數據中心耗能嚴重一直困擾運營者,但通過調查發現,耗能嚴重產生的直接原因是:并未對機房熱點采取正確降溫手段所致,如何正確處理數據中心“熱問題”成為運營者需要關注的焦點。
數據中心高熱密度的現狀
從2000年前后開始,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。同時隨著互聯網技術的發展,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。
然而,“熱問題”真的這么嚴重?“熱密度”真的有這么高嗎?
通過實地走訪,調查大量的機房后,我們發現:
·90%以上的機房存在“過熱”問題
·同時,這些機房的確“很冷”
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?
熱點與熱區的概念
機房管理人員應該很容易聯想到:機房的過熱實際上是指:“局部過熱”,并且這種局部過熱的區域對于整個機房來講,相當于一個“點”,也就是我們所述的“熱點”。這種熱點,實際區域很小,大多數情況下就是1個機柜或2個機柜而已。這就是所謂的“熱點”概念。與熱點概念相對應,我們可以引出一個“熱區”概念。如果將多個熱點集中在一起形成一個溫度較高的區域,該區域就可以稱之為“熱區”。
熱點:少數幾個機柜發熱量過大形成的小范圍的局部過熱區域。
熱區:相對集中的較多發熱量過大的機柜形成的較大范圍的過熱區域。
熱點與熱區需要區別對待
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。
這里羅列部分實際之中解決熱點的辦法:
·降低數據中心機房的空調溫度
·增加空調機的數量
·調整空調機的安裝位置
·采用全新的數據中心熱點解決方案
·安裝風管定點送風
·新建機房
·……
·多種方案的綜合
不管采用哪種方案,至少存在:投資較大,工作量較大、工期長、能耗增加的問題。
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“用牛刀殺雞”。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)。
現有熱點解決方案及其缺點
用戶與制冷設備供應商共同想出了很多解決辦法,這里介紹其中的主要方法及其不足之處:
降低數據中心空調溫度
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,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。
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。
安裝風機、風管
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。
“高熱密度”到底有多高
當前數據中心大多數機柜的熱密度為1500W-3000W/機柜(這里我們將其命名為普通機柜)。(折算到IT設備機房的平均熱密度為:800W-2000W/m2)。不過,也有很多的機柜,其最大發熱量超過這個數值,達到:3000-20000W/機柜,但絕大多數的機柜的最大發熱量小于:7kW/機柜。這里我們將發熱量在3000-7000W的機柜命名為“高熱”機柜,同時將發熱量大于7kW的機柜命名為“超高熱機柜”,將這兩種機柜統稱為“過熱”機柜。
根據實地走訪大量機房,加上其他與相關人員的口頭溝通,我們估算出:目前在過熱機柜中,高熱機柜數量占95%以上,超高熱機柜不到5%。
我們既需要解決不足5%的超高熱機柜的散熱問題,也需要很好地解決更大多數“高熱”的機柜的散熱問題。同時,我們不能用“超高熱”散熱方法來解決“高熱”機柜的散熱問題,更不能用常規機房空調的方法來解決“過熱”問題。