隨著夏天的到來,溫度逐步升高,很多家里已經準備讓空調上陣。但是拿出溫控器來調節家里的空調時,卻發現制冷系統毫無反應。其實同樣的情況每天都在數據中心上演。這是因為IT空間塞進了越來越多的設備,且IT基礎架構承受的壓力也在日益增加。
其實IT系統對溫度和濕度的極端變化非常敏感,過高的溫度和濕度都會導致故障、降低性能以及縮短設備的使用壽命。許多人都知道數據中心需要保持涼爽,IT設備的最佳工作溫度是在20℃到25℃之間,相對應的濕度在40%到55%之間。
但是往往數據中心的溫度很難拿捏的準。隨著全球大氣環境的惡劣,天氣也是忽冷忽熱,人要是感冒了倒好解決,但這數據中心的溫度卻絕不能過熱或者過冷。
現在互聯網技術發展愈演愈烈,數據中心的規模越來越大,發熱量也越來越大,因此,所謂的“熱問題”也越來越嚴重。由于數據中心電子設備發熱量快速增加,不斷有人提出數據中心高熱密度問題,越來越多的解決方案也被提出來。但是哪些可以采用,哪些又要避免呢?
機房溫度有那么高嗎?
很多網友可能會懷疑:“熱問題”真的這么嚴重?“熱密度”真的有這么高嗎?
我們通過實地的機房走訪,通過調查一些機房得出,90%以上的機房存在“過熱”問題,同時,這些機房的確“很冷”。
為什么會出現這樣的問題呢?其實也就是說:大量機房確實存在所謂的“熱問題”,而在一般情況下,這就是所謂的“高熱密度”問題。然而,我們還必須透過現象看本質,要真正地認清這個“熱問題”到底是什么問題?
由于熱點問題的存在,制冷設備供應商與數據中心用戶想出了很多的解決方案,實際上,其中很多的方案是針對“熱區”而言的。就是說:在數據中心出現了“熱點”時,采用了“熱區”解決方案,更有甚者,采用“機房”解決方案來解決“熱點”問題。這造成了大量的浪費,也使機房溫度非常的低。
如上所述,采用“熱區”或“機房”解決方案來解決“熱點”問題,造成大量浪費,相當于“殺雞用牛刀”。那么,為什么不采用“熱點”解決方案呢?我們認為:實際上,采用“熱區”解決方案來解決“熱點”問題,也是不得已的措施,原因卻相當簡單:缺少合適的“熱點”制冷解決方案(產品)。
熱點解決方案及問題
數據中心的空調控制溫度一般為:24℃,當某個機柜出現過熱現象時,管理人員會簡單認為:房間溫度不夠低,于是:就將機房的控制溫度降低,從24℃降低到20℃,甚至18℃。
這種方法在許多情況下是有效的,并且是最簡單的方法,因此這種方法被廣泛使用。然而,這種方法立即將機房的空調能量消耗提升10%以上,因為房間溫度每降低1℃,空調機的制冷效率降低2%-3%以上,同時制冷量還降低3%-5%,還會引起過多的不必要除濕和加濕。此外,如果機房進一步過熱,這種方法就不管用了,因為機房空調機的控制溫度不能進一步降低。
增加空調機
一些用戶簡單認為出現過熱現象是因為空調機的能力不夠,需要增加空調機。
某些情況下,這種方式有效。當補充空調機的安裝位置恰當,其冷風可以直接送到過熱區域時,這種方案解決了問題。應該說這種方案會引起較大的投資。
分散負荷
當某個機柜出現過熱時,比較有經驗的用戶會采用“負荷分散”的方法。
負荷分散即:將發熱量比較大的機柜內部的服務器分散安裝到其他負荷比較小的機柜之中去。這種方法是有效的,不過也會引起一系列的服務器拆、裝工作量和費用。此外,有時也不一定可行,因為有的用戶必須將自己租用的服務器放在一個集中的地方。
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調整空調機的位置
出現過熱時,數據中心用戶會同空調設備安裝人員溝通,有經驗的設計、安裝人員考察用戶現場后,會向用戶提出這個解決方案。應該說,這種方案是可取的。
通過調整空調機的位置,改善氣流組織,使過熱現象消除。這種方法所增加的費用主要就是:空調機位置改變時的安裝、管路(風管、水管、銅管)連接等工作量和相關費用。應該說,這種費用有時相當高,有時可實施,有時不可實施。
空調送風不足 安裝增壓風機
這是一種比較直觀的、直截了當的解決思路。通過將空調機送出的冷風利用風管送到需要冷風的熱點,如果空調機的送風風壓不足,再在風管上安裝一個增壓風機(多數情況下都需要增加風機,否則會降低相關空調機的送風能力及制冷性能)。
這種方案也存在一些問題,例如:沒有備份、投資高、機房有足夠的空間安裝風管才行。同樣的,數據中心中的溫度過低,好比過高一樣(或是類似溫度的驟然變化的情況),也可能破壞數據處理,導致系統為保護硬件不受損壞而關閉,或損壞系統中的組件(主要指未被關閉的系統或系統未及反應但溫度已快速恢復至正常值)。
為數據中心冷卻是有章可循的,你想保持涼爽,但肯定不想走進大門看到溫度低得連北極熊都瑟瑟發抖。盡管許多人都有在冷卻不足的數據中心中工作的經歷,但冷卻過頭同樣也是個常見的問題。數據中心的管理者不想讓他們的設備溫度過高,但如果使用過多的電能用于冷卻,那等于是白白地花錢。
當數據中心溫度還未低到威脅IT設備時,過度制冷也存在嚴重問題:
這會造成巨大的資源浪費。讓系統在接近20℃情況下運行會比25℃花費更多——如果對于所有的溫度敏感區域都采用更低的閾值,也完全沒有必要。
這會導致缺乏甚至沒有針對新增IT設備的制冷能力。
這會導致缺乏甚至沒有可用電力從而無法滿足新增IT設備的供電需求。
無法實現對IT設備的充分保護。
數據中心過冷的原因
傳統制冷方式。
針對房間級制冷無法象行級制冷那樣有效的針對熱點進行制冷,還會存在熱空氣回流的問題。
四周包圍式制冷只是針對負載最大值進行的過度規劃,沒有中間,或低輸出供電設定選項。
對于IT設備規劃擺放不當,導致制冷系統被迫產生并傳送超出IT設備所需的冷空氣。
缺乏氣流管理,如氣流路徑過長,冷氣在到達IT設備前未能進行有效的遏制,設備排出的熱空氣沒有被排走而是重新回流。
數據中心溫度控制
不同的解決方案解決數據中心過冷問題:
質量上乘的組件,可實現高性價比的合理規劃。
緊靠熱源的制冷,可實現行級冷熱通道布局并有效滿足每一個機架的制冷需求。
熱空氣遏制(Containment),利用熱通道圍欄系統,或氣流管理盲板以及地板索眼。
容量管理軟件,可確保制冷與實際需要相匹配,同時確定供電和制冷容量以防止陷入“進退兩難”的境地。
通過合適的方案,數據中心可同時兼顧高密度和低密度IT設備的制冷需要,大大降低了制冷成本,使容量都得到最充分的利用——也無需將數據中心調至比實際需要更冷的狀態。隨著設定溫度的提高,室內外溫差減小,這樣可降低數據中心的能耗。
而數據中心存在的一個主要問題是局部過熱或過冷問題,冷熱通道的送風方式改變了傳統的機房送風方式,通過實際驗證,該送風方式改變了數據中心的氣流組織和溫度場,并且提高了空調的制冷效率。
不過,這樣的送風方式也存在著一個不可避免的問題,在一個送風通道上為了滿足較遠距離送風量達到額定標準,致使在機房空調較近的區域冷量過大,這樣在一個送風通道中必然存在冷量分布不均勻,制冷效果參差不齊,從而造成冷量的浪費,如果將局部過熱或過冷問題解決,這將為數據中心節能降耗起到錦上添花的作用。
從上述的分析不難看出,如果能解決溫控問題以及局部過熱及過冷問題,使數據中心的溫度分布合理及均勻,提高回風溫度,必然會為運營商帶來很好的節能效果和經濟收益,同時采用科學合理的手段也會使數據中心保持在一個適宜的環境中。