企業進行機房維新的積極意義便是做好面對明日挑戰的準備，有效掌握經營成本。企業面臨著成本壓力是不能否認的事實，在一片綠色聲浪中，資料中心絕對是被「指導」的首要目標。一項針對傳統資料中心用電的研究資料指出，冷卻系統以及電力供應就佔了企業資料中心年度營運成本的5成以上。
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| ▲APC機房建置顧問張明章指出，機櫃式空調將可以大幅減輕冷卻問題。 |
如果能夠節省能源，其結果非常可觀。根據美國能源部的一項評估資料指出，資料中心如果能夠作更有效的規劃，至2015年將可節省相當於4百萬台汽車的碳排放量，就等同於180萬個美國家庭用戶所消耗的電力。
改造機房讓資料中心轉型，已經成為企業亟需面對的挑戰，如何透過有效的方法，達到機房節能的目標？APC機房建置顧問張明章將從現今傳統機房面臨問題談起，從而提出改善的方案。另外，NetApp台灣區技術總監姜群也以NetApp位於加州桑尼維爾，資料中心改造的實際案例，說明如何提高現有資料中心的電源使用效率。
舊機房的建置特色
判定機房的新舊或者能不能符合現今環境的應用需求，並不是依照機房建置的年份而定。如果認為今年剛建好的機房就是新世代機房而三年前完成的機房屬於舊機房，那麼可就大錯特錯。這二者的差別還是在於使用型態。
張明章指出，大約在3、5年前，企業採購的伺服器多半是Tower式的設備，過去在規劃機房的時候會以單一機櫃負載多少為電力評估的主軸，根據每個機櫃負載的多寡再計算這個面積可以承受到多少個機櫃，換算出整個機房的總用電量為何。而後再依照總用電量再換算成空調的耗電量，因此舊有機房或稱之為傳統機房有以下幾項明顯特點。
首先，單一機櫃的用電量被設定在3,000瓦。這是以Tower式伺服器為計算標準，一個機櫃最多只能擺6～8台伺服器。假設一台伺服器的耗電量大概300瓦左右，那麼8台伺服器就需要2,400瓦的電力，再加上其他設備的用電量，整體而言將不會超過3,000瓦。
也因為如此，空調的配置是搭配高架地板，採用下吹式空調，經由高架地板的風巢板把冷氣吹出來，再送到機櫃中讓IT設備能夠散熱的作法，在舊有的3,000瓦設計，下吹式空調已能夠滿足，因為發熱量並沒有那麼高。
現今的挑戰
「但如今機架式伺服器盛行，以1U的伺服器來計算，一樣是42U的機櫃，可以配置到30台伺服器，甚至40台設備都有可能。然而伺服器的耗電量並沒有差多少，一般平均每台都在300瓦左右，換言之，過去依照傳統狀況規劃的機櫃用電量已經明顯不夠用，往往需要增加到10,000瓦、15,000瓦，甚至是20,000瓦的高密度。」張明章直指，這就是為什麼許多既有的機房都會碰到「熱點」的最大因素。
另一方面，空調也開始產生了問題。過往下吹式空調的設計是為了3,000瓦的機櫃而設，在傳統的高架地板下，每一片風巢板的出風口大小與密度都是被計算好的，即使空調的噸數增加，空調設備吹出的冷風通過高架地板，吹到機櫃上方時，因為出風口的面積已經被設定，所以不管是加了幾台的空調箱，吹出的風量依然不足。如果為了讓風巢板吹出的風量足夠，就需要增加很多的空調設備才能滿足需求，如此一來又造成很大的浪費。
「雖然現在已經有比較高效率的通風口，但考慮到強度，最高也只能提高40%。另一方面也因為是冷風是從比較遠的地方傳送過來，耗損非常大，即使增加了三倍的空調量，在受到風巢板的限制後，可能需要擴增到6倍才能滿足。反而花費在散熱的電力成本會更高，可能是倍數以上的成長。」張明章說。
善用機櫃式空調
「以前我們對這個問題真的束手無策，但現在隨著技術的演進，機櫃式空調將可以大幅減輕冷卻問題。」張明章指出，現在已經有多家廠商推出了機櫃式空調設備，好處是可以直接就把空調裝在機櫃旁邊，中間也不會有耗損。
「其實新建機房也可以考慮不採用高架地板，認真算來，高架地板可以算是一個非常沒有效率的空調系統，你能想像一個空調系統裝在牆壁旁邊，藉由地板下降吹出來，這中間有線路，萬一地板的高度又不夠，風的耗損就很大。」
張明章認為，改用機櫃式空調能夠大幅改善這樣的問題，因為風的耗損使得在規劃空調系統時必須加上安全係數，如果能夠直接放在機櫃旁邊的話，安全係數可以直接設為１，需要多少就給多少，耗損幾乎等於０。
當然，舊有的機房已經有很多歷史包袱的線路與管路，當然不可能取消掉，不過如果是新建的機房就可以考慮。
雖然與單一台空調相比，單一台機櫃式空調的造價比較貴，但是採用高密度空調的解決方案，原本需要10個機櫃才能裝滿150台伺服器的情況，只需要5個機櫃的空間就可以達到，足足省了一半。「一旦空間少了，一些相關建置的成本也少了，例如消防成本、電力成本，幾乎每個面向都可以節省一些。」
「除此之外，伺服器的集中化與虛擬化對於機房而言也是一件好事。」張明章分析，虛擬化後能夠讓原本需要8台伺服器才能做到的事，精簡到一半甚至更多。這對於空間以及電力而言，是一個很好的方案，雖然伺服器設備本身不一定能夠節省，還有可能是高單價，但至少空間與電力可以有所節省。很多企業遲遲無法導入虛擬化的原因在於信任度以及資安的考量，如果這些問題都能克服，對Green DataCenter就是一個很好的方案。
| 提高電源使用效率的七個方法 |
| NetApp在加州桑尼維爾有個資料中心，二年前就已經決定要將資料中心改造，這是利用現有的技術將舊機房持續改造的案例，NetApp台灣區技術總監姜群特別提出一些改造的方法，以做為讀者在執行機房維新時的參考。
IT概況
方法一 詳細測量電力
一項關於操作效率的格言是：「如果沒有辦法測量，就沒辦法控制它」。減少電源低能效問題的工作需要從測量電力開始。透過電費帳單，IT人員並無法探究電力的耗損水位，所以盡可能測量每個元件的電力消耗，例如IT系統、UPS、冷卻器以及照明。
方法二 虛擬化
「美國環保局（EPA）曾經做過一項預估，伺服器和儲存系統約莫就占所有電源使用的50%，企業其實可以從這些設備中找出可以節省電力的方案出來。」姜群指出，伺服器虛擬化可以顯著節省空間、電力和冷卻方面的開銷，從而極大地延長資料中心的壽命，當然為了達到這樣的目的，儲存虛擬化也是必要的措施。
NetApp決定將50個舊儲存系統替換為10個最新系統。這使得儲存機櫃從25個減少到6個；功率要求從329kW 減少到69kW；空調容量減少了94噸。換算成系統供電，每年可為NetApp減少60,000美元的電費。
方法三 有效管理資料
雖然數位資料快速增長是個不爭的事實，但是過度膨脹的資料，必須以更多的儲存設備儲存，其結果就是採購更多的設備、需要更多的空間，而且加劇電力支出。即使是NetApp原本就是儲存方案的供應商，直到此時才發現原來資料的重複度高達50%。
「避免資料增長失控的唯一辦法是在資料妨礙工作之前阻止資料激增。NetApp利用重複資料刪除來減少對儲存空間的需求，讓資料瘦身，也是一項好的方法。」姜群說。
方法四 避免系統過度冷卻
傳統上，如果設備供電需要一瓦，那麼就需要二瓦的功率進行冷卻。這是因為，大多數資料中心都是根據製造商提供的功率負荷建議來冷卻設備，雖然是為了確保在高峰值時，也能有效降低熱源，但卻非常沒有效率，而且經常有過度冷卻的情況發生，雖然不致於對設備造成重大影響，然而長期下來所造成的電力損失也很可觀。
「要精確計算電源負載可能非常困難。但為了得知一個合理的數字，NetApp特地在實驗室中做了測試，結果發現，合理的功率負荷估計，只要製造商估計值的6成至7成。」姜群表示，這項數據非常有用，大幅調整節省了因過度冷卻系統而浪費的能量。
不只是冷卻系統，NetApp也在空氣處理機上使用變頻驅動器，這個設備有個感測器，能夠依照IT設備的實際需要來改變風扇的速度，而不讓風扇無時無刻地全速運轉。「你可能不知道，風扇速度每降低50% 就可以減少87%的電力消耗。但是這項技術不適合在有活動地板中的機房中使用。」
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| ▲在設備的前端放置冷空氣掛簾，目的是希望有效利用熱通道／冷通道的氣流方式達到節能。 |
方法五
善用熱空氣上升，冷空氣下降原理
下吹式空調的作法由於是從地板向上傳送冷卻空氣，因此需要額外的能量。為了讓冷空氣能夠直達設備，NetApp在設備的前端放置了一款冷空氣掛簾。這個掛簾利用熱空氣上升，冷空氣下降的原理，讓冷空氣被吸入到設備內，以熱空氣形式從後面排出，然後熱空氣會自然上升到機房頂部，從而排出到外部。
「不要讓一台機器的熱廢氣排入另一台機器的進氣口。」姜群提醒，這樣做不但達不到效果，反而得不償失。讓設備的前端對前端、後端對後端才能有效利用熱通道 冷通道的氣流方式達到節能的目的。
方法六 利用天然資源
地球送給人們最好的禮物就是天然資源，即使只是平凡無奇的空氣也能帶來節能的效用。在資料中心內，NetApp設計了一扇風門，當外部溫度低於設定的溫度點時，風門會自動打開，讓外部空氣將流入冷卻系統。當外部空氣溫度高於設定點時，風門則會關閉，設備將使用冷卻器進行冷卻。而這項自然冷卻法可以為NetApp節省每年150萬美元的支出。
「NetApp的環境工程師曾經做過一個假設實驗，如果提高溫度設定點，例如從52℉提升到65℉，甚至到75℉時，能不能獲得更有效的成果？」姜群說結果很令人滿意，因為當資料中心的溫度提高，冷卻器水溫也就能提高10度，如此一來就不用耗費電力來冷卻水，這樣的作法可以使冷卻器效率提高17%，並使冷卻器容量提高14%。一提高冷卻器容量，除了可以持續節約電能外，還可以節省基礎設施成本。
方法七 減少電力轉換損失
UPS在資料中心中向來就佔有舉足輕重角色，因為它身繫著萬一發生斷電，必須維持設備持續運轉的重要角色。過去傳統的作法都是使用鉛酸電池來儲存電網發生故障時將使用的電源，然後將交流電轉換為直流電，然後再轉換回交流電。
為了減少電力轉換而造成的損失，NetApp改採了一款飛輪UPS系統。電能從配電基礎設施進入後，在每個UPS設備的電動機中運轉，而少了AC/DC/AC的轉換動作。目前，最好電池UPS平均可節約94%。而飛輪UPS的能效比為97.7%，比電池UPS損失的能量少一半。
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