阿尔西：让温控成为节能的有效手段
2009-07-21 通信产业网 编辑：阿尔西制冷工程技
美国国家气候数据中心最新公布的数据显示，2009年4月全球陆地和海洋表面综合平均温度是自1880年世界范围内有记录以来的第5高温。在如此高的环境温度下，为了确保数据中心的稳定性，用户将空调运行时间增大，从而使数据中心的能耗随之增大。在全球能源、资源和环境压力越来越大的形势下，节能减排的意识逐渐增强，尽力将占有数据中心总能耗45%的空调系统能耗降到最低，可以为用户节约不小的运营成本。
目前，很多运营商和通信设备制造商都已经意识到这一点，纷纷寻找空调节能的技术和产品。谈到空调节能的可行性，目前各类电子设备对环境的要求正在发生变化，设备可靠性的提高对环境的要求相比从前更为宽泛，数据中心的温度要求已没有以前那样“苛刻”了，服务器和其他设备的运行温度比用户承受的温度要高的多。许多大型数据中心的操作者都体验过数据中心以接近90度高温运行的经历(湿度也比实际许可的要大得多)，这与68度的额定上限相差甚远。有资料显示，美国最大规模的数据中心之一的谷歌公司两年前出版的市场调研结果就发现超过100度的温度并不会伤害硬盘。因此，提高空调的设定温度会给空调节能带来很大发展空间。此外，空调制冷技术正在朝着更高效率、更节能的方向发展，空调应用市场正在不断引入新技术，如自然冷却技术，即利用自然冷源(无能耗冷源)解决散热问题的技术。综上所述，空调的节能市场大有可为。下面谈谈基站和数据中心的温控问题。
基站温控
基站的温控问题主要受蓄电池的影响(蓄电池的工作温度为24℃±3℃)，除了蓄电池外，其他设备可以运行在温度大于30℃的工作环境内，相对湿度在更宽的范围内变动，洁净度欧洲3级标准足以保证其正常工作，很多空调设备在常年平均气温在25℃以上的炎热地区使用，如印度、泰国、土耳其等地，当地运营商的基站内部设定的温度经常在30℃以上，有的甚至超过40℃，随着空调设定温度的升高，能耗也大幅降低，降幅可达30%～70%，很多基站甚至只通过通风就能解决内部散热问题，其能耗仅为原用空调系统的10～20%。当然，由于我们国内基站受蓄电池温度的限制，温度上限必须设在30℃，如果我们能够解决蓄电池的温度瓶颈，或者研究出蓄电池的局部冷却技术，就不必对整个基站环境进行降温，空调能耗同样可以大幅降低。目前，阿尔西公司提出的电池仓空调+智能通风机组的全新基站解决方案打破了传统的温控限制，将基站分为电池区和非电池区两部分制冷，在电池区域使用电池仓空调制冷，而在非电池区域提高基站设定温度，通过换热就达到基站制冷的目的，节能效果显著。
电池仓空调+ 智能通风机全新基站解决方案图
数据中心的温控
反观数据中心的温控问题，新的国家机房设计规范以及机房空调标准即将出台，提高设定温度是一个必然趋势，因为随着通信设备、光端机，以及像开关电源、蓄电池、空调等动力设备的稳定性的提高，原有的温度稳定在23±1℃，相对湿度稳定在50±5%，洁净度不低于欧洲4级的控制标准，对这些动力设备来说有点过于“舒适”。随着设定温度的提高，室内外温差减小，这样可降低数据中心的能耗。如上图所示，数据中心的控制温度从24℃提升到32℃时，可节能15%以上。另外，数据中心存在的一个主要问题是局部过热或过冷，冷热通道的送风方式改变了传统的机房送风方式，通过实际验证，该送风方式改变了数据中心的气流组织和温度场，并且提高了空调的制冷效率。不过，这样的送风方式也存在着一个不可避免的问题，在一个送风通道上为了满足较远距离送风量达到额定标准，致使在机房空调较近的区域冷量过大，这样在一个送风通道中必然存在冷量分布不均匀，制冷效果参差不齐，从而造成冷量的浪费，如果将局部过热或过冷问题解决，这将为数据中心节能降耗起到锦上添花的作用。
机房空调耗电量对比图
目前，随着虚拟化等技术逐渐开始在软件层中设置冗余，硬件灵活性的概念也开始有所不同。服务器虚拟化也面临新的能耗和制冷挑战，不过管理程序能允许每个服务器提高中央处理器的有效利用率。另一方面，服务器虚拟化能让IT部门将服务器整合为较少的数量，但是整合后的服务器需要承担更多的工作负载，在相对较小的物理空间内所需要的制冷空气的数量也更多了。与虚拟化有关的能耗和制冷变得越来越重要，如果只是部署了虚拟化，但是没有改变数据中心内的基础架构，那么数据中心的运行效率就会比你想象的要低下。
数据中心的监控工具是用来了解能耗随着虚拟机从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器时需要进行怎样的改变。在部署虚拟化之前，关键应用软件可能是安装在某个机架上的某个服务器的里。有了实时迁移工具后，虚拟机可以从一台配置了全冗余能量和制冷系统的服务器迁移到一台缺乏这些配置的服务器，因此监控能耗和制冷就比从前也显得更加重要。随意迁移虚拟机的能力意味着“这项技术将与你配置适当能耗和制冷能力的服务器的联系被切断”。为了向虚拟化和刀片服务器等其他技术所带来的高密度特性提供支持，制冷必须更加接近服务器和机架。按照现在的情况，由于过度配置的空调系统和温度设置过低消耗了大量能源，制冷系统已经成为数据中心里最大的能耗大户。从上述的分析不难看出，如果能解决局部过热及过冷问题以及温控问题，使基站和数据中心的温度场分布合理及均匀，提高回风温度，必然会为运营商带来很好的节能效果和经济收益。