采用带有加湿器的多个制冷设备的机房而言，可能还会发生其它问题。

在此类环境中，最常见的问题就是多个制冷设备相抵触运行。

当以下条件具备时，便可能发生上述情况:

两个制冷系统回流气体温度不一致，或两个设备的湿度传感器校准不一致，或两个设备设定的湿度值不同。

制冷系统抵触运行将导致一台制冷设备会降低空气湿度，另外一个则会增加空气湿度。

这一运行模式极其浪费资源，而且机房管理员也不容易发现。

·无意义的制冷系统湿度抵触运行问题可通过以下方式解决:

a使用中央湿度控制；b协调制冷设备之间的湿度值；c关闭制冷系统中的一个或多个加湿器；d使用浮动数值设定。

·　以上这些技术各具自已的优势，通常最可行的办法是确认系统设定值是否相同，校准是否相同，并且扩大浮动数值设定范围。

一般情况下，将浮动数值范围设定为士5%，便可以纠正这一问题。

合理的温度设置

·程控机房的温度要求保持在15℃~25℃以内，程控交换机房的温度常年设定为20℃，精度为1℃。

在设备对环境的要求范围相对宽松的情况下，没有根据环境温度及设备特点作出相应的调整，室内温度一年四季保持恒温恒湿状态。

这不仅是对电量的浪费，也是对技术优势的浪费。

·通过恒温恒湿空调对机房温湿度的精确控制，使机房基本处于恒温恒湿状态，体现了恒温恒湿空调的优越性。

但这种优越性能是以牺牲电能为代价的。

基于这一点，需要提出科学的节能思想，就是充分利用设备温度范围宽的技术特点，并利用计算机自动控制技术，随时根据外界因素的变化，通过对空调运行状态的判断，自动调节室内温度值，使压缩机或加热工作时间减少，达到节能目的。

·通过计算机的自动控制，使空调总是处于最节能状态下运行。

以上原理同样适用于通过对湿度的自动控制来实现节能。

节能实现方法

·节能理论依据是，当程控机房需要降温时，空调工作在制冷状态，此时若将回风温度值设高些（在满足机房温度要求的条件下），会使压缩机运行时间缩短起到节能作用。

同理，当程控机房需要升温时，空调工作在加热状态，此时若将回风温度值设低些，会使加热器运行时间缩短起到节能作用。

·温度设高还是设低，主要是根据恒温恒湿空调所处的工作状态，而外界因素的变化直接反映在执行部件工作时间上（如：

气温下降时，压缩机的日工作时间缩短）。

而当由执行部件工作时间上的量变最终变为状态上的质变时（如：

压缩机运行时间为零，即停止工作，加热器投入运行），就必须对温度设定进行适度地调整。

我们可以利用计算机优势，对恒温恒湿空调各功能执行部件的运行时间进行累计，并每隔1小时对恒温恒湿空调在该时间段内运行状态来进行判断。

如工作在制冷状态，且原设定温度等于允许温度最大值时，则设定温度值不变，否则设定温度值则增加0.1℃；若工作在加热状态，且原设定温度等于允许温度最小值，则设定温度值不变，否则高设定温度值则减小0.1℃。

如此，当机房发热量及外界气温的变化引起恒温恒湿空调运行状态改变时，计算机自动改变设定温度值，以适应节能的要求。

经济效益估算

·以容量为3.5万门电信局为例，设定温度为22℃，耗电量为2082度/天；当设定温度为24℃，耗电量为1984度/天，每天节省98度。

以上估算尚不包括对湿度采取自动控制所带来的经济效益。

温度合理控制

·1）温度控制的措施

·改变机房恒定的温度控制为以满足机房设备正常运行温度为准；改变空调7×24小时不间断运行方式为间断性的运行方式；通过现有机房新风换气系统充分利用室外温度来调节室内温度（冬季）；加强机房温湿度监控以随时对空调做节电控制；通过机房风道改治等方法保障环境要求高的设备正常运行；

·2）对机房加以改造，增加机房通风换气能力

·由于机房外环境湿度一年中绝大部分时间是能满足通信设备所要求湿度条件，所以可以通过加强室外空气与室内空气的对流换气来缩短机房空调加除湿时间；

·3）适当增加机房内设备隔断，提高机房空调利用率

·在大多中继机房和小的业务机房，现有的通信设备所占使用机房面积比例很小，如果整个机房使用空调加除湿功能将是很大的浪费，所以可以考虑适当进行设备的隔断处理，提高空调使用效率；

·4）在加除湿耗能较大的机房可以考虑增加专用加除湿设备

·此措施主要针对机房湿度变化范围比较大，并且机房空间较小的场合；根据设备规格：

一般每80平方米空间配置一台加湿机和除湿机，技术规格为加湿机5-9公斤/小时、除湿机3-5公斤/小时。

·在机房相对湿度低于20%时开启加湿机，相对湿度高于80%时开启除湿机。

3.联机控制

·1）采取空调联机控制运行的理论依据

·对于某机房区域配置两台或多台空调设备并且各自独立运行时，由于多台空调系统之间存在个体差异会带来巨大的内部损耗，现象是部分空调处于加热状态，而部分空调则处于降温状态；或者是部分空调处于加湿状态，而部分空调则处于除湿状态，其主要原因如下：

·空调内部温湿度