數(shù)據(jù)中心節(jié)能的六種策略
占據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)最大比重和命脈的中央大企業(yè)集團(tuán)，同時(shí)也是能耗的大戶(hù)，他們受到了來(lái)自政府的節(jié)能減排業(yè)績(jī)考核，所以這些中央大企業(yè)集團(tuán)迅速將節(jié)能減排的指標(biāo)層層分解下達(dá)各級(jí)下屬企業(yè)，并作為重點(diǎn)考核項(xiàng)目。同時(shí)，各企業(yè)也希望通過(guò)節(jié)能減排，通過(guò)“綠色行動(dòng)計(jì)劃”推進(jìn)成本的長(zhǎng)期降低，達(dá)到公司快速、健康、持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
IDC能耗特點(diǎn)
業(yè)務(wù)和管理的電子化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，導(dǎo)致企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的支撐、運(yùn)行和重要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，離不開(kāi)數(shù)據(jù)中心(IDC)，因此IDC現(xiàn)在得以快速發(fā)展和大量建設(shè)。但I(xiàn)DC由于設(shè)備集中，大型主機(jī)數(shù)量眾多，成為了企業(yè)的用電大戶(hù)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，電信運(yùn)營(yíng)商的電力消耗約占公司總體消耗的87%，87%的電力消耗中有73%左右消耗在基站和機(jī)房上。根據(jù)我們對(duì)西安某電信大樓的測(cè)量，IDC機(jī)房中UPS和空調(diào)的用電量超過(guò)了整個(gè)大樓用電量的80%，而IDC機(jī)房面積不足大樓的5%。
但I(xiàn)DC機(jī)房又是節(jié)能的難點(diǎn)，越來(lái)越強(qiáng)處理能力的服務(wù)器，越來(lái)越大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，需要消耗更多的電能。而集成度越來(lái)越高的設(shè)備，發(fā)熱量越加集中，導(dǎo)致機(jī)房溫度控制是個(gè)很大的問(wèn)題。如果將IDC機(jī)房空調(diào)和機(jī)房散熱的問(wèn)題解決好，IDC機(jī)房用電問(wèn)題就可以有效緩解。只有對(duì)降低機(jī)房能耗的新技術(shù)與新方法進(jìn)行研究，力求通過(guò)合理選用服務(wù)器機(jī)架、合理進(jìn)行散熱規(guī)劃、優(yōu)化機(jī)房設(shè)計(jì)、布局、使用等方面，提高機(jī)房散熱效率，降低IDC機(jī)房的整體能耗，才能達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
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節(jié)能與安全
IDC機(jī)房承載著企業(yè)的核心數(shù)據(jù)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)。隨著企業(yè)的發(fā)展擴(kuò)大，需要處理和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)呈幾何級(jí)增長(zhǎng);新業(yè)務(wù)的層出不窮，需要更多的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來(lái)支撐。數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)設(shè)備的任何一點(diǎn)閃失，不僅會(huì)造成企業(yè)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)影響企業(yè)的品牌形象。而數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)設(shè)備比一般的設(shè)備需要更好的供電質(zhì)量和溫濕度環(huán)境，因此企業(yè)為IDC機(jī)房的穩(wěn)定可靠運(yùn)行做出了巨大的努力。供電方式從UPS單機(jī)、1+1并機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的N+M并機(jī)和雙母線(xiàn)，供電可用性從單機(jī)的90%提高到雙母線(xiàn)的99.9999%，并且正在向更高的方向發(fā)展。更高的供電可用性，僅靠技術(shù)的進(jìn)步來(lái)提升是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。全世界UPS行業(yè)20年的不懈努力，UPS單機(jī)可靠性也僅從90%提高到98%左右。更高的供電可用性只有通過(guò)更多的冗余來(lái)保障，而冗余的UPS必然是降低了平均每臺(tái)UPS的負(fù)載量，降低了其運(yùn)行效率，從而提高了能耗。但如果從減少UPS的冗余來(lái)降低能耗則需要更加慎重，如果是供電系統(tǒng)的可用性或冗余量超過(guò)了IDC機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，則可以考慮適當(dāng)減少;如果UPS供電系統(tǒng)剛剛達(dá)到或尚不能全面滿(mǎn)足IDC機(jī)房的供電可用性要求，再減少UPS的冗余來(lái)節(jié)能就是舍本求末，得不償失。
IDC機(jī)房設(shè)備集成度的提高，已經(jīng)使單機(jī)架的功率大幅度提升。臺(tái)式服務(wù)器機(jī)架功率為1.5kW，模塊式服務(wù)器機(jī)架功率為5kW，現(xiàn)在最新的刀片式服務(wù)器機(jī)架功率高達(dá)15kW。高耗電，必然產(chǎn)生了高發(fā)熱，因此IDC機(jī)房的空調(diào)需求量也大幅度增加。在臺(tái)式服務(wù)器時(shí)代，因?yàn)閱挝还β拭芏鹊?，即使空調(diào)出現(xiàn)問(wèn)題，機(jī)房溫度也不會(huì)迅速升高到極限溫度，維護(hù)人員有充足的時(shí)間來(lái)修復(fù)空調(diào)，因此幾乎沒(méi)有空調(diào)冗余的要求。但進(jìn)入模塊式服務(wù)器時(shí)代，對(duì)空調(diào)的可用性要求就不同了，空調(diào)短時(shí)間的停機(jī)或制冷量不足，機(jī)房溫度會(huì)迅速升高到極限溫度。曾經(jīng)有一個(gè)機(jī)房，3臺(tái)空調(diào)壞了1臺(tái)，半小時(shí)后機(jī)房溫度到了40℃，服務(wù)器全部報(bào)警甚至停機(jī)?，F(xiàn)在是刀片式服務(wù)器，以往的空調(diào)散熱方式已經(jīng)不能有效解決機(jī)架內(nèi)的熱問(wèn)題。因此，要想減少空調(diào)的冗余或配置來(lái)達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)同樣是冒極大的風(fēng)險(xiǎn)。
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節(jié)能的通用原則
在確保IDC機(jī)房安全的前提下，仍然存在節(jié)能的可能和空間。因?yàn)橛绊慖DC能耗的因素不只是UPS和空調(diào)的多少，還有更多的因素需要考慮，因此在規(guī)劃建設(shè)IDC機(jī)房時(shí)，需要全面考慮。以下一些原則可以對(duì)節(jié)能有所貢獻(xiàn)：
(1)選用低能耗的設(shè)備
IDC機(jī)房的能耗大戶(hù)是服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)設(shè)備的用電量大，就需要更多的UPS來(lái)供電，UPS在電能轉(zhuǎn)換中需耗費(fèi)一定的能量，電能在傳遞分配中也有損失。數(shù)據(jù)設(shè)備的用電，90%以上最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚托枰嗟目照{(diào)來(lái)散熱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)設(shè)備的功耗每增加100W，在電能轉(zhuǎn)換和分配傳遞上會(huì)損耗10~20W，空調(diào)制冷增加功耗120W，因此數(shù)據(jù)設(shè)備的能耗被放大了數(shù)倍。在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求或同樣處理存儲(chǔ)能力的設(shè)備中，選用低功率無(wú)疑是節(jié)能減排的關(guān)鍵。
(2)選用合適的供電方案和供電設(shè)備
IDC機(jī)房固然重要，但不是說(shuō)IDC機(jī)房?jī)?nèi)的所有設(shè)備都同等重要，都需要99.9999%以上的供電可用性。因此，對(duì)IDC機(jī)房?jī)?nèi)的用電設(shè)備進(jìn)行有效合理的區(qū)分，制訂不同等級(jí)的供電可用性和供電方案，避免無(wú)用的供電容量和供電設(shè)備冗余，既減少了供電系統(tǒng)的投資，也降低了運(yùn)行能耗。
(3)空調(diào)機(jī)組合適的制冷方式和運(yùn)行模式
雖然空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行需要消耗能源，但不同的制冷方式消耗的能源是不一樣的。制冷劑的不同、運(yùn)行模式的不同都可能產(chǎn)生可觀(guān)的節(jié)能效果。比如，北方地區(qū)冬季的冷空氣可以用來(lái)機(jī)房制冷(非直接引進(jìn)室外空氣)，西北地區(qū)的干燥空氣可以用來(lái)制冷，大樓的冷凍水比機(jī)組本身的制冷劑更節(jié)能等。
(4)合理布局機(jī)房和組織氣流
IDC機(jī)房?jī)?nèi)的發(fā)熱設(shè)備和散熱設(shè)備并不是一一對(duì)應(yīng)的，熱是通過(guò)機(jī)房?jī)?nèi)的氣流帶走的。不合適的機(jī)房布局和設(shè)備安裝方式，妨礙了氣流的運(yùn)動(dòng)，降低了散熱效果，消耗了更多的能源;超遠(yuǎn)距離，超強(qiáng)的送風(fēng)需要更大功率的風(fēng)機(jī)，消耗了更多能源。因此，不是將足夠制冷量的空調(diào)和發(fā)熱設(shè)備堆積在一個(gè)機(jī)房就解決了熱平衡問(wèn)題。
(5)特殊設(shè)備特殊對(duì)待
IDC機(jī)房的主設(shè)備不一定是同樣的發(fā)熱，不同時(shí)代的服務(wù)器發(fā)熱差別很大，用同樣的散熱方式就會(huì)冷熱不均，不僅消耗了更多的能源而且?guī)?lái)了其他問(wèn)題。對(duì)于高密度發(fā)熱設(shè)備，應(yīng)該采用特殊的散熱機(jī)柜和散熱方式，這樣不至于為了照顧個(gè)別的高發(fā)熱設(shè)備而機(jī)房的溫度太低。
(6)防止跑冒滴漏
IDC機(jī)房密封不嚴(yán)，隔熱效果不好，也是能源消耗的重點(diǎn)。IDC機(jī)房的門(mén)窗應(yīng)該密閉并用良好的隔熱材料，墻壁、地板、天花板應(yīng)該進(jìn)行隔熱處理，特別是南方地區(qū)，夏季高溫期長(zhǎng)，外墻傳遞的熱量不可小看。這就是有些IDC機(jī)房冬季沒(méi)有問(wèn)題，夏季溫度偏高的主要原因。在不同季節(jié)，主設(shè)備的發(fā)熱量通常不會(huì)差別太大。
以上幾個(gè)原則，不僅適用于新機(jī)房的建設(shè)指導(dǎo)，同樣也適用于老機(jī)房的節(jié)能改造的指導(dǎo)。區(qū)別是新機(jī)房建設(shè)是在一張白紙上畫(huà)畫(huà)，可以全面應(yīng)用6個(gè)原則;老機(jī)房改造則要基于現(xiàn)有的各項(xiàng)事實(shí)，現(xiàn)實(shí)的情況不允許依葫蘆畫(huà)瓢，應(yīng)該先調(diào)查清楚現(xiàn)有IDC機(jī)房的具體情況，再根據(jù)6個(gè)節(jié)能原則制訂針對(duì)性的改造方案。
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