数据中心能效提升办法及建议.docx

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1、数据中心能效提升办法及建议摘要在数据中心的总拥有成本(TCO)中，电力使用成本所占比重越来越大。通过合理地设计网络关键物理基础设施以及精心设计IT架构，可以大幅降低典型数据中心的电能消耗。本问阐述如何量化电力节约，并举例说明大幅降低电能消耗的方法。电能的使用不是数据中心的典型设计标准，也没有作为一项开支得到有效管理。在数据中心的生命周期内，尽管电能成本可能会超过包括UPS在内的电源系统的成本，也可能会超过IT设备的成本，但上述情况却是不争的事实。出现这种情况的原因如下：•要缴纳的电费数额是在费用发生后才知道的，与任何特定

2、决策或操作规程没有明确的联系。因此，这些费用被视为是无法避免的。•用于为数据中心的电力成本建模的工具不普及，在数据中心的设计过程中并未广泛使用。•需要缴纳的电费通常不包括在数据中心运营组的责任或预算范围内。•数据中心的电费帐单可能包含在更大的电费帐单之内，而可能无法单独提供。•决策者在进行规划和采购决策的过程中，未获得有关电力成本影响的充足信息。本文将证明上述所有问题均可以并应该得到解决，因为这样可以为一般用户节约大量资金。在设计新设施时可以实现最大程度的节约，但现有的和改造的设施也可以实现某种程度的节约。在设计新数据中

3、心的过程中，只需进行简单且不需成本的决策，便可以节约20-50%的电费；如果系统化进行设计，则可以减少多达90%的电费。能源消耗在什么地方？数据中心使用的能源只有大约一半甚至不足一半消耗在IT负载上。另一半消耗在包括电源设备、冷却设备和照明设施在内的数据中心物理基础设施(DCPI)设备上。图1显示了典型高可用性数据中心中电能的流向。需要注意的是，数据中心消耗的所有能源最终都会以废热的形式排放到室外大气中。图1是根据采用2N电源设备和N+1冷却设备、在大约30%的额定容量下工作的典型数据中心。图1典型数据中心的电能流向根据

4、输入电能中实际消耗在IT负载上的比例，上述数据中心的效率为47%。1.供电设备的效率低UPS、变压器、转换开关和配线等设备在工作时会消耗部分电力（表现为热量）。虽然此类设备标称的效率评级很高（90%或更高），但这些效率值却有误导性，其实不能将其用于计算设备在真实安装环境中损耗的电力。当出于冗余目的成倍配置设备或设备在远远低于其额定功率的情况下运行时，效率会明显降低。而且，供电设备中这部分“浪费”能源产生的热量还必须使用制冷系统制冷，从而致使空调系统使用更多的电力。2.制冷设备的效率低空气处理器、冷水机、冷却塔、冷凝器、水

5、泵和干冷器等设备在执行冷却功能时会消耗部分电力（即，输入功率中会有部分以热量形式散发出去，而不是完全用于冷却的机械功）。事实上，制冷设备的效率低下（废热）通常远远高于供电设备的效率低下（废热）。当出于冗余目的成倍配置设备或设备在远远低于其额度功率运行时，效率会明显降低。因此，提高制冷设备的效率可直接增进整个系统的效率。3.照明系统的电力损耗照明会消耗电力并产生热量，这些热量又必须经制冷系统冷却，并相应地增加空调系统消耗的电力，即使此时室外温度很低。如果数据中心内没有工作人员时或在数据中心的未用区域仍开启照明设备，便会产生

6、无用的功耗。因此，提高照明系统的效率或控制照明系统仅在需要的时间及地点开启，可极大地增进整个系统的效率。4.过度规划过度规划是造成电力浪费的最大动因之一，但却最难以为用户所认知和评估。当供电和制冷系统的设计值高于IT负载时，便会导致供电和制冷设备过度规划。下述因素的任意组合均可造成这种情况：•高估IT负载，并按照超大负载确定供电和制冷系统规模•IT负载分阶段部署，但却按照将来更大的负载确定供电和制冷系统规模•制冷系统设计不当，致使需采用过度规划的制冷设备才能顺利冷却IT负载显然安装过多的供电和制冷设备是一种浪费。过度规划

7、还能极大地降低整体系统的电力效率，并导致过多的持续电力损耗，这一点却并不容易发现。供电和制冷设备过度规划导致数据中心电力效率降低的根本原因在于，负载减少时，许多供电和制冷设备的电力效率会大幅度下降。虽然某些电气设备（如电气线路）在低负载下效率更高，但大多数重要设备（如风扇、水泵、变压器和变频器）在低负载下的效率会下降（这是由“固定损耗”造成的，它在IT负载为零时依然存在）。制造商的数据表格通常只报告最佳负载（通常为高负载）下的效率，因此很难从该表格中发现这种效率下降。5.配置因素造成的低效率IT设备的物理配置会对制冷系统

8、的能耗产生极大影响。不当的配置不但会迫使制冷系统超过IT设备的实际需要增加空气流动，还会导致制冷系统产生温度低于IT设备实际需要的空气。此外，物理配置可能会导致多种制冷设备发生“冲突”（如某台设备正在减少空气湿度，而另一台却在增加空气湿度），形成会极大降低系统效率但又难以诊断的典型情况。目前新数据中心及现有数据中心内