數據中心機房的節能探討

代斌

摘 要：經過各種形式的互聯網連接，在數據中心機房展開深入的節能辨析和探究，全面有效的數據中心機房能耗改善和數據中心機房能耗系統分解狀態的改善是目標控制方法的一種，對用電指標進行動態分析，找出影響PUE參數指標的系統能耗因素，提出數據中心能源在機房節省資源，優化數據中心資源分配和能耗。

關鍵詞：數據中心；機房；節能

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0006-02

緊跟大數據的快速發展，中國信息化建設進程正在逐步加快，數據中心機房建設有了新的進展。同時，“十二五”規劃綱中，工信部提出了節能減排目標。在大形勢和環境下，數據中心是計算機機房設計和施工節能減排的主要指標之一，而數據中心機房節能建設意義深遠。

1 計算機房的能耗指標和能耗分配

1.1 數據中心機房能效指標

評定數據中心能量消耗首選指標PUE。PUE是一個比率，基準是2，比值越接近1表示能源效率越好。算機房的PUE值是用來衡量一個數據中心是否節能，環保，綠色重要指標，綠色IDC中心的PUE應該小于1.6。目前，國外數據中心的PUE比值通常小于2，然而中國大部分數據中心的PUE值一般為2.4-2.8。因此，我們機房的能耗高，節約能源一直是機房建設中的重要課題。如圖1所示。

1.2 計算機房能量消耗分配

基于目前的主要研究單位的數據統計研究，中國數據中心機房能耗分配如下：IT設備消耗、空調系統消耗、照度消耗、供電系統能耗分別占總能耗的51%、35%、2.5%、11.5%。相比之下，發達國家計算機實驗室的PUE值遠低于中國計算機實驗室的PUE值。例如，比利時的Google數據中心的PUE值是1.16；雅虎美國Facebook數據中心的PUE值是1.07，“雞窩”機房的PUE值是1.08，微軟都柏林的PUE值數據中心是1.25。所以，中國大部分的數據中心計算機實驗室也有較大的節能改進空間。

2 數據中心機房能耗分析

根據筆者多年的工作總結，解析了數據中心機房的能耗分布，機房內的能源耗損主要囊括以下幾方面：

2.1 IT設備消耗太多的能量

計算機中心設備的能耗是計算機房的主要部分，因為機房建設正在考慮機房的成本因素，盲目放大成本的重要性，忽視節能，而不重視能源減排，工作人員往往在IT設備選型的不夠重視這點，導致選擇了成本低，能耗高的設備。

2.2 不合理的數據中心室布局

由于數據中心機房在設計上并沒有預見到機房的未來發展，IT設備的擴容還在不斷增加，如果IT設備不能合理安排機房空間，會導致空調和IT設備發熱，空氣不穩，空調效率高，造成浪費能源消耗。

2.3 空調系統效率低下

由于空調系統老化，溫度操作不恰當，缺乏對機房的修理等日常維護檢修，致使機房能源消耗嚴重浪費。

2.4 不公平的數據中心機房供電設備

不適當的設備選擇（如UPS系統，照明設置等）可能會致使額外的能源浪費。

2.5 不合理的機房管理

數據中心機房由于缺乏有效的管理，并且機房很好的保護，這將增加數據中心機房的負擔和能量的浪費。

3 機房節能減排計劃

3.1 機房應廣泛使用節能信息設備

根據對應的數據解析結果，信息設備消耗電量幾乎占據了整個數據中心的機房資源總能耗的1/3以上的比例，而信息技術節約用電1焦耳/秒，對應的專用供電系統和空調系統的能耗可降至2.84焦耳/秒。因此，使用低功耗信息設備是解決節能數據中心機房最根本的途徑。計算機設備的節能環節主要是降低服務器和內存的資源和能耗。

為了達到真正意義上的服務器解決相應的能耗，又從最基本的芯片能耗開始，選擇高使用端先進的芯片，其相應的節電效果非常理想。另外，服務器與存儲和信息系統集成是節能信息設備的重要手段。美國環保機構官方調查顯示，存儲系統和自服務器占據數據中心的總電力消耗一半。目前科研熱潮是服務器虛擬化程序。這種效果明顯的技術解決方案可以大大節省內存空間，冷卻系統和電力資源。同服務器虛擬化原理類似，內存虛擬化也可以提供預期的結果，從而可以為更小更大的存儲系統，電源和散熱系統資源消耗顯著減少空間和更高效的利用率。內存和服務器虛擬化技術的利用有效提升節能存儲模式。

3.2 使用節能的空調設備

通風設備占中央機房功耗的38%以上，空調系統能耗被列為重點考慮的因素，利用高能效的空調系統設備是節能的關鍵所在。各類空調對應的能源效率由高到低，數據中心空調采用冷水機集中供冷方案的能效比大于5，而空冷數據中心空調系統采用三個或更多的能源。所以，冷水機組機房空調系統比風冷數據中心機房空調系統更加節能環保。

3.3 提升空調系統的效率

（1）合理的機房內部布局。如果機箱柜或機架內的相應設備前后冷卻，機架或機柜應面對面安裝或背靠背安裝。當機器架或機箱柜面對面安裝時，會產生一個冷風通道，背靠背排列時會產生相應的熱風道。所以，各種設備散熱和節能效果是有幫助的。所以，應該要求機箱柜或機器架的面對面和背靠背的安排放置。不然，其他配置可能會使氣流短路并降低設備的散熱。（2）管道不應該太長。大型數據中心機房為防止能源浪費和損失，往往不把央空調系統的布局納入考慮范圍內，分布到各個地區的相應設備，縮小送回風距離。（3）服務器機柜和網絡布線柜都采用網狀門，門應可能通孔率高，通過率高，擴大了適當的通風面積，有利于散熱。

3.4 機箱柜的動態智能散熱

將溫濕度傳感器設置在數據中心機房和各個高負荷柜內后，高負荷機柜的動態監測溫度和濕度。數據中心機房內每個機柜的相應操作都可以實時監控，而數據中心機房的冷卻裝置，還有專門針對冷卻需求的實際情況，動態的冷卻氣源。解決這個問題可以幫助用戶非常有效地將數據中心機房的冷卻成本減少40%。在整個數據中心機房內的任何一個高負荷柜前面的地板下面，都事先設置了相適應的可調通風口，實際的空氣量可以根據實際需要進行調整。

3.5 削減保留空調消耗的空間

去掉一部分數據中心機房空間是推出節能解決方案的關鍵，突出投資重點，配套建設空調系統等相關設備，節約資源和能源消耗。在機房規劃設計人員中，我們需要考慮到其擴展性以及可擴展性，第二階段的建筑甚至可以適用于多層數據中心機房，為數據中心擴展留出空間。暫時不要放置信息設備，集中安排信息設備，相應的預留空間不需要配備相應的電力和空調系統設備，從而可以達到有效降低電力消耗的目的。

4 結語

數據中心機房節能涉及機房建設的各個環節。僅受IT設備能耗，空調能耗，供電系統能耗等因素的影響，還受到機房設計，房間格局，機柜內空氣流動的影響等等。因此，數據中心建筑節能減排需要統籌規劃，以達到理想的節能效果。

參考文獻

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