能源之星評級(jí)對數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的影響

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2016-04-11 11:12:50

摘自:UPS應(yīng)用

摘要:在過去,大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備的電力負(fù)荷并沒有減少,IT設(shè)備在空閑時(shí)甚至造成了巨大的電能浪費(fèi),此外還要運(yùn)行冷卻系統(tǒng)處理其熱負(fù)荷。

在過去,大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備的電力負(fù)荷并沒有減少,IT設(shè)備在空閑時(shí)甚至造成了巨大的電能浪費(fèi),此外還要運(yùn)行冷卻系統(tǒng)處理其熱負(fù)荷。2009年,美國環(huán)境保護(hù)局發(fā)布了數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的首個(gè)“能源之星”的規(guī)范,它定義了一系列的能源使用和效率要求。這些要求主要集中在提高整體服務(wù)器的能源效率,降低整體功耗方面,特別是對服務(wù)器空閑時(shí)的功耗進(jìn)行了規(guī)定。

  數(shù)據(jù)中心的能源之星計(jì)劃其中包括存儲(chǔ)系統(tǒng)和大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

如今,能源之星計(jì)劃目前還將包括存儲(chǔ)系統(tǒng)和大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的規(guī)范,預(yù)計(jì)將在2016發(fā)布。雖然并不是所有的設(shè)備都適用于能源之星的評級(jí),但確實(shí)是一個(gè)讓IT設(shè)備購買方考慮降低能源成本,決策是否采用的重要因素。

風(fēng)機(jī)功率和噪聲水平與進(jìn)氣溫度

雖然工作溫度和能效一直是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的主要關(guān)注點(diǎn),而數(shù)據(jù)中心的噪音則是一個(gè)長期的并不斷增長的問題。尤其是那些高密度的IT設(shè)備(例如高功率1U服務(wù)器),其增加的噪聲的主要來源是刀片服務(wù)器的較高的氣流。

雖然新IT設(shè)備在能源效率方面考慮降低進(jìn)氣溫度和CPU負(fù)載風(fēng)扇轉(zhuǎn)速問題,但其內(nèi)部熱管理系統(tǒng)仍然會(huì)顯著加快風(fēng)扇速度,而這可以顯著地提高了電源功耗、IT設(shè)備風(fēng)扇使用量,以及噪音水平。

該圖表來源于ASHRAETC9.9白皮書“2011年的數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱指南-擴(kuò)展的數(shù)據(jù)中心-類和使用指導(dǎo)意見”

從ASHRAE(美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì))的圖表中表明,圖右邊的A2服務(wù)器增加進(jìn)氣溫度從華氏59度上升到華氏95度,其對冷卻氣流要求會(huì)增加到250%,同時(shí)也加大了風(fēng)扇的噪音。而這可能會(huì)導(dǎo)致提高了20%的服務(wù)器的功耗(注意這是最大的預(yù)測,這是根據(jù)一家復(fù)合材料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)范圍7%~20%,因此也要參考一些IT設(shè)備制造商產(chǎn)品的具體參數(shù))。

多年前,ASHRAE已經(jīng)意識(shí)到了數(shù)據(jù)中心風(fēng)扇噪聲問題,希望對風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪音值及所對應(yīng)的中央處理器的溫度變化進(jìn)行預(yù)測。但風(fēng)扇噪音、電力、氣流及相關(guān)風(fēng)扇的親和定律可以說是相當(dāng)復(fù)雜的工程研究。然而,卻沒有更多的深入研究和計(jì)算方法。在其2012年的準(zhǔn)則所提供的例子中,假設(shè)IT設(shè)備進(jìn)氣溫度提高了華氏3.6度(攝氏2度)(可以節(jié)省冷卻系統(tǒng)能量),估計(jì)將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高20%(例如,從3000轉(zhuǎn)上升至3600轉(zhuǎn))。這相當(dāng)于風(fēng)扇噪音提高了4分貝,但這并不是不合理的,因?yàn)檫@仍然處于允許的3至5分貝范圍內(nèi)(如果溫度從68華氏度提高到華氏72度,仍然在“推薦”范圍之內(nèi))。

優(yōu)化每一個(gè)組件

在ASHRAE列舉的示例中,其IT設(shè)備風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速為每分鐘3600轉(zhuǎn),在許多情況下,高功率密度1U服務(wù)器(通常為500VA到1000VA)使用的是尺寸很小的風(fēng)扇,但其轉(zhuǎn)速卻高達(dá)15000轉(zhuǎn),以便在設(shè)備滿負(fù)荷時(shí)提供足夠的冷卻空氣,而其風(fēng)扇甚至比更大的服務(wù)器或刀片服務(wù)器產(chǎn)生更高的噪音水平(更高的頻率),因此,有必要采用噪音更少以及電力耗費(fèi)更少的大尺寸風(fēng)扇。

降低IT設(shè)備風(fēng)扇的速度是提高能源效率的幾種方式之一,也降低了風(fēng)扇噪音。除了直接降低IT服務(wù)器風(fēng)扇的能源消耗以外,也間接地讓設(shè)備側(cè)冷卻設(shè)備(CRAC/CRAH)降低氣流量的要求,從而也降低了IT設(shè)備的風(fēng)扇能耗。

為了滿足能源之星對數(shù)據(jù)中心設(shè)備的要求,每一個(gè)組件和能量管理系統(tǒng)都要進(jìn)行能源優(yōu)化。這使得系統(tǒng)具有非常低的功率水平(其中包括中央處理器,內(nèi)存、硬盤等)??傊L(fēng)扇將盡可能在降低速度,當(dāng)然隨著進(jìn)氣溫度上升,其轉(zhuǎn)速也會(huì)迅速上升。該風(fēng)機(jī)的能源管理功能在最新的服務(wù)器變得相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn),其功耗和氣流要求的效果可以在ASHRAE給出的A2服務(wù)器氣流曲線中看到。

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