妙用新一代机房设备 降低PUE不是梦
- DIGITIMES企划
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根据台湾能源大用户各类建筑电力消费量(EUI)统计分析，电信机房、网络机房高居前两名，若以平均单位面积年度耗电量而论，皆较第三名的百货公司超出2倍以上，足见绿色机房之节能减碳技术推广，着实急在眉睫。
环顾台湾信息机房，能源使用效率(PUE)大抵落在2.0左右水准，距离可达LEED基本申请门槛的1.52，尚有莫大努力空间。而PUE是高或低，不仅攸关企业电费支出、乃至于公司商誉形象，更为数据中心能否永续营运之关键，后续效应非同小可，显见机房环保节能对企业而言，已是「Must to Have」而不再只是「Nice to Have」。
按一份研究报告指出，综观台湾机房，现今经常可见的「有碍节能」现象，大抵可归纳数项。其一是IT 设备未搭配采用节能管理机制，或者未使用虚拟化及整并技术，以致造成负载常定之高耗能情况。
其二是缺乏冷热通道之设计，以及短循环回风，导致机房温度场流于混乱，以致造成空调箱的温控传感点不易设置，空调箱及冰机控制失序与频繁切换，进而招致系统不稳定运转及容易发生故障之风险；其三系与冰水主机相关，包括了冰机超量设计，冰水进出口温差小，起停频繁，及使用湿盘管及低温冰水，导致除湿过度及再加湿而徒增能耗，冰水主机老旧及过大设计造成低效率运转。
当然，有碍于机房节能的现象，并不仅止于上述内容，还包括了不适当的高架地板开口，造成气流分配不均匀、气流泄漏严重；UPS及配电系统过大设计，导致电力系统低负载、低效率之运转；空间规划不当，导致空调系统更新困难；配线系统杂乱造成气流受阻、系统更新不易，以及接地系统不确实。
针对以上种种盲点，专家建议，企业宜尽速推动数项节能实务措施，包含建立动态PUE量测能力，建立冷热通道减少混风、以避免热点产生，按ASHRAE 建议调高冷通道温度、以降低冰水系统能耗；将未使用的机柜加以封板、以避免气流短循环；推动服务器虚拟化及整并；避免超量设计及主机台数规划。
善用机柜式空调 彻底杜绝冷热混风
除此之外，其余较偏向于机房设备面的改善举措，亦有助于消弭种种不利现象，其中包括了采用变频空调系统(涵盖变频冰水主机、变频泵、变频冷却水塔、变频风扇等关键项目)，使用水侧或空气侧自然冷却系统，采用冷媒冷却系统，以及使用模块化及高效率的变压器与UPS系统。
其余同样有助于提升机房能效的重要设备之一，便是有别于传统上或下送风式集中式空调思维的「机柜式空调(或称列间空调)」，所谓机柜式空调，系将空调系统直接嵌入机柜，大幅缩短空调系统送风至IT设备之距离，因此系统无需恒常以最大风量输送，先天上已占省电优势，与此同时，也有助于缩短流场，预先消弭风车耗损因子，并将混风疑虑减至最低。
据悉，以往多数人所认可的机房冷却模式，乃是奠基于下送风空调系统，再辅以高架地板出风、天花板回风，据此减少冷热空气混风现象，可将热气导回机房空调设备CRAC内冷却再予循环，易于掌控热空气气流，回风效率比更早之前的自然回风模式为佳。
然而，这个结合了下送风空调、高架地板出风、天花板回风的冷却模式，仍可能肇因于机柜型式、摆设方式、空调设备出口的型式、出风口布置方式等参数匹配不良，依然滋生风压降、温度梯度、风量不足、冷热混风、短循环等不利现象，且可能导致机柜吸入邻近热气而致耗电量攀升，造成冷却效果不如预期，相形之下，可大幅缩减冷空气流动路径的机柜式空调，确实更胜一筹。
综上所述，机柜式空调着实拥有得天独厚利基，一来可就近针对特定标的提供制冷，保有较大的控制风量弹性，避免因送风过量而徒增耗能；二来，机柜式空调采取水平式送风，能确使冷空气平均传送到每台服务器，进而克服传统上吹或下吹式空调模式常见的冷热不均情况，如此一来，日后就不致出现同座机柜下冷上热，或者同排机柜后热前冷等种种怪异现象。
另值得一提的，机柜式空调系统可随着IT设备负载的高低变化，动态调整风扇转速，因而较有能力降低离峰期间的电力损耗，再加上若干产品搭配有三通控制阀组设计，所以可进行变流量控制，足以协助企业大幅节省机房空调运行成本。
而与机柜式空调系统有些神似的「背板式(Rear Door heat Exchanger；RDHx)机柜冷却系统」，亦是值得企业研究或采纳的标的，究其运作原理，乃是在每座机柜后板装设一台水冷式热交换器，再由个别冷却分配器(CDU)经由冰水(由该区域冰水系统输送)获取所需冷源，所以无需配置风扇，即可达到预期冷却效果。
借助自然冷却 大降机房耗能
另一方面，也有专家建议可思考采取间接冷却方式，导入水侧自然冷却节能系统，假使机房外界环境温度较高，便依照往常惯性启用冰水系统，然而一旦外界环境温度下降，此时便利用板式热交换器来促成降温效果，顺势产生节能效益，即使单凭此方式唯恐降温效果不足，也可同时运用冰水主机及板式热交换器来供应冰水，同样能够削减耗能。
或许有人质疑，冰水系统提供摄氏7度或5度冰水，能耗大同小异，既然如此，借助外部自然冷却的必要性何在？事实上，不少人往往忽略，温度过低的水，很容易形成结露现象，此时若适度结合水侧自然冷却节能，则冰水主机的供水温度，便可调升到10%以上，不仅可避免结露，亦可降低冰水系统耗电量，可谓一举数得。
值得留意的，已有专家做过仔细推算，观察一座信息机房的能耗结构，广义的空调系统占比大约40~50%，然而空调机组(CRAC)占比约不过是10%出头，并非耗电的元凶，真正凶手其实是落在冰水机组(Chiller)，因此若能减少冰水主机能耗，对于整座机房的节能减碳，必然可望产生极大贡献。
同样针对自然冷却，也有诸如富士电机之类的日系厂商大力提倡间接外气空调概念。探究此类系统的主要特色，首先乃在于可以活用外气能量，一来遮断污染与腐蚀气体、避免造成IT设备短路，二来可在「乾球温度低于机房回风温度达摄氏2度以下」情况引用外气冷却，无疑是一年四季皆宜；其次，此类系统也内建变频压缩机，由外气与压缩机联袂提供机房所需冷房能力，如果气温愈低，低到100%倚靠外气制冷即可，就不需要运转压缩机，借此降低耗电量。
此外，间接外气空调系统不需倚赖水源供应，所以企业用户不需担心会因停水导致停电，而既然无需水源，所以也大可省却冷却水塔、冷却水配管、冰水主机、冰水泵浦、蓄热交换器、水槽等一干投资，更无需动员人力工时投入繁复配置，连带也可压低机房基础建设成本。
