电子热仿真与测试
 
思科案例学习
 
在保证IT设备正常运转的前提下能否将散热成本减少至30%?

占地面积7,000平方英尺 

 
共消耗1MW电力
散热能力为820KW
3202个IT设备单元占用功率770KW
每年的能源花费为140万美元
每年66万美元的散热成本
IT设备的能源成本为70.7万美元
  
能够节省多少? 

      典型数据中心冷却系统所消耗的功率要占到所有设施的50%。设计缺陷和对IT设备的安全极限过于保守,造成了高达50%的冷却系统的功率浪费。这种常见的情形使得冷却系统成为增进数据中心总效率的突破口之一。经过充分的分析,改进典型数据中心冷却系统的运行和设计可以节省高达25%的总功率。

 

来自能源效率方面的挑战 

      Cisco系统设施项目经理Chris Noland,打算改进Lab7D的冷却系统的效率。由于自1999年投入运营以来,运营效率极少被考虑到,有许多困难需要克服。7个小品小组负责IT方面的配置而Chris的小组则负责整个房间。从历史经验看,这些小组都不需要为效率负责任。这些情况导致了预料中的低效率的方面,例如冷却气的供应过剩、进回气流的混合。Cisco打算一年节约20万美元的成本,但是因为缺少这种效率方面的项目的经验,不清楚能不能达到这个目标。实际上,只要成本能够有所节约,就是一种胜利。

 

解决方案的选择 

      cisco采用了两种技术并行地使用来改进能源效率。第一种方案用白板和塑料帘子来防止进气流和回气流的混合,这种方案与很接近于实际操作中的最佳范例。Chris的团队记录了最佳范例的两个主要局限。首先,最佳范例不能预料结果而Chris需要有一个投资回报率(投资回报率ROI=年利润或年均利润/投资总额×100%)的预估值来调整所需花费。其次,最佳范例的目的是解决房间级效率问题。大多数数据中心的效率问题是由于IT设备和机柜之间的热方面的不兼容造成的,就像是由有缺陷的房间设计造成的一样。正如结果所显示的那样,机柜级的问题在Lab7D中广泛存在。Chris发现空白处和冷通道气流遏制系统的帘子实际上都增加了Lab7D中很多设备单元的入口温度。

 

 

     

      第二种技术是一种基于仿真的叫做Virtual Facility(VF)的方法。Virtual Facility是一种详尽的、3D化的模型,它能够模拟实际设备的空间、功率和冷却方面的表现,包括房间基础结构、冷却系统、机柜和单个的IT设备单元之间在热学上的相互影响。

 

 

 

      VF分析清楚地表明机柜内废气再循环是迫切需要解决的问题。这导致了IT设备的高入口温度(如上图所示),并且需要对冷却水系统进行冷却。VF是用来指导地板砖和白板的策略性安放的,以达到消除机柜和房间中情况最糟糕的那些“过热点”(如上图所示)的。结果是可以带来更低的入口温度并且有机会使冷却水的温度设定点提升8°F。通过估算,Cisco公司表示由于温度设定点的增高,每年可以节约能源成本约20万美元。

 

结果

冷却需要的电力减少约30%,冷却水温度设定点提高8°F则可以节省每年20万美元的能源开支。
入口温度所决定的设备回复性并没有变差。
随着时间的推移Cisco公司已经使用Virtual Facility方法来使回复性和效率最大化。

 

Future Facilities

      Future Facilities针对关键设备的热设计、优化、故障排除和管理提供一整套的服务。 Future Facilities为数据中心的3D空间、功率和冷却的设计、优化及管理提供了一个广受欢迎的6SigmaDC套装。

 

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