胡进勤：精密空调组网群控功能介绍
本文讲的是胡进勤：精密空调组网群控功能介绍 【IT168 资讯】由中国通信企业协会增值服务委员会主办，中国通信企业协会通信网络运维专业委员会与中国联通国家数据中心协办，中国IDC产业联盟网和C114中国通信网联合承办的“2010中国绿色数据中心发展与实践高峰论坛”将于9月16日在北京新世纪日航饭店隆重召开。It168 记者带来实时的精彩报道。
图：艾默生网络能源有限公司
空调技术专家胡进勤(大会直播专题)
演讲人简介：
胡进勤，艾默生网络能源技术专家。浙江大学制冷与低温研究所制冷专业硕士。2007年至今任职于艾默生网络能源有限公司，从事机房空调应用、技术支持、机房测试评估及节能应用等工作。2009年曾作为C114特邀专家，在线解答机房热问题及CFD机房应用技术解决方案。对机房空调的现场应用，机房气流组织及热问题、 机房节能技术等有着丰富的经验。
演讲概要：
该主题演讲首先介绍了机房空调在没有群控模式下的运行状态，存在竞争运行带来的能耗增加及机房温度失控的风险等;随后介绍群控的理念、群控带来的好处及可以实现的控制功能;最后介绍了艾默生目前可以实现的几种群控模式及控制逻辑，各种模式对应的机房情况;群控的对象及相关案例、技术门槛等。
以下是大会现场速记：
各位嘉宾，大家下午好!非常高兴有这样的机会跟大家一起交流。今天我给大家讲的是目前在空调领域的节能技术，主要是讲精密条组网群控的功能介绍。这跟刚才节能的话题，大部分都涉及到工程改造，或者说改造起来难度比较高，而且有可能跟地域的相关性比较大。今天介绍的节能方式相对来说是比较普遍，而且不受地域性的影响，也不受空调型号宗垒的影响，是普通应用的一种节能方式。
我的内容分三部分：第一，背景介绍;第二，概念介绍，主要包括他的概念、几种群控功能的演示，群控带来的效益以及节能案例。第三，群控要做的技术要求。
一、背景介绍。首先源于他在能耗上，能耗上的一个数据，目前空调能耗占整个机分能耗的20%-45%。刚才已经提到，在机房建设初期，紧密空调的能耗已经达到了IDC能耗的3倍以上，他的能量不仅仅是100%，甚至是200%、300%的能耗。在这样的能耗情况下，怎么结束精密空调能耗，这是IT机房节能的大话题。
其次群控给我们带来一个价值，在精密空调运行，机房中存在一个竞争运行的状况。什么是竞争运行?指在机房中，因为精密空调有一个精密空调控制器，在控制器之下，跟我的控制器下设置有一个控制算法，另外一个是检测精度以及空调所处的位置给他带来的。比如说我们的空调位置不一样，目的受整个气流组织影响，每个空调会在不同的运行状态下，所以说有的空调在制冷，有的空调普遍是在温度比较低的情况下加热，还有的空调在加湿，有的空调在除湿。我们怎么处理他的运行状态，保持一个有效的运行，这是我们面临的一个问题。
在机房里他的智能加热、加湿，这一块能耗究竟有多大。如果持续产生一千瓦，我们的空调有可能是一百个千瓦，自己有一百一十个千瓦，自己有一百二十个千瓦，一个千瓦的能量占空调能效比是3.3，每年消耗近3000度的电，这只是产生一个千瓦的制冷量。
加热能耗这一块来说，在效率100%的情况下，持续产生一个千瓦的热量，每年消化6000度电。一般普通的空调，60千瓦、50千瓦的空调，每个机房有两到三台空调，这样运作起来，多余的能耗会有多大。这笔帐算起来还是比较吓人的。加湿和除湿能耗，一加湿一公斤能耗，每年的能耗是在570度电。在24度的工况下，66%的相对湿降了45%，在这样的工贸下，每公斤干空气如果一直除湿的话，他要能耗有一年是42度。这是以每公顷空气来算。一百平方的机房，每年除湿量在2万多。这种工况，运行起来能耗量是非常大的，我们怎么合理的来控制空调的加热制冷和除湿，这一块的变量是非常大的。
机房里之前也提到过容量的配置，在国内基本上99%以上的机房，他的能量配置都是非常富裕的。甚至这里边有两个简单的情况，主要是针对我们的低符合机房，低符合的机分，面临着第一个问题，当我们的空间非常大，设备特别是在建设初期，设备冗余量特别大的时候，这个时候怎么合理控制机房的控制精度，而且及时节省模块，这是机房最初期面临的问题。
同样面对机房还有一个问题，比如说我打一个比喻，在机房里有300台空调，在冬季的时候2台空调就能满足运行。夏季设备应用高峰期的时候需要3台，有的只是偶尔需要运行一下。这样的情况下，一直把三台空调全部开着，很明显第三台空调大部分会存在一个能耗，即使是空调本身他也有一个控制系统。在这样的情况下，需要让家长拍的时候让家长拍，不用干预，直接控制合理的达到，这是我们群控所能利用的一个方面。背景大概是这几块，目前在机房里都要讲节能，节能的前提是计划安全和运行，怎么保证机房运行的前提下达到节能。群控能够很好的解决问题。军控简而言之，整个族网，网络的基础可以实现种类配换，背景启动，保证问内基础实现集中控制。目前这种群众摆建，最快达到32台空调，能够组成大的问落。
群控的每个功能是怎么实现的，这也是一个备份功能，四台电脑一台属于备份状态。机组2出现故障的时候，辈分机组就起来，等投入过后就会运行。机组四出现古故故障的时候，其他机组安全运行的时候，可以保证备份状态，而且相关告诉你影响正常影响的时候，这就要备份运行。
在第一个周期，以时间为周期，一个周期以后进一步进入到下一机组备份，原来基础之上，进行机组寿命，保证各个机组之间寿命的均衡性。主机告警备份活动，这和我们刚才演示的一样。刚刚听说过主机运行过程中，主机前端的电路出现问题，那就直接关闭主机，备机提供到运营状态。在网络出现问题的时候，他是一个什么样的运行状态，在主网的网络出现故障的话，所有的机组全部投入进去。刚才演示的时候，只有一台机组。三台机组备份，每次切换，切换两台机组的时候又是什么样的状态。备份的机组数是可以的的，切换的时间都是可以设定。在演示的工况中，每一周进行切换，每周三上午十点进行切换。比如是第一周是一二三进行辈分，到第二周一二台机组，那现在允许的就只有两台。这样依此类推，这个功能根据机房里边，备份的机组不一样，满足他的需求。
层叠的功能，他主要表现在演示的效果比如说原来机组是两台备份，一旦寄放提高的时候，集中备份的机组投入状态，直到机房的控制温度在他以下，温度偏低进入辈分状态，如果依然很多的话，我们在机房里边，原来做一个功能，热备份等于说能量不够的时候，因为每个机房，我们的设定点是22度，一般机房只有在他的高屋告警的时候才会启动。这个层叠功能恰到好处的是补充和吸收了，我设定在22度，他的控制范围是22度，我在24度以上，当原来机组不能满足他的制冷需求的时候，实际上他的控制范围之外，在高屋告警以下的纬度区间。这个功能，可以非常灵活的补充机房的运行空间，特别是前面提到的，在这方面两台空调量不足，内容不足。如果三台的话，他可以很好的起到节能，同时导致计划安全运行的作用。
机房功能的介绍，下面主要看一下他产生的效益。主要源于之前屋顶上提道德两大块，第一块避免在竞争运行上，因为他在以后是一个整体项目的提高，主要是在于他的建筑运行，这可以被避免。图片的演示效果，机载不是很均匀，当一台机柜温度比较低的时候，他会停止制冷。如果温度比较高的话，他会加快制冷。比如说设定在22度，如果下线是在一个控制范围22度，低于20度以下的时候，机组会加热保温他运营的范围。在这个条件下，在他负载特别小的时候，降落到下线之后，他只会平级运行，其他空间可能会扩散过来，在这个程度上也是避免了他相互的运行。实际上他保证了机房所有的空调都是朝着一个方向进行。比如说监测到的点，都是在设定点以上的话，都在智能的话，就是在方向相反的机组就会避免。
控制精度，他的明显作用是在比较大的机房里，比如说我有很大的空间，一个一千平方的机房，机房分别分布了多台。根据承载不一样，每个地方的回风温度会存在很大的差异。所有机组所有的回风温度被归纳到综合点上，对整个机组对他的运行就是起到控制的作用。他的整体上，对机房空间控制季度的优化有非常大的作用。最后一点体验在控制灵活性上，我们的机房，他可能是机房整个空间负荷比较高，有的机房符合比较低，相对来讲有的比较均匀，他的负载有的是空的，有的地方是分布非常不均匀。对于多种机房，是不是采用一种群控方式就能满足他的要求。在现在提出了多种群控方式，己方满足不同机房的运行需求。
左边的图是负载相对均匀的机房，在这个机房里，在他的控制下1、3、5处于基准运营状态，其他的几台机组处在备份上。还有一个图是指负载非常不均匀的情况下，在左边红色区域的负载热力度比较高，右边没有热符合。如果在原来，没有控制的情况下，有可能出现的一种情况左边四台空调，听说一、三、五、六，他是在智能的工况下运行。右边温度比较低的时候，会进行加热。群控之后，需要做出智能需求。一旦做出智能需求，就是所有与智能相凡的需求将被禁止。他是1256处于这种状态。
简单的介绍，群控功能，简言之他所具备的几个功能是储备、人群。如果冗余量越大的机房，节省的能耗量也就越多。安全运行，这是有基本完成，不会有人为的干预，完全根据温度传感器传达回来，温度高的时候他会自然进入休眠状态。安全这一块，完全是根据机房理念，机房运行和控制。
全社会，这主要体现在允许这个功能，遵循机组的运营时间，在空调运营的机组上，这是带来个效益。这是群控的主要概念和带来的效率。 接下来用具体的案例来看一下，他到底能节省多少能耗。下面的案例也是我们在联通做的一个机房，面积有将近900个平方，他的机房总负载32.4千瓦。
之前对七台空调专门做了一个电表，前后测量了一个多月，大概在今年5月份做的。改造之后，一到七月份，继续做了一个多月，根据前几年他的运行的能耗，我们给出了一些数据。数据在这里指的是七台空调制冷运行上的百分比。其中可以看出来七台空调中的五条电脑智能投入不到50%，这个能耗是相当大的。另外共整个空调占机房的比例情况。夏季的时候，空调能耗降到79%，这是在改造前之前。
从机房的情况来看，因为他这中间大概有八米的空间，在这个空间是没有服务器的。因为我们来做，首先要明确网内的几台空调相互备份的关系。我们根据物理上的空间进行分类，比如说左边四台空调，这相对来说，在这个区域来说是相对比较均匀。这四台空调中就有三台机组属于运行状态，一台属于备份状态。在这一部分，因为局部区域，有可能他的温度比较高，所以我们要设置层叠，高峰偏高的时候，要投入运行状态。从改造之后，走往之后的运行情况来看，大概有10不能-20%的空间。这个空间中，只单纯开三台空调的话，在某些时候也是无法完成的。
这三台空调实际上是说，备份性比较强，但是中间部分任务量比较小，一台空调可以满足需求。基本上一台空调的能量达到80%到90%的投入。另外一台空调基本上处于层叠状态，特别是在夏天中午，这个时间段也会来补充运行。在这个机组中，根据整个负载的分布、负载能耗分布和空间上的分布，在物理上大概分了两个空间。
组网之后的效果，因为在组网之前分别进行了实验，改造前有两种工况，第一种，把七条空调，紧密空调每天的耗电量是3300多度，IT设备耗电量是3450度，紧密度占49%。这一块是指竞争运行这一部分，如果说人为的控制竞争运行，这一块的能耗有多大，这一块仍然是没有组网，这里边关掉大概有2700多度，他的设备量基本上没有太大的变化。在竞争运行这一块，他的能耗量每天达到500多度，这一块是比较大的。组网之后，加热加湿，几乎是所有的功能。开启之后，平均能耗大概是2200多度，在避免竞争运行的基础上，他每天还要省市4540度电。而且空调能耗量，占整个能耗量的37%。我们的测试时间，大概是在5月份前，改设后基本上是在7月份，5月份比7月份室外温度高出四五大。同时大家从这个标上可以看出来，因为这个机房一直处在扩容的阶段。从能耗上看，IT设备每天多了一个400多度的发生量。所以说组网之后，在所谓环节因素比较高，而且在服务器比较偏多的情况下，明天在竞争运行的基础上还是可以省500多度电。
从这个案例上可以看出来，我在改造之后比改造前加起来要省1000多度电。这个电量主要来源于竞争运行，下面的514，主要来自于他剩余的容量。所以这两部分是总的省电量。单纯从514度电来进行计算，每年的省电量可以达到185000多度电，每度电按1块钱来算，我们可以省185000。在这种情况下，我们一年就可以回收，后边可以节省。
有什么样的技术要求，一方面针对空调技术本身，还有一方面是针对空调和机房。从空调机组本身，目前从艾默生的产品来讲，目前有Icom控制器，目前的空调出厂的时候本身就带了ICoM工程器。早期的基础，需要进行一些升级、现场配置。针对以前的空调，还有一款除了iPad之外还有一个PICC，主要针对这个系列的空调进行改善。这个控制器不仅仅可以针对CM空调还可以针对非品牌的空调。我们都可以用我们的控制器，根据原来的控制系统对他进行改造之后进行群控的一个要求。
AC4和AC8，这是对任何品牌、任何空调都可以适用，但这个控制器局限性在于说，AC4网络是四台空调，AC8是八台空调。在上面的控制器是200个空调，特别是在大型的数据中心，可以起到很好的群控作用。
控制系统他的几个要求，在控制系统的稳定性上，控制系统首先要保证他的稳定性和可靠性，给你没有经过验证的，比如说我组网。组网之后进行备份，备份之后背景起不来，这个时候实际上就是稳定性达不到，达不到要求反而会对机房造成一些危险。
因为我们节能，首先是安全第一，他的控制器一定要稳定可靠。我们的控制方式，什么样的机房应该采用什么样的行动方式，而且每个机房里每一块温度偏高，我们应该采用什么样的特殊处理措施。所以在群控的时候，一定要选择专业的人员、专业的工程师对整个机房分布、能源分布。
艾默生智能控制系统，目前这是我们前面提到的，左边两个是Icom控制器，在我们的空调下国内外运行好几年，从运行情况来看，这一块是运行非常稳定的。而这一块在Icom面对的控制器是一样的。由灵活性、成本这一块，他都是可以做的非常好。如果大家有兴趣可以了解一下。
最后来看一下机房，什么样的机房适合做群控，群控之后效果怎么样，有几个要求。在冗余量上，因为节能总量和冗余量，冗余量越大节省的资源更大，
这里边也会存在一个节能的空间。这体现在空调备份性，群控有备份人群，既然提到备份，同一台空调对这个区域，都能控制这个区域的温度。特别是针对于地板下送风的机房，空调的位置对于整个空间，空调为什么对他的服务器的影响不是很大。所以说相对于下送风的输送方式的空调，更适合用来做备份。
对于风帽送风，很难达到他的备份性，特别是在风貌送风，安全性需要多加注意。机房热密度，如果密度较低相对比较好控制，实现起来也更简单。比如说有一些服务器，他的报警到达30度就已经报警了。所以说在热密度这一方面，还是提到了之前的宗旨，不管是节能还是做什么，安全第一、节能第二。
原文发布时间为：2010-09-14
本文作者：林惠菊
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原文标题：胡进勤：精密空调组网群控功能介绍