1 節能降耗是考核數據中心機房建設水平高低的重要指標之一

近年來,隨著數據中心機房的能耗的急劇增加和電價的逐漸上漲，機房主管及其營運首管理人員越來越關注他們的能源的營運成本。 實際上，能否提供具有足夠大的供電容量(KW)的市電電源、具有足夠的高可靠性和運行效率UPS供電系統以及具有足夠大的致冷量(KW)和能效比足夠高的空調系統已成為制約大型數據中心機房能否被順利地建設起來的“瓶頸性”的制約因素。在不可再生能源資源日益稀缺和能源成本日益上升的今天，要求我們應盡可能地采取各種必要的技術措施和管理手段來建立具有更加節能、環保型的運行特性“綠色數據中心機房”。為此，有必要調研數據中心機房的能耗結構。數據中心機房的典型能耗分布圖被示于圖1中。

從上圖清晰可見：為建設節能環保型的數據中心機房所應該高度重視的節能“三定律”：

(1) 網絡設備/IT設備的節能特性的優劣是決定機房能否節能效的技術基礎

采用低能耗的IT設備、虛擬化軟件設計方案、根據數據處理的流量變化而動態調節CPU的主頻工作頻率的高低以及“動態休睡”等技術是我們應優先考慮所采取的最重要的機房節能措施。其原因是：如圖1所示，對于PUE=2的傳統型的IDC機房而言，其IT及網絡設備的功耗約占其總功耗的50%左右。對于PUE=1.76的節能型的IDC機房而言，其IT及網絡設備的功耗約占總功耗的57%左右。這就意味著：由于在機房中所選用節能型基礎設施(例如：選用節能型的空調、照明以及UPS供電系統等)的能耗不斷地下降，對機房的主設備的節能降耗的需求將會變得更加迫切和重要。

(2) 空調制冷系統的節能特性的優劣是決定機房能否節能的關鍵所在

采用能充分利用自然冷源的空調機組、選用帶EC風機或數碼渦旋型的變頻壓縮機的空調機組、通過優化氣流組織來提高“熱交換效率”[典型的設計方案有：機柜采用“面對面、背對背型”的冷熱通道布局;封閉冷通道;封閉熱通道;定向定量的CRV/XD型機柜局部冷卻等]以及在大型數數據中心優選冷凍水空調等節能環?？照{技術是機房能否獲得高效節能特認的關鍵所在。其原因是：如圖1所示，對于PUE=2的傳統型IDC機房而言，它的空調系統的功耗約占總功耗的37%左右。對于PUE=1.76的節能型IDC機房而言，它所需空調系統的功耗約占總功耗的34.3%左右。它們所占的能耗比是相當地高的。

(3) UPS供電系統的節能特性的優劣是決定機房能否節能的不可或缺的要素

采用輸入電流諧波治理+電容性的相移功率因數補償調節技術、高效率UPS的設計+“動態休睡”技術、UPS輸出功率因數與IT設備輸入功率因數之間的匹配技術等節能型UPS供電系統的“選用與否”是決定數據中心機房的節能效果的重要因素。如圖1所示，對于PUE=2的傳統型的IDC機房而言，它的UPS供電系統的功耗約占總功耗的10%左右。對于PUE=1.76節能型的IDC機房而言，其UPS供電系統的功耗約占總功耗的6.16%左右，它們所占的能耗比也不能算低。

(4)照明系統的節能是機房能否節能的不可忽視的因素

采用節能燈+照明能耗動態調控和管理技術是降低機房輔助設備能耗的不可缺少的途徑之一。如圖1所示，對于PUE=2的傳統型的IDC機房而言，它的照明系統的功耗約占總功耗的3%左右。對于PUE=1.76節能型的IDC機房而言，其照明系統的功耗約占總功耗的2.54%左右。因此，它也是不可忽略的節能環節之一。

為了能較客觀地評估各種的數據中心機房的節能降耗的效果，目前在IT行業中、常推薦使用“能源利用效率”：PUE(Power Usage Effectiveness)=(數據中心的總用電量)/(IT設備的總用電量)。為討論方便和便于理解計，此后、我們將這個PUE值稱為數據中心機房的“能耗比”。 它代表：為支持IT設備的正常運行、機房所配置的基礎設施所可能消耗的功耗(KW)與維持IT設備本身的正常運行所需的功耗(KW)之間相對比值。例如：對于PUE=2的數據中心機房而言，它的基礎設施所消耗掉的功耗是IT設備本身的功耗的兩倍。

眾所周知，數據中心的總能耗= IT設備的能耗+空調制冷系統的能耗+由變壓器、UPS為核心所組成的供配電系統能耗+照明等其它輔助設備的能耗。在此條件下，我們可將數據中心機房的“能耗比”分解為：

PUE=(IT設備的能耗/ IT設備的能耗)+(空調制冷系統的能耗/IT設備的能耗)+ (UPS系統的能耗/IT設備的能耗)+ (照明和其它輔助設備的能耗/IT設備的能耗);

即：PUE= 1+CLF+PLF+ALF。

其中的CLF(Cooling Load Factor)為空調制冷系統的“能耗因子”， 它代表為支持功耗為1KW的IT設備的正常運行時，空調系統為此應消耗的能耗的相對比值; PLF(Power Load Factor)為供配電系統的“能耗因子”， 它代表為支持功耗為1KW的IT設備的正常運行時，UPS供電系統為此應消耗的能耗的相對比值; ALF(All other Load Factor)為輔助用電設備的“能耗比”。在這里，我們可以看到：對IT設備而言，它的“能耗比”總是等于1。

在此需說明的是：當我們在衡量一個IDC機房的節能效果是否明顯時，不能僅限于只考慮該機房在某一瞬間的PUE值是多大，其原因是：上述的各種能耗并不是一個常數，其大小與IDC機房的運行工況和氣象條件等因數密切相關。正確的方法是：應該考慮在這個IDC機房內的所有用電設備、在各種不同工況下運行時所實際產生的功耗大小(Px)及其在此工況下的持續運行時間的長短(Tx)，并在此基礎上計算出IDC機房的全年總能耗。類似地，對于所有的IT設備而言，我們可以統計出它們在各種不同工況下運行時所實際產生的功耗大小(Wx)及其在此工況下的持續運行時間的長短(Tx)，并在此基礎上計算出IT設備的全年總能耗。這樣一來，就需要引入一個全年的平均PUE的概念。在這里，所謂的“全年能耗比”(APUE )=IDC機房內的各種用電設備的全年總能耗/IDC內的所有IT設備的全年總能耗。

即：APUE=(Pa*Ta+ Pb*Tb+ Pc*Tc+……)/( Wa*Ta+ Wb*Tb+ Wc*Tc+……)

其中的Px代表不同基礎設備的能耗，Tx代表該設備產生Px能耗的持續時間;

Wx代表IT設備的能耗，Tx代表IT設備產生Wx能耗的持續時間;

下面，我們著重討論：如何通過降低CLF和PLF的辦法來降低數據中心的總PUE值。 12345下一頁

來源：機房監控 機房環境監控 機房監控系統 http://www.scdprobes.com >