機電設備翻新　促使機房維運支出驟降

機房基礎設施的生命週期成本結構

2003年發布的「ASHRAE Application Handbook」，當中提到，一座資料中心的生命週期長達30年，若以生命週期總體持有成本而論，設計與建造僅佔10%，另外9成來自運轉與維護的70%、翻修與汰換的20%，因此機電設備的配置考量，應是儘可能縮減高達7成的運轉與維護支出。

今時今日，企業資料中心正面臨了諸多挑戰，一方面是每分鐘的停機時間，可能為企業帶來難以逆料的巨大損失，所以必須提高可用性，二方面則是隨著雲端運算、行動應用的普及，因而衍生密集增加的網路應用程式需求，因此必須致力營造高擴展性，三方面礙於油電雙漲趨勢驅使能源成本增高，企業主已難以容忍每年動輒1~2成的能源開支增幅，所以需要提升電源性能與效率。

正因如此，逐步朝向「Bronze」、「Silver」甚或「Gold」等級的PUE(分別對應1.67~2、1.43~1.67、1.25~1.43等級距)、DCiE(分別對應0.5~0.6、0.6~0.7、0.7~0.8等級距)等目標邁進，已是所有企業機房管理者，不容迴避的使命。

但此時說來容易，做來卻不簡單，因為意欲兼顧上述提及的可用性、擴展性、電源性能與效率，又得因應企業資料中心生命週期TCO考量，必須設法降低諸如工資、電費、水費或燃料費等巨大開銷，無異是在處處矛盾、碰撞中找出平衡之道，確實存在相當難度。

可調式設計　降低機房維運支出
唯今之計，便是儘可能在機房機電設備上，採取「可調式設計」路線。以空調系統為例，諸如變頻、變風量、變水量等特質，容或會導致設備初始採購成本增加，但持平而論，這部分再怎麼增加，影響的不過是生命週期總體持有成本的10%而已，如果為了斤斤計較這屈屈10%，便可能加重日後運轉與維護成本負擔，且影響幅度高達70%，何者該省、何者不該省，企業即使未撥算盤，也理應一目瞭然。

延續上面的空調系統之例，如果走可調式設計，則當伺服器的工作負載出現變化，空調主機便會在第一時間調整送風量、送風溫度，緊接著風扇轉速跟著變動，最後連水泵也隨之加入變頻行列，如此一來，即可確保資訊設備隨時獲得恰如其分的冷卻效果，不會過多、也不會過少，既能省電、又可充分滿足IT運作需求，此即可謂創造最佳化機房節能及散熱效果的理想途徑。

展望未來，企業機房設計應當如何調整？首先從「機房空調」開始說起。前一章節提到，CFD流場模擬已成為綠色機房重要環節，所以在選擇適當空調設備，少不得需要先歷經這一步，只因空氣流場不對，任憑添加再大的空調負載噸數，往往也是做虛工，甚至導致散熱效果弱化損及資訊設備的正常運行，做了CFD模擬後，即可依據氣流分布角度，看是要調整機櫃擺設方位，還是添加一些隔板，利用最省時、省力又省錢的方式，先把基本盤顧好；有業者透露，可別輕易小小的改變，有一實際案例，在機櫃擺設調整前，空調負載動用到1,200噸也不夠，主機還是因為機板過熱而燒燬，但稍事調整後，噸數需求驟減為30，且再無任何主機散熱不良的事故，一來一往之間，差異著實巨大。

機櫃式空調　讓機房冷卻難題迎刃而解
接著進入機房空調系統的選擇議題，專家建議，用戶可跳脫傳統上或下送風式的集中式空調思維，評估選用列間？機櫃式空調，將空調系統直接嵌入機櫃，為何要做如此轉換？主要是因為，傳統集中式空調有諸多侷限，譬如其風扇轉速是固定的，用戶無法根據白晝或黑夜運算負載之不同，而施行不同的運轉容量，此外，因為送風距離過長，導致系統恆常需要送出最大風量，再加上流場也過長，長期送風容易造成風車耗損，且便即已設置了冷熱通道，仍不可免俗會有混風問題。

諸多缺憾，唯有透過機櫃式空調能一次化解，因為它就近為特定標的提供冷卻，所以擁有控制風量的彈性，將足夠的冷風送進機櫃即可，無需過量。

此外，專家也建議可運用間接冷卻的思維，評估採用水側自然冷卻節能系統，當機房的外界環境溫度較高時，可一如往常使用冰水機提供冰水，然而當外界環境溫度下降時，就不妨巧妙運用板式熱交換器來達到降溫效果，如果擔心降溫效果不夠，也大可利用冰水機及板式熱交換器同時供應冰水。

當然不可否認，以冰水機而言，要供應一般情況所需之攝氏7度或5度冰水，消耗的電力幾乎相同，援引外部自然冷卻的迫切性似乎不大，但不少人也許忽略一點，低溫的水容易產生結露現象，但如果結合水側自然冷卻節能概念，冰水機的供水溫度即可調高到10%以上，不僅有助於杜絕結露，也能有效降低冰水主機的耗電量。

曾有人試算過，綜觀一座資訊機房的能耗分布，廣義的空調系統佔比大概在40~50%，比重相當高，但其實若進一步細究，可以發現空調機組(CRAC)佔比約在10%出頭而已，其餘30~40%都落在冰水機組(Chiller)之上，所以如果能設法降低冰水機的能耗，對於壓低PUE必能產生極大助力。

模組式UPS　提供隨需擴展彈性
除了機房空調外，機房電力亦是頗值得改善的一環，然畢竟電源堪稱企業機房的生命中樞，既要追求穩定、又要講究節能，所以最適合採用的電力保障系統，即是具備低損耗、高效率等特質的UPS設備。以現況而論，一般三相式AC-AC不斷電系統，滿載最佳效率約介於90~92%，此乃將市電從交流轉成直流、進入電池後再逆變為交流之電力品質確保過程，所必須犧牲的電力耗損(8~10%)，但當UPS將電力輸出送進配電櫃(PDU)，除了大約會產生1%左右的配電損失外，也會因變壓器而形成1.5~2%的耗損，最終送進Server PSU時，又無可避免再形成10%耗損，所以這段供電過程的總體電力耗損幅度，恐怕逼近20%水準。

惟一旦轉而採用高效率的三相AC-AC不斷電系統，在UPS端的轉換效率便可來到95%以上，至少能減少3~5%電力耗損，別看幅度小，一年下來積少成多，反應在電費帳單上的撙節效果，也是相當可觀的；更何況，現今市場上也有業者開始提倡更為「另類」的UPS型態，一種採取旁路式設計，將市電直接輸出負載端，本身不再做交直流或逆變等轉換，另一種則是直接訴諸380 VDC DC供電，雖然仍有轉換需求，但UPS端耗損幅度可限縮在3~4%以內，真正的好戲是在末端Server PSU，直接吃進直流電，免於進行AC/DC轉換，所以在使用端可減少約2%的電力耗損。

只不過，當大家竭盡所能減少電源轉換過程的耗損，似乎忘記了，其實再高的效率，也不可能恆常發生，多數時間的UPS負載大概落在30%上下水準，僅能對應到效率相對較差的一段曲線，所以為了要進一步提高節能效果，又不能損及資訊設備的正常運作，別無他法，就是設法讓UPS負載率提高，此時便可思考選用模組式UPS，利用單一設備作並機、也就是容量堆疊。

如此一來，即可確保UPS使用率維持在較高曲線，初估可提升到50%上下水平，更重要的是預留了日後隨需擴展容量的空間，連帶壓低了初始建置成本，也因而形塑了N+1備援環境，可因支援熱抽換而容許免停機進行檢測、維護，這對於符合Uptime Tier 3等級的可維護性目標，也具備推波助瀾的效果。

當然，除了善盡電源規劃外，電源管理亦十分重要，企業可搭配使用資料中心基礎設施管理(DCIM)解決方案，藉以滿足即時PUE的監測與追蹤、歷史PUE查詢等雙重需求，為機房節能及散熱，扎下厚實的基本盤。