如果要給全球的超級(jí)熱源排行，第一名一定是裝滿網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心。要享受順暢的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，人類必須擊敗它的熱量
請(qǐng)你關(guān)注一個(gè)事實(shí)：一部iPhone手機(jī)每年的耗電量為361度，這個(gè)數(shù)據(jù)比一般的冰箱還要高。當(dāng)然，iPhone本身不可能如此耗電，但人類每擁有一只iPhone手機(jī)，支持其網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的路由器、服務(wù)器、機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)需要電力，就絕不是一個(gè)小數(shù)字了。
簡(jiǎn)單而言，一臺(tái)服務(wù)器在全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，機(jī)架的溫度足以將一片披薩烤熟。而隨著技術(shù)的發(fā)展和管理進(jìn)步，人們正往數(shù)據(jù)中心里塞進(jìn)越來越多的服務(wù)器。
2012年的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)已經(jīng)有900多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，17.7萬個(gè)服務(wù)器機(jī)柜，200多萬臺(tái)服務(wù)器。當(dāng)它們火力全開地運(yùn)行時(shí)，就支撐起整個(gè)中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣，也帶來一個(gè)容易被忽略的問題：太熱了。如果不能保持恒定的溫度，服務(wù)器很容易因?yàn)檫^熱而發(fā)生當(dāng)機(jī)甚至更嚴(yán)重的損壞，這將立刻體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與速度上。
作為全球最大的商用空調(diào)公司，開利的一項(xiàng)重要工作就是為這些數(shù)據(jù)中心提供更強(qiáng)有力的空調(diào)設(shè)備。商用空調(diào)的形象雖然少在外界出現(xiàn)，但很容易引起人的敬畏：近5米的高度，相當(dāng)于一間小房間的體積，以及可以容人進(jìn)出的冷水管。但要鎮(zhèn)住數(shù)據(jù)中心的熱量，光靠這還不夠。
抗熱
開利空調(diào)是聯(lián)合技術(shù)(United Technologies Corporation)子公司，聯(lián)合技術(shù)為美國(guó)第22大制造商，主要經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目從飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)、燃料電池，到電梯、滾梯、防火與安全無所不包。開利這家以空調(diào)發(fā)明者威利斯·開利(Willis Carrier)命名的公司，則是全球歷史最為悠久的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)，為大型建筑提供的商用空調(diào)機(jī)組是其主營(yíng)業(yè)務(wù)之一。
聯(lián)合技術(shù)環(huán)境、控制與安防大中華區(qū)分銷與售后服務(wù)副總裁高志長(zhǎng)告訴《環(huán)球企業(yè)家》，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心對(duì)制冷的需求之高，任何其他建筑都難以比擬。“普通建筑每平方米熱密度約100瓦，數(shù)據(jù)中心熱密度是1千瓦、3千瓦， 可達(dá)到10千瓦。”他說。
但是，一臺(tái)服務(wù)器只需3至5分鐘不能正常散熱，就會(huì)發(fā)生故障或減緩運(yùn)行速度，甚至造成死機(jī)，數(shù)據(jù)中心對(duì)空調(diào)的穩(wěn)定性亦有極高要求。
隨著技術(shù)進(jìn)步，服務(wù)器、交換機(jī)的尺寸越來越小，同一個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)機(jī)器的數(shù)量與密度增加，導(dǎo)致熱密度直線上升。人類對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求成幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，近年來全球數(shù)據(jù)中心以每年20%的速度增加，對(duì)制冷的需求也成倍增長(zhǎng)。開利亞洲先科方案中心技術(shù)經(jīng)理曠玉群對(duì)《環(huán)球企業(yè)家》說，傳統(tǒng)的解決方案是通過向機(jī)房輸送處理過的空氣來消除計(jì)算機(jī)熱量，服務(wù)器風(fēng)扇透過機(jī)架抽取空氣，并將空氣送回中央設(shè)備，這種系統(tǒng)可以處理的熱密度為1.5千瓦/平方米。
然而，為了擊敗熱源這只持續(xù)強(qiáng)大的怪獸，開利研發(fā)母公司聯(lián)合技術(shù)公司的研發(fā)中心，在解決這一問題時(shí)采取跨部門合作。其中一名負(fù)責(zé)制冷業(yè)務(wù)的研究員提出，制冷設(shè)備面臨往往-25°C、-18°C的低溫，開利在制冷領(lǐng)域也有大量現(xiàn)有模式可供研發(fā)，為什么不能將制冷領(lǐng)域使用的二氧化碳冷媒搬到空調(diào)上呢?高志長(zhǎng)告訴《環(huán)球企業(yè)家》：“換一個(gè)冷媒就意味著同時(shí)必須更換設(shè)備，做大量的測(cè)試，因此改變的成本非常高。”這使得幾乎沒有哪家企業(yè)曾經(jīng)認(rèn)真考慮過，將二氧化碳作為空調(diào)的冷媒。
這一創(chuàng)意令開利研發(fā)出DataCO2MPLETE冷卻系統(tǒng)，能夠滿足6至20千瓦/機(jī)架的散熱需求，甚至可以通過“定點(diǎn)冷卻”方式，自動(dòng)監(jiān)測(cè)并針對(duì)每一個(gè)機(jī)架的發(fā)熱量進(jìn)行冷卻。同時(shí)，使用二氧化碳而非水作為冷媒，亦減少了室內(nèi)的滴水隱患。
這一研發(fā)成果逆向影響未來數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)。高志長(zhǎng)介紹，由于空調(diào)制冷能力更強(qiáng)，數(shù)據(jù)中心占地面積進(jìn)一步縮減，“現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心如果采用二氧化碳冷媒空調(diào)，占地面積可以縮減到原來的75%，層高降低1米，整個(gè)運(yùn)營(yíng)成本下降20%。”
位于上海浦東陸家嘴的上海國(guó)際金融中心包含一棟6層的 品購物中心、甲級(jí)辦公雙子塔以及五星級(jí)酒店與豪華公寓。開利為其提供的冷站系統(tǒng)總共冷量達(dá)到2萬冷噸，足以為40萬平方米的建筑提供制冷服務(wù)。但開利發(fā)現(xiàn)尚未實(shí)現(xiàn)最大效率，并承擔(dān)了升級(jí)改造的任務(wù)。
高志長(zhǎng)須在不改變大樓結(jié)構(gòu)與設(shè)備，不影響其正常使用的情況下， 地控制空調(diào)系統(tǒng)的使用，其團(tuán)隊(duì)使用一項(xiàng)名為“優(yōu)化模糊控制”成果，對(duì)整座大樓進(jìn)行改造。改造的第一步是獲取大樓不同區(qū)域在前一年 到每小時(shí)的溫度、濕度表，以了解之前整年時(shí)間內(nèi)，每個(gè)時(shí)段內(nèi)建筑對(duì)制冷量的需求，并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。
“隨著天氣和時(shí)間段的不同，建筑不同區(qū)域?qū)χ评涞男枨笠彩遣煌�。有了這樣一個(gè)數(shù)學(xué)模型，我們就可以用歷史數(shù)據(jù)作為參考，在適合的時(shí)候給出適當(dāng)?shù)睦淞俊?rdquo;高志長(zhǎng)介紹，“空調(diào)節(jié)能的原則其實(shí)很簡(jiǎn)單，你要冷我就給冷，你要多少我給多少。不要多給，就能節(jié)能。”
但歷史數(shù)據(jù)仍無法完美預(yù)測(cè)建筑所需的制冷量，高志長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)第二步在大樓內(nèi)增加了大量的傳感器，這些傳感器不但有偵測(cè)溫度、濕度作用，甚至連建筑內(nèi)實(shí)時(shí)人數(shù)的因素亦考慮周全。“建筑里多一千個(gè)人，溫度和熱密度立刻就會(huì)發(fā)生變化，每個(gè)人都像一個(gè)小燈泡。”聯(lián)合技術(shù)公司環(huán)境、控制與安防亞洲傳播總監(jiān)陳可卿介紹。
建筑的現(xiàn)有設(shè)施也被用于人數(shù)的偵測(cè)。例如，辦公樓的閘機(jī)能夠計(jì)算進(jìn)出辦公的人數(shù);商場(chǎng)門口的攝像頭也可以用于推測(cè)停留在商場(chǎng)內(nèi)的人數(shù)：通過軟件識(shí)別技術(shù)，每拍到一張臉就計(jì)算1，拍到后腦勺則減1。
通過看似不起眼的模糊控制，國(guó)金中心的能耗進(jìn)一步減少。開利提供的數(shù)據(jù)顯示，冷站改造后，年平均效率提升了30%，或者說，每天可以節(jié)省超過2萬元的能源開支，今年1至9月已節(jié)省超過730萬元。“國(guó)金中心的改造，我希望也有信心在兩年內(nèi)回本。”高志長(zhǎng)告訴《環(huán)球企業(yè)家》。
“目前國(guó)內(nèi)建筑業(yè)在節(jié)能領(lǐng)域一大問題就是超額設(shè)計(jì)。上海浦東一棟地標(biāo)性建筑，也是當(dāng)?shù)胤浅Ｓ忻O(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，給我們每層樓的制冷負(fù)荷是非常粗略的。只是根據(jù)洗手間、走廊、辦公室、大廳各自負(fù)荷多少，最后相加給我們一個(gè)數(shù)字，這個(gè)算法非常錯(cuò)誤。事實(shí)上，建筑的材料、結(jié)構(gòu)、人數(shù)、層高、用途，甚至周邊其他建筑，都會(huì)影響它對(duì)能源的需求。”
而通過開利的數(shù)學(xué)模型，建筑不同時(shí)段制冷、制熱的需求都能夠清晰地顯現(xiàn)在形似山脈的“火山圖”上：“這個(gè)圖可以告訴業(yè)主，你的冷熱負(fù)荷就是這樣，沒有必要超出。有的建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，配太高的設(shè)備，超出去一倍，這塊設(shè)備的投資全都是浪費(fèi)的。”
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