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绿色节能数据中心的建设

TIME:2016-10-30   click: 155 次

随着互联网和物联网的发展,计算机IT设备的更新换代,IT设备的功率密度越来越高,机房建设的面积越来越大,机房建设的数量也越来越多,所需要的能源也变得越来越紧张。在全球能源问题日趋突出的情况下,采用新的技术降低机房制冷所消耗的电能,建设绿色环保数据中心,已成为数据中心行业建设者们关注的核心问题。

  随着互联网和物联网的发展,计算机IT设备的更新换代,IT设备的功率密度越来越高,机房建设的面积越来越大,机房建设的数量也越来越多,所需要的能源也变得越来越紧张。在全球能源问题日趋突出的情况下,采用新的技术降低机房制冷所消耗的电能,建设绿色环保数据中心,已成为数据中心行业建设者们关注的核心问题。

  

  1、当前数据中心现状

  

  我国现有的数据中心已超过40万个,大部分数据中心的耗电严重,PUE值普遍在2以上,降低PUE值势在必行。

  

  数据中心冷却系统多年来一直使用机房专用精密空调做为主要制冷设备。数据中心的电能除了供给机房的IT设备之外的大部分电能是消耗在机房的制冷系统上了。虽然机房精密空调制冷能效比有所提高,但所耗费的电能仍然很高。

  

  2、数据中心的能耗

  

  用数据中心的能源利用效率来衡量数据中心是不是节能。

  

  数据中心的能耗主要包括,IT设备的能耗和为维持IT设备运行所需要的基础设施和环境的能耗。如果在PUE为2的情况下,1kw的IT设备同时需要1kw的基础设施和环境的电力能耗才能满足IT设备的正常运行;IT设备降低1kw的能耗,相当于机房降低了2kw的能耗。所以IT设备的节能是降低整个数据中心的有效办法。推荐选用有能源之星认证的IT产品。

  

  数据中心的制冷系统也是能耗大的系统,降低制冷系统的能耗能明显的降低数据中心的PUE数值,在数据中心的绿色节能设计上是业内人士最关注的部分。

  

  UPS系统的效率也对PUE产生一定的影响,选用效率高的产品也能改善机房的PUE。

  

  IT设备直流供电系统减少了UPS系统交直流系统变换所降低的电源效率,现在也被一些大型的IT机房所采用。

  

  3、数据中心的节能措施

  

  数据中心的节能越来越受人们的关注,各种绿色节能数据中心技术被应用和推广,下面的一些措施可以有效的节省数据中心的能源消耗。

  

  1)调高数据中心的温度

  

  数据中心普遍过度冷却浪费能源,可以将机房温度调的更高;

  

  一般我们将机房通风(computer-roomairhandling,CRAH)的进气温度控制在摄氏22°。过度冷却数据中心系统,这会带来电能和金钱的极大浪费。过分冷却数据中心,远远要超过实际冷却的需求--27°C,低于美国采暖、制冷与空调工程师学会(以下简称ASHRAE)的推荐标准。高端设备推荐进气温度从25°C至27°C。

  

  2)关闭没有使用的服务器

  

  虚拟化技术显示出整合未经使用的处理器,硬盘和内存后所获得节能优势。

  

  IBM公司也推出了一款称为ActiveEnergyManager的产品,它是IBMSystemsDirector的升级版本,增加了能量控制选项,通过降低处理器时钟频率或者当服务器处于闲置状态时让处理器休眠来提高每瓦的性能。

  

  有些公司已经可以使用软件来关闭一台服务器的组件。推出了一款新的产品,这种软件能关闭服务器不同的部分:比如可以单独关闭磁盘,中央处理器,而内存模组和风扇还保持工作。

  

  VMware公司在VMwareInfrastructure3.5中也增加了被称为分布式能量管理(DistributedPowerManagement)的特性来尝试关闭和开启服务器。这款软件的设计为了满足服务的需求,能自动关闭目前不需要使用的服务器,当计算资源的需求增多时会自动开启服务器。

  

  3)使用免费的外部空气制冷

  

  采用带自然冷源的“冷冻水空调”机组的设计方案:此时,在空调系统的前端、配置具备“自然冷却功能”的冷水主机,在空调系统的室内制冷末端、选用“冷冻水”空调机组。

  

  更高的数据中心温度能帮助用户更好的利用二级节能技术,利用较低的外部空气温度作为冷空气源制冷的免费空气制冷方法,可以将外部空气经过空气过滤器,湿气清除装置,防火档板和温度传感器等引入数据中心来保证内部空气的冷却。确保外部不是洁净的空气不会破坏敏感的电子元件。

  

  这种方式可能必须经常更换过滤器,因此清洁的,可重复使用的过滤器成本要考虑在内。空气的直接引入也带来了空气洁净度方面的问题,解决的办法可以采用下面的方式。

  

  采用转轮空调的数据中心,可以很好的解决这个问题。室外和室内空气是两个不同的循环通道,室外的空气不直接进入到室内,这样就减轻了室外不洁净空气的危害。

  

  4)利用数据中心热量给办公区域取暖

  

  数据中心能够免费为办公区域供暖,冬季收集数据中心内部的设备产生的热量来为办公空间供暖,可以节约一定的能源消耗费用。

  

  5)在大型数据中心里使用直流电

  

  服务器内部使用的是直流电,因此直接给服务器供电,可以消除服务器内部电源完成的交流电到直流电的转换所降低的电源效率。

  

  6)机房气流组织的优化

  

  在数据中心机房中,建设冷通道、热通道,并配置下送风机房专用精密空调。通过规范数据中心内部气流组织,提高冷量利用率。

  

  4、云计算改变了传统的数据中心

  

  中国云产业发展国家规划指出,三年后“云计算”年产值规模将达到2000亿元,其中IaaS市场规模占150亿元。云基础设施大规模建设主要划分为:大型SaaS系统支撑;民营公有云数据机房;高校计算与数据中心;政府机关政务云建设;物联网应用的数据存储(感知与监控)。

  

  云计算和IT消费的激增带动了数据中心需求的增加,正因为如此,数据中心管理员都在不断努力寻找方法来提升性能,提高基础设施的密度,并增加多租户功能。随着越来越多的集成应用进入数据中心,要保持服务的高水准,数据中心基础架构优化是至关重要的。混合云平台越来越受客户的青睐,通过整合一个云模型是提高数据中心效率的一个不错的方式,这也是很多用户将数据中心扩展到云的原因。数据中心空间的竞争为大家带来了新的产品,更优惠的价格和更多的可用资源,也意味着创建私有云和公共云环境之间的智能链路也变得更加容易。数据中心管理现在可以跨越许多不同的云模型,管理人员并没有过多担心物理基础设施,他们更关心的是在上面直接运行的工作量。这种数据中心优化方法,只需要搭建基本的基础设施环境,通过使用云计算技术、软件定义技术以及分布式基础架构管理,可以更多的服务则延伸到云中。

  

  数据中心优化只是确保数据中心环境更好的被使用,并处在最佳的运行状态。优化数据中心,如果开发出一个更具弹性的平台,在提高整体业务时将更节省钱。

  

  如城市政务中心的数据中心建设,可以整合多个部门的数据中心,使各个部门小的数据中心整合成大的数据中心,而一些部门小的机房往往在可靠性和节能方面做的不好。云计算和数据中心整合优先进行考虑政府部门或大的行业。在这些部门中数据中心占IT支出的很大一部分,所以整合是减少IT开支预算的重大举措。由于云计算在节约成本以及灵活性方面的优势,会促进云计算的快速发展。也使数据中心利用率提高的同时费用得到降低。

  

  云计算采用较少的运营成本,消耗更少的能源,但比传统的数据中心有更高的利用率。因此,向云计算的过渡将继续加快。云计算服务按月付费、按需付费,使企业的收入与成本呈正比,无运营风险。当企业规模较小的时候可以买较小的服务能力,当成长扩大的时候可以买更大的。而不且需企业自身去购置设备、同时降低维护人员成本,这种服务方式更有利于大的数据中心的运营。云计算虚拟化的应用,大量的降低了IT设备的功耗,同样也会显著地降低总体的数据中心能耗。

  

  贡春岩:罗克佳华云计算专家、国内知名云计算数据中心专家,从事数据中心建设工作15年,历任梅兰长城机房设备工程有限公司设计部总监、总经理,HP公司数据中心部(CFS)高级顾问及工程师。

来源:机房360