作者：陳永樵 / 臺灣大學計算機及資訊網路中心程式設計組程式設計師
節能減碳已成為全民運動，作為地球村的一員，自然必需共同正視全球暖化的課題，所以需要全方位的改善各項耗能設施，達到「節能減碳」的目標，愛惜環境，關懷地球。但是對於老舊的機房卻是一項較大的挑戰，因為機櫃位置已經擺放多年加上網路服務又不能停止而無法達到節能。本文將介紹應用於臺大計資中心的一些設施，既可節能，又可以讓機器得到充分的冷卻，不致因為需要節能造成機器溫升，減低機器的使用壽命。
前言
行政院於民國97年6月5日通過之「永續能源政策綱領」，及民國97年8月6日通過之「政府機關及學校全面節能減碳措施」，教育部各級學校必需推動節能減碳，並以教育推廣理念融入課程，以發揮成效。每年用電量與用油量以負成長為原則，至104年累計總體節約能源以7%為目標。
既然『節能減碳』已經成為國家教育的既定政策，身為教育體系的單位當然責無旁貸需要呼應政策，積極進行各項節能措施。計資中心配合學校政策，經由綠能基金會的協助已經進行相當多的改善。其中包括更換節能的日光燈管、空調冰水主機進行溫控調節設施、散熱水塔使用變頻設備、統一進行教室及辦公空間的空調管控。對於既有機房的節能建議僅提出需要進行冷熱通道的建立，需要停機將現有機櫃進行移位。但在現實的狀況中，計資中心為全校甚至全國北區區網中心，不能長時間的停機斷網，難以落實節能措施。
本文將會對於老舊機房的節能措施進行說明。因為機房使用電量以空調為最多，在現有的時空限制下，運用一些技巧，可以很容易的利用一些低成本的改善設備，達到相當不錯的改善效果，提供給各界參考使用。
最後將會說明未來會進行相關更積極的節能措施，期盼可以進一步改善機房的空調用電，達到最佳節能效果，為『節能減碳』盡一份心力，為地球創造明天。
現況說明
資訊網路的發展與『節能減碳』是背道而馳的，隨著網際網路的發展，人們日漸依賴網路，近期隨著手機及社群的蓬勃發展，加強了雲端建設的需求。雲端建設溯其源就是建立大量的服務主機，這些主機群就是最大的耗能源頭。雖然廠商已經盡量使用刀鋒伺服器降低主機的數量，但是空調降溫的需求還是不斷的增長，所以機房空調節能將是一個不可避免的課題。
資訊網路爆炸性成長，造成機房的快速擴充，冷氣的需求成長常常遠超過建置的速度，尤其對於老舊機房更是致命傷。因為初期建立時並未考慮現代節能需求，機器愈多空間愈小，造成散熱越差。加上冷熱通道未建立，更是雪上加霜。以計資中心的網路機房為例，因為機櫃的排列方式不佳，造成前排的熱風給後排的機器散熱（如下圖一所示），當然造成散熱不佳，機房空調不足的結果，惡性循環之下，只有一直增加空調容量，但是不僅耗能，機器也得不到好的降溫效果，所以整體空調的改善是刻不容緩了。
下圖為計中老舊機房側面圖，粉紅色箭頭方向為熱風方向，深藍色箭頭為冷風方向，機房的空調為下吹式出風空調系統，所以可以發現冷熱風直接混合供應第二、三排機櫃的機器降溫，整體空調效率低落是可以預見的結果。
圖一 機房空間側面圖
改善措施
機房空調的改善不外乎兩項，就是開源及節流。所謂開源措施就是增加機房空調冷氣的機組，提供足夠的冷卻容量。受限於空間的不足，無法提供新增機組的設置，加上省電節能的目標，所以機房空調的改善就必須就節流的目標進行積極的改善。
節流的改善首先是要評估機房的空調容量是否足夠於節能條件下提供機器所需，整體的評估如下表所示。
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冷房相關概念及標準
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◎ 1 Kcal：1公升的水升高攝氏1度所需的熱量。
◎ 1 BTU：1磅的水升高華式1度所需的熱量。
◎ 1 Kcal ≒ 4 BTU
◎ 台灣業界一般說法 1 噸 ≒ 2500 kcal/h |
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電腦機房設計標準
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◎ 樓層較高時，250～300 kcal/m2h
◎ 樓層較低時，150～250 kcal/m2h （根據設備的密度作適當的增減）
◎ 本次評估以 300 kcal/m2h為準 |
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機房空間
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◎ 長寬各為28.8公尺及7.8公尺，總計224.64平方公尺 |
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機房冷氣總容量
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◎ 六台20噸空調機箱，總計120噸約等於 300000 kcal/h |
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機房冷房能力
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◎ 300000 / 224.64 ≒ 1335.47 (kcal/m2h) |
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評估結果
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◎ 1335.47 (kcal/m2h)（真實冷房能力） >> 300 (kcal/m2h)（設計標準)
◎ 原因：無冷熱通道、出風不足及導風不佳 |
由分析表中可以得知機房的總容量遠遠超過設計標準，但實際上溫度還是上升，並沒有達到預期的冷房效果。冷房效果不足最重要的原因就是沒有冷熱通道，但又因無法停機進行機櫃遷移的工程，所以計資中心就使用空氣簾的設施建立簡易的冷熱通道。以圖二的方式安裝空氣塑膠簾（紅色線條），有效隔絕冷熱空氣，機器的空氣循環路徑完全改善，機器的冷卻風扇明顯降速顯示改善成果有效。
圖二 機房空間側面圖（改善後）
在圖二的方案中也加裝軸流風扇將熱空氣導流至空調機箱進風口，可以避免熱空氣積聚造成熱循環效應。
另外對於出風不足的部分，因為機房冷氣為下吹式，所以高架地板的出風口就相對重要，更新較大孔隙的出風地板（如圖三所示），可以有效提高冷氣出風量，讓機器可以獲得足夠的冷氣來降溫。
圖三 更新高架地板出風口
經過上述簡易的改善程序，計資中心的環境監控系統資料顯示，機房的熱通道溫度已經由改善前的攝氏32度，降低到改善後的攝氏25度左右。如此一來不僅空調容量足夠，更可以有空調備載容量，提供空調機箱故障時，機房可以順利運轉的作業空間。
未來改善
雖然本項改善過程，得到可觀的成果，但是仍有其他許多改善的空間。計資中心將會持續進行更深入的改善工程，未來將著重於風路徑的導流及引入外部空氣為主，茲說明如下：
一、冷空氣導流：
本項措施主要的改善重點在導引冷空氣到達出風口，避免於高地板下亂竄。預計實施的方式如圖四（機房鳥瞰圖）所示，紅色線條為導流板，可以直接導引冷空氣到達機櫃前方的出風口，將以最有效率的方式使用冷空氣，進一步有效降低空調系統的用電量，達到省電節能的目標。
圖四 機房鳥瞰圖
二、引入外部空氣及強制導流：
本項改善措施的概念為：室外溫度較低時(如冬天)，引進低溫空氣做為降溫使用，減少使用空調設備容量，減少用電量；另將室內大量的主機熱氣，排出室外，避免經由空調機箱降溫，可以提高空調效率。
另一項概念為冷熱風雖已經分流，但是自然導流效率較差，預計增加導流風機，強制導流或是排風，可以進一步加強空調系統的效率，其設計概念圖如圖五、六所示。
圖五 新設進排風設備，冬季引進外氣
圖六 強制導風系統，就近捕捉熱原空氣排出或直接拉至空調機箱，提高熱交換效率