陳雁 伊頓電能質(zhì)量業(yè)務部 產(chǎn)品開發(fā)
1. 引言
“十二五”是我國兌現(xiàn)哥本哈根承諾的最重要五年，節(jié)能是國家“十二五”的重中之重。
Ø 工信部“十二五”規(guī)劃指出中國數(shù)據(jù)中心碳排放在“十二五”五年期間將增加一倍；
Ø Forrester研究公司2011年9月的研究報告《數(shù)據(jù)中心電力和冷卻熱能消耗》顯示，目前能源成本大約占到數(shù)據(jù)中心設施平均運營成本的70%；
Ø 制冷系統(tǒng)相關(guān)耗電占據(jù)數(shù)據(jù)中心運行耗電約37%；
Ø 調(diào)查顯示：國內(nèi)數(shù)據(jù)中心建設的投資年增長率超過20%
由此，數(shù)據(jù)中心節(jié)能危機日益加大，如何提高其能源效率成為當下熱點話題。
2. 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心分析
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心冷卻未進行合理氣流管理，超過60%的冷量因為旁路、回流、冷熱空氣分層等浪費。局部熱點過多導致制冷設備過度規(guī)劃及冷量的極大浪費。
圖1 氣流回流示意圖
圖2 氣流旁路示意圖
圖3 氣流分層示意圖{$page$}
3. 解決思路
由以上看，冷熱氣流混亂是導致冷卻效率低下的主要原因，而如何進行氣流管理并有效實現(xiàn)冷熱隔離成為重點。而根據(jù)TechTarget 2010年統(tǒng)計結(jié)果顯示，國內(nèi)僅約為30%的用戶有采用冷熱氣流隔離。
圖4 冷氣流抑制方案
圖5 熱氣流抑制方案
4. 案例CFD分析
以一小型數(shù)據(jù)中心機房為例，利用Future Facilities公司的6Sigma DC軟件，建立一個虛擬數(shù)據(jù)中心，模擬內(nèi)部各IT設備、制冷設備、電力設備等氣流流動、溫度、靜壓等運行分布狀況，分析傳統(tǒng)冷卻與增加冷熱氣流抑制系統(tǒng)后的性能及PUE改善狀況。
Ø 機房概述
面積50m2，IT設備共80個、功率共13.92KW；30KVA PDU 1個；30KVA UPS 1個;20KWACU 3臺.
Ø CFD建模及仿真
圖6 原機房示意圖①機柜；②ACU；③PDU；
圖7機房原方案空氣流場圖 ④UPS；⑤地板格柵；⑥高架地板{$page$}
圖8冷氣流抑制流場圖(采用Eaton氣流抑制系統(tǒng))
圖9熱氣流抑制流場圖(采用Eaton氣流抑制系統(tǒng))
Ø 結(jié)果統(tǒng)計
參數(shù)對比如下：
說明:以上PUE值統(tǒng)計未納入照明，僅進行增加冷熱氣流隔離后性能改善及節(jié)能對比。
由上表看出:采用冷熱氣流隔離后，氣流旁路、回流、冷熱分層等現(xiàn)象得到很好解決，性能提升明顯。采用冷氣流隔離與熱氣流隔離所實現(xiàn)節(jié)能效果基本一致，可具體根據(jù)用戶需求及其機房建筑環(huán)境確定。
Ø 用戶收益
ü PUE值由之1.884降到1.506，節(jié)能20%；
ü 用電量節(jié)省：46165KW·h/年，二氧化碳減排量29噸/年；
ü 制冷設備：30KW ACU數(shù)量節(jié)省2臺。
5. 結(jié)語
本文主要分析了當前數(shù)據(jù)中心冷卻所存在的普遍問題及提出冷熱氣流隔離及密封思路，結(jié)合CFD軟件仿真分析了采用冷熱氣流抑制方案后所帶來客戶收益。隨著全球?qū)δ茉磫栴}的重視，如何有效降低數(shù)據(jù)中心PUE成為趨勢，而冷熱氣流隔離及密封方案以其成本低廉、改善明顯、易實現(xiàn)等特點必將在國內(nèi)普及應用。<