数据中心机房的节能
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数据中心机房的节能
作者：杨兵
来源：《中国新技术新产品》2010年第04期
摘要:通过分析机房设备的能耗构成,按照耗能所占比例大小依次为服务器及网络通信设备、空调制冷及加湿设备、供电设备、照明及其他设备,因此机房的节能重点是服务器及网络
通信设备和空调,本文就如何减少机房能耗而采用的新技术和新产品展开论述。
关键词:机房;节能
1 设备能耗和温度
1.1 IT设备所允许的工作温度范围
以往的标准中建议服务器及网络通信设备应运行在20℃到25℃,这样可以保证设备可靠长时间运行。15℃到32℃,是IT设备可以正常运行的极限范围,但如果长时间运行在此温度条件下,IT设备可能会宕机;但随着多数主要制造商已接受了美国采暖、制冷与空调工程师协会(ASHRAE)提出的提高机房温度上限的建议:从原来的25℃提高到27℃,现在生产的设备也较之以前具有更宽的工作温度范围,已能满足在27℃下长期稳定地运行。
温度越高,吹风设备和设备风扇的转速也就越快,耗电也就越大。将温度限定在27℃是能够实现温度和功耗的一个最佳平衡。在其他的运行工况条件保持不变的情况下,盛夏时空调的设
置温度每提高1℃,即可降低耗能5%。因此,在购买服务器设备及网络通信设备时,在满足其他功能要求的前提下,应优先选择具有较宽工作温度的设备,以达节约用电的目的。
1.2 设备能耗比
随着对机房设备用电作进一步分析,我们可以看到能耗与用电设备电源本身也具有一定关系,因为电源在将市电处理成适合IT设备适用的标准时,它本身也是要消耗能量的。这些能量有些是被电容、电感吸收,有些为变压器建立交变磁场所消耗,也有的因为电源内部线路中的电阻而转化为热量散发,总之这些电能消耗对于IT设备硬件而言是无效的;而且品牌、设计和标准不同,电源本身消耗的功率也有差别,这便是衡量电源是否节能的一大标准:转换效率。它是硬件本身消耗的功率和市电插座输入功率的比值,可直观地看出电源供应器本身消耗了多少能源。
举个例子:以一个500W的电源供应器为例,如果该供应器的转换效率为70%,即如果有
500W的交流电输入到电源供应器中,只有350W的交流电会转成直流电供服务器应用,浪费了150W的电力;目前欧美正推行的“80plus”认证,即是基于对电源转换效率的考量。凡是在任何状
高效数据中心的六大绿色节能措施
高效数据中心的六大绿色节能措施 和一两年前相比，很多数据中心的运营者们如今也并未热衷于“绿色”这个词。这当然不是说他们已经抛弃了旨在提升能源效率，更好地利用IT资源的各种项目，因为这些项目既可以削减运营成本，又能减少对环境的影响。 市场咨询公司451集团在考察了被大批组织和机构所接受的可降低数据中心运营成本的六种绿色实践之后，发布了一份内容全面的报告：《高效节能的数据中心实践》。其中的一些实践做法，如进行数据中心的全面规划，寻找可替代传统制冷系统的方案等可能早已被大家所熟知;其他做法，如采用直流供电和预制件数据中心等，则很少有人谈及，或者被认为不可持续而不予理会。 在计划升级其设施时，数据中心的运营者们应该好好考虑或者重新考虑一下这些趋势。当然，并非所有这些实践都适合每一个组织，但如果你不去看看，那你就有可能永远都不知道有这些实践做法存在。 实践1：采取综合的可提升整体效率的方法 数据中心运营者需要通过结合了集成技术和各种手段全面处理效率问题的方法，而不能孤立地去对待每个项目。这其实并不是什么开创性的概念：绿色网格组织从2008年成立以来就一直在提“通盘考虑”的口号。而这样做的最大好处之一就是可以促进各部门间，尤其是设施部门和IT 部门间的协同，确保所有的参与者在对数据中心进行升级改造时能够意见一致。举例来说，IT 部门订购了一个用于关键任务项目的高端服务器机柜，那么他只需要在机柜到达数据中心时打听一下是否有足够的电力或冷却能力支持这个机柜便可。 组织内的协作并未到此结束。为了努力减少能源浪费，很多企业部门之间如今已越来越开放，曾经是各部门最隐秘的东西也可以公开。这方面最有名的例子就是Facebook，利用其开放计算项目，该公司有关高效服务器、机柜和冷却设备的蓝图也都在开源。 实践2：更智能的冷却系统 数据中心运营者们正逐渐意识到，数据中心设施并非存放肉类的大冰柜，只需要适当制冷即可。虽说IT管理人员不希望设备因过热而失灵。但如果你花在IT上的每个美元都得分出50美分用于制冷的话——这正是很多传统数据中心的平均PUE比值——那几乎可以肯定你是在烧钱。 有好多种办法可以降低冷却成本，其中一些技术始终不被企业所接受，生怕会毁掉他们的宝贵硬件。这其中就包括液体冷却技术，该技术被认为会产生很多维护方面的问题，而且使用范围有限。但是来自绿色革命冷却公司的一种液体冷却方法采用了低成本、无污染的绝缘液体，据称其吸热能力是空气的1200倍。 至于空气冷却这种免费冷却方法则要比液体冷却更受欢迎。这个概念也很简单：只要把数据
数据中心节能方案分析
数据中心节能方案分析 数据中心的能耗问题已越来越成为人们所关注，绿色数据中心的呼声越来越高。由于数据中心涉及的专业很多，研究者往往只从本专业出发，而没有考虑与其他专业的配合问题。随着信息技术的发展，数据中心的节能手段也在不断的更新和提高，目前主要使用的节能手段有以下几个方面。 1.1冷热通道隔离技术 经过多年的实践和理论证明，在一个设计不合理的数据中心内，60%的空调机冷送风由于气流组织的不合理而被浪费了。传统的开放式热通道结构数据中心面临着两大气流管理难题：冷热空气相混合现象和空调冷送风的浪费现象。这两种现象大大降低了空调制冷的效率。其中，冷热空气相混合现象指的是由设备产生的热空气和空调机的冷送风相混合从而提高了设备的进风温度；空调冷送风的浪费现象则指的是从空调机的冷送风并未进入设备,并对设备冷却而直接回流到空调机的现象。冷热空气混合现象也是导致数据中心温度不一致的主要原因，并且这种现象也大大降低了数据中心空调的制冷效率和制冷能力。如何解决这两种现象，其实最简单的方式就是机柜面对面摆放形成冷风通道，背靠背摆放形成热风通道，这样会有效的降低冷热空气混流，减低空调使用效率。如下图所示： 冷热通道完全隔离 隔离冷通道或者隔离热通道哪种方式更好呢？这两种方式都将空调的冷送风和热回风隔离开来，并使空调机回风温度提高以此来提高空调的制冷效率，区别主要是可扩展性，散热管理和工作环境的适宜性。 隔离冷通道的可扩展性主要是受地板下送风和如何将地板下冷风送入多个隔离冷通道的制约。很多人认为只要当空调机的出风量能满足设备的散热风量即可，但是他们忽略了高架地板下冷送风对于多个隔离通道的压力降和空间的限制。相反的隔离热通道则是使用整个数据中心作为冷风区域来解决这个问题，正因为这样扩大冷通道的空间。隔离热通道相比于隔离冷通道有着更多空调冗余性能，多出的热通道空间将会在空调系统出现故障时能多出几分钟的宝贵维修时间。而且随着服务器设备的散热能力的提高，服务器所需的散热风量将会大大的减少。现在很多服务器的热风的出风温度可到达到55℃。隔离冷通道的未被隔离部分空
数据中心节能降耗实施途径探讨
数据中心节能降耗实施途径探讨 保证数据中心正常运行需要降低能源消耗，这是困扰服务商的最大问题之一。要确保IDC数据中心能够在安全条件下节能稳定运行，必须要采取一些必要措施。本文分析了数据中心的能耗比重，论述了数据中心节能降耗实施途径，以供参考。 标签：数据中心节能降耗实施途径 一、数据中心的能耗比重 一个典型的数据中心，其能耗主要由四大块组成，第一大块是占数据中心总能耗约50%的IT设备系统，包括服务器设备、存储设备和网络通信设备等；第二大块是占数据中心总能耗约37%的空调系统；第三大块是占数据中心总能耗约10%的UPS供配电系统；第四大块是数据中心总功耗剩余的3%属于辅助照明系统。 二、数据中心节能降耗的主要实施途径 1. IT设备节能 在设备选型上，首先应结合数据中心的建设标准，根据实际需求购置、扩容设备，宜选择扩展性强的设备，对工作环境温、湿度要求相对宽松的设备，避免超前使用过高档次或高配置的设备。其次，在同等性能条件下，设备选型时应优先选择散热能力强、体积小、重轻、噪音低和易于标准机架安装等的设备。在使用IT设备的过程中，要在满足数据中心业务安全性的前提下，尽量提高IT设备的利用率，节省运行设备数量。在部署和维护设备的过程中，为达到良好的IT 设备节能降耗效果，建议设备部署与维护中遵循节能降耗的原则。 2.供配电系统节能 2.1供电设备选型 对供电设备进行选型时，建议选用新型节能设备或技术减少设备自身能耗，提供系统整体节能效果。 2.2合理进行设备配置 通常来说，数据中心的负载是分步增长的。在节电器项目初期，机房设备的负载率一般都较低，导致系统各环节的效率常常低于设计效率。 2.3合理设计布线路由
数据中心节能方案
数据中心的制冷系统节能方案 对于数据中心，制冷系统通常按照其满负载，高室外温度的最恶劣情况进行设计。当数据中心负载较少且室外凉爽时，系统必须降低功率以减少向数据中心供冷。然而，制冷机组的各种装置在这种情况下利用相当不充分并且工作效率极低。为了提高在这种情况下的工作效率，制冷装置经过改进，配置了变频调速驱动、分级控制或者其他功能。但是，仍然非常耗能。于是，工程师开始利用他们的知识与智慧，想法设法降低数据中心电力消耗，由此节能冷却模式应运而生。今天，我们就对数据中心的几种节能冷却模式进行一下总结。 做过数据中心的暖通工程师在听到节能冷却模式的时候，首先想到的应该就是“风侧节能冷却”和“水侧节能冷却”，这两个术语常被用来形容包含节能制冷模式的制冷系统。本期重点讨论风侧节能冷却模式。 1．直接风侧节能冷却模式 当室外空气条件在设定值范围内时，直接风侧节能冷却模式利用风机和百叶从室外经过过滤器抽取冷风直接送入数据中心。百叶和风阀可以控制热风排到室外的风量以及与数据中心送风的混合风量以保持环境设定温度。在与蒸发辅助一起使用时，室外空气在进入数据中心前需要先穿过潮湿的网状介质，在一些干燥地区，蒸发辅助可以使温度降低高达十几摄氏度，充分延长节能冷却模式的可用时间。
需要注意的是，这种类型的节能冷却模式在结合蒸发辅助使用时会增加数据中心的湿度，因为直接送入数据中心的新风会先经过蒸发环节。所以蒸发辅助在干燥气候环境下优势最大。如果是较为潮湿的天气环境，则应结合投资回报率评估是否使用蒸发辅助，因此所额外消耗掉的能源可能会抵消节能冷却模式所节能的能源，得不偿失。另外，此种的节能模式尽管送风已经经过过滤，但是并不能完全消除微粒，比如防止烟雾和化学气体，进入数据中心。 2．间接风侧节能冷却模式 当室外空气条件在设定值范围内时，间接风侧节能冷却模式利用室外空气间接为数据中心制冷。板换热交换器、热轮换热器和热管是三种常见的隔离技术，可隔离室外湿度的影响并防止室外污染物进入IT 空间。在这三种技术中，板换热交换器在数据中心中的应用最为普遍。 基于空气热交换器的间接节能冷却方法使用风机将室外冷风吹到一组板换或盘管上面，冷却穿过板换或盘管的数据中心内的热空气，将数据中心内的空气与室外空气完全隔离。这种类型的节能冷却模式也可以与蒸发辅助结合使用，向板换或盘管的外表面喷水以便进一步降低室外空气的温度，从而冷却数据中心内的热回风。与直接新风节能冷却模式不同，蒸发辅助不会增加IT 空间内的湿度，但需要补充少量新风。
数据中心节能发展方向
企业数据中心节能发展的方向 现如今，“浪费能源对我们的环境是有害的”已然成为了众所周知的共识。但很少有人真正意识到，其对于企业的业务也同样是不利的。 每天，持续进行着IT运营的企业组织都在节省数千乃至数百万美元的IT开销。而不能再将企业的IT预算资金浪费在不必要的高额能源费用上。而且，通 过这样，还帮助他们进一步赢得了当前对于绿色环保意识高涨的客户们的业务。 事实上，哪怕完全无视企业社会责任方面的影响，企业实施可持续发展的案例所带来的纯经济影响也是毋庸置疑的。此外，现在全球IT业界的相关排放量 占总污染量的2%(与全球航空业界的污染相当)，而企业数据中心正是帮助当前的企业开始实现上述这些经济效益的理想场所。 在本文接下来的部分中将与广大读者朋友们共同探讨两大重要的问题：什么原因使得当前的数据中心变得“绿色环保”;以及如何将这些“绿色环保”的特 征转化为企业真实的资金节约?并且还将研究企业数据中心的效率、可靠性和正 常运行时间之间的平衡——以及企业应当如何将可持续的选择方案结合起来，以便能够提供最佳的客户体验。 有鉴于此，那么就来仔细看看有助于数据中心减少能源浪费的各个相关要素，以及这些相关要素如何帮助数据中心的运营转化为能源的节约吧。 太阳能 现如今，太阳能发电正处于扩大采用的良性循环中，其导致了企业数据中心基础设施成本的下降。在过去的四年里，太阳能电池板的平均价格下降了60%。而且，安装光伏太阳能电池阵列的成本已经缩减到每瓦3美元，这大约相当于煤炭发电的成本。 当前，在美国，有越来越多的企业选择在他们企业办公建筑的屋顶安装太阳能板，数据中心也不例外。太阳能的可变成本可以忽略不计——因为其源材料(太阳光)是免费的。更重要的是，在白天能源价值最高的时候，太阳能的供应量是 最大的。 但是，太阳能供应的变化也凸显了其自身的一个重大问题——其不容易储存。如果太阳能不能立即使用的话，就会丢失。 与此同时，太阳能的光照效率高度依赖于数据中心所在地区的气候。太阳能的密度(或者从有限的空间中具体所能够获得的能源量)，可以因数据中心所处当地为温带城市或荒芜的沙漠的不同而产生高达5瓦/平方米(W / m2)到20瓦/平方米的波动差异。 上述这些数据同时还受到在太阳能电池板的生产中所使用的具体材料的影响。随着科学技术的不断进步，业界的科学家们正在开发更好的材料，包括新生的称为钙钛矿的太阳能吸收晶体，以获取更多的太阳照射。 对于所在地缺乏合适的光照气候条件或相应的基础设施，无法很好的充分利用太阳能的数据中心而言，相同的环境效益可以通过美国太阳能可再生能源认证证书(SREC)的形式获得——这在美国是可交易的非有形能源商品，可再生能源认
数据中心节能改造的7种解决方案图文【最新版】
数据中心节能改造的7种解决方案图文 点评网()报道:随着计算机网络业务量的迅速增长、服务器数量的增加，机房的面积及规模也在不断扩大，数据中心的能耗成本也迅速增加,并有赶超硬件成本的趋势。据权威机构调查显示，我国每年用于服务器的电源和冷却的总开支超过了20亿美元。对于已经建成投产的数据中心，如何实现有效的节能改造，需要从多方面考虑。本篇介绍了数据中心基础设施节能改造的几种主要解决方法。 一、设计一套机房整体监控系统 图IT设备负载变化曲线 从机房负荷和空调冷量配置来看，机房一般设计为N+X的安全运行模式，但从整个机房IT设备布局来看，由于机房面积较大，考虑其循环风量及减少机房局部温度死角等问题，及负载设备功耗的动态变化，精密空调群无法做到人为控制按照需求运行，机房发热量变化
无规律可以遵循，所有室内风机全速运行，压缩机由每台空调独自按照自己的需求进行控制，此种运行模式从运行费用角度来说是不经济节能的。如果强制空调群中的冗余设备进行关机运行，由于机房气流组织及温度变化规律很难掌握，人为控制空调的开机与关机也很难做到机房安全，因此可能存在局部温度不可控的现象。因此，机房精密空调群控対机房节能起到至关重要的意义。 机房专用空调群控节能的思路是:在保障机房设备正常运行的前提下，通过减少冗余空调设备的运行时间，来降低整个机房的能耗，实现空调系统的备份/轮循功能、层叠功能、避免竞争运行功能、延时自启动功能。 结合曙光自适应集群功率与能耗监控系统，进行精密空调集群集中管理，管理软件根据CPU占有率计算每一排的服务器功耗，根据负载分布情况及精密空调分布情况精确控制相应位置空调的工作状态，其中主要包括压缩机的启停和空调室内机的风扇启停。精密空调通过RS485网络与协议转换器通信，协议转换器通过以太网与管理节点协同工作，这样使不同厂家的精密空调(具有监控功能)能够通过曙光标准协议接口与管理节点进行数据交互每个服务器机柜内安装两个无线温湿度探头，每排机柜构成一个网络，通过物联网的组网方式形成一个温湿度监控网络，并通过以太网将数据上传至管理节点，形成双层监控网络，在监测到服务器到温的时候，开启机房空调，在节能的
数据中心机房节能简析
数据中心机房节能简析 贾骏 吕捷 王众彪 工业和信息化部电信研究院 邮电工业产品质量监督检验中心 摘要：本文阐述了数据中心机房的主要能耗分布情况，并从数据设备、电源系统、空调系统、机房气流组织几个方面介绍了机房降耗的主要方式。 关键词：数据中心 UPS 气流组织 1、数据中心机房概述 数据中心是为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施以及相关的服务体系。数据中心提供的主要业务包括主机托管、资源出租、系统维护、管理服务，以及其他支撑、运行服务等。 本文所提到的数据中心机房，是指承载数据中心业务的基础设施，一般由核心业务机房、UPS机房、电池室、空调机房、柴油发电机房等构成。 我国数据中心市场发展迅速，根据赛迪顾问年度报告，2010年中国IDC市场规模达到102.2亿元。我国2005年以来数据中心市场发展的趋势如图1所示。 图1 我国IDC市场发展趋势 2、数据中心机房能耗分布 2010年我国数据中心资源投入占总投入将近30%，维护成本占总投入近15%。[1]2010年我国数据中心运营成本分布如图2所示。
图2 2010年中国IDC公司最高运营成本分析 数据中心机房能耗主要分为服务器/网络设备能耗、制冷能耗、供电系统能耗、照明和其他能耗。根据EYP Mission Critical Facilities所提供的数据，50%的数据中心用电量是被服务器/网络设备所消耗。制冷系统是数据中心内第二大能耗系统，其耗电量占数据中心总耗电量的37%。供电系统占10%，照明和其他占3%。[2] 3、数据设备降耗 数据设备是承载数据中心的业务核心设备，同时也是耗电量所占比例最大的设备。根据亚马逊JamesHamilton的研究，数据中心服务器硬件所消耗的电力的费用约占57%。针对不同规模的数据中心，该费用比例是不同的。2010年我国数据中心规模分布如图3所示。 图3 2010年中国IDC公司的机房服务器数量 服务器是数据中心最为常见的设备。使用高效低能耗的服务器是数据设备降耗的关键所在。Standard Performance Evaluation Corporation(SPEC) 是一个全球性的、权威的第三方应用性能测试组织，它制定了一系列的规范来评定服务器应用性能。可以根据SPEC的测试值评定服务器的效能/能耗，以此作为选购服务器的参考。另一个评定标准是能源之星的服务器标准，符合能源之星标准的服务器要比旧式服务器多出30%的能源效率。 对于网络设备，可以使用TEEER值以及ECR/EER性能能耗比评估法进行节能分析。 4、电源系统降耗
数据中心空调系统节能设计分析及方法探究
数据中心空调系统节能设计分析及方法探究 发表时间：2019-08-06T15:46:25.110Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年8期作者：傅永洪 [导读] 空调系统作为保证数据中心的稳定高效运转必不可少的措施，经过专业研究有着极大的节能减排的挖掘余地。 浙江新大新暖通设备有限公司浙江金华 321000 摘要：伴随着大数据时代的到来，我国的数据中心的数量与日俱增。但是数据中心的高能耗问题也成为了我国节能减排工作需要关注的一个重点问题，本文以大型数据中心空调系统作为研究对象，在分析大型数据中心空调系统的设置和特点的基础上，提出具有可实施性的节能措施，进而提高大数据中心空调系统的节能减排和能源利用率。 关键词：数据中心；空调系统；节能；分析研究 一、引言 进入大数据时代，各行各业的发展越来越离不开能够集中处理、存储和交换数据的专业数据中心，因此，各领域的数据中心建设和改造数量越来越多，规模越来越大。可以说我国的数据中心发展迅猛。但是通过系列的调查研究，可以发现我国当前的数据中心年耗电量很大，这也就意味着我国大多数的数据中心的平均电能使用效率（简称PUE=数据中心总能耗 / IT设备能耗）高，这并符合当前节能减排的发展原则。因此，我们需要通过多种形式的策略减少大数据中新的高耗能问题。其中，空调系统作为保证数据中心的稳定高效运转必不可少的措施，经过专业研究有着极大的节能减排的挖掘余地。 二、数据中心空调系统的组成 数据中心空调系统主要有制冷系统、散热系统及降温辅助系统三部分组成。 （一）制冷系统 主要是冷水机组，制冷系统的工作原理是通过转变制冷剂的高压、低压的形态，利用空气的流动性，迫使数据中心机房内部的热量流出室内。制冷系统作为保证机房温度的基础保障，是空调系统高耗能的部分之一，影响空调系统中制冷系统能源消耗的因素有机房环境温湿度、室外环境温湿度、受负载率等。 （二）散热系统 主体是风机或泵，工作原理是利用空气或水把热量从数据中心内部搬运到数据中的室外。排热系统产生足够的风量或水量以带走巨大的热量，但同时散热系统也是数据中空调系统耗能高的部分之一。影响散热能源消耗的因素是机房内部的气流组织。 （三）降温辅助 工作原理是通过冷却塔、喷头或湿式过滤器，利用水的蒸发在热量排到室外的工作过程中提供帮助。降温辅助系统可以提高换热效率，帮助空调系统把热量散发地更快。降温辅助系统的耗能比例占空调系统整体耗能比例较小。 三、数据中心空调系统高耗能解析 （一）空调系统配置不合理 由于数据中心对内部环境的恒定温湿度和空气质量都有很高的要求，但限于一些外部环境和技术升级的原因，大部分数据中心的空调系统都不引入室外新风，而采用循环风带走室内高密度的显热量。一般情况下，在室内没有湿源的条件下采用循环风的送风方式，空调系统是不用除湿的。但在数据中心空调系统的实际运行中，机房空调仍会流出冷凝水，这是因为空调在冷量输出时，冷凝水会携带冷量。因此数据中心在严格空气湿度的情况下，机房空调系统通常会一边对机房内部降温回风、冷凝除湿，另一方面又同时加湿，这种设备工作方式并不不合理，会造成大量不必要的能量浪费。 （二）机房气流组织不合理 数据中心机房内部的气流组织会对整体的散热排风效率产生极大的影响，当前的多数数据中心的气流组织都存在一些不合理的现象，主要体现在以下三方面：一是机柜排列方式不合理，把机柜面向同一个方向摆放，造成的结果就是前面服务器排出的热空气直接被后排服务器吸收，使得冷热气流混合在一起，大大拉低了空调制冷效率；二是送风通道设计不合理。一些数据中心建设规划不专业，送风管道等不符合标准，影响了空调系统的制冷能力，为了满足制冷要求会选用超出设备发热量的空调，提高了耗电量；三是地板出风口位置和空调出风口的距离设置不合理，甚至在二者之间摆放机柜，造成出风量不足、局部过热的问题。 四、数据中心空调系统的节能措施 （一）采用自然冷却技术 传统的常规制冷系统，需要制冷系统全年不间断地制冷，冷水机组全年运行运行，占据了空调系统的极大的耗电量。因此，采用自然冷却技术，可以在低温环境下，优先利用低温的自然水或风做冷源，免除了冷水机组的耗电成本。目前的自然冷却技术，主要有水侧自然冷却技术和风侧自然冷却技术两种。 （1）水侧自然冷却技术 水侧自然冷却技术，顾名思义就是在符合标准的情况下利用自然水做冷源供水。采用水侧自然冷却技术，一般需要把冷水和冷却水系统串联在板式换热器中，并把冷水的供回水温度设置成三段式：当冷却水供水温度≥16℃时，冷水机组和平时一样常规制冷，单独承担数据中心的全部冷负荷；当冷却水供水温度降到10—16℃，系统可以开始使用部分的冷水作为免费冷源，由冷水机组和免费冷源共同为空调系统提供冷负荷；当冷却水供水温度＜10℃以下时，冷水机组可以在技术设置后自动停止运行，空调系统的全部冷负荷由免费冷源提供。通过自然冷却技术，在过渡季和冬季减少了压缩机工作，这种技术十分适合在我国北方沿海范围内的寒冷湿润性气候里使用，可以大大降低数据中心空调系统的PUE值。 （2）风侧自然冷却技术 风侧自然冷却技术包括和间接利用室外新风两种方式。直接利用室外新风，是指把室外低温冷空气运用过滤、除硫等方式净化处理后，直接引进数据机房内，作为冷源冷却设备，实现节能。如全年PUE仅1.07的FACEBOOK数据中心，采用的就是直接利用新风供冷。间接利用室外新风，又称“京都制冷”，东京很多的数据中心都采用这种方式，具体是指室外低温空气不直接进机房，而是通过转轮式换热器吸
世界500强数据中心机房节能方案
微软(上海) 数据中心机房节能解决方案 ?全球唯一基于I D C绿色节能的物联网应用平台 ?2+8（2项成果，8大核心技术突破） ?已获8项技术专利、10项软件著作权 ?制冷能源节约高达60% ?效率提高200% ?N A T o p I n t e r n a t i o n a l.D e c.2013
优化效果现状分析优化方案合作模式案例学习
100200300400500600700869.4万 289.95节能效果： PUE 值从2.36下降至1.5， 每年将减少制冷电费支出115.89万元， 五年总节约579.45万的电费， 节约2,343吨标煤， 减排5,782吨CO2， 约合119亩森林。 优化前 五年原所需制冷电费 优化后 五年现所需制冷电费 优化效果——节能效果
5010015020025030012 3 优化前 IT 负荷 优化后 IT 可增容负荷 2倍容量增加 优化效果——经济效益 经济效益： 优化后，不增加基础设施，IDC 可以增加二倍的IT 负荷，即可增加二倍的经济收入；同时能源节约的绝对值也相应提高。 155KW 310KW 450KW 优化后 IT 可增容负荷
优化效果现状分析 优化方案合作模式案例学习
现状分析： 建筑面积：230.4 平方米 机柜：115台，前后网孔门， 地板：活动地板，下送风， 地板高度400mm, 空间阻碍物少 精密空调: ASD1500CW 146KW(显冷) 5台(4+1) UPS: Hipulse 400KVA 1台 + 300KVA 1台 风道：机柜采用自然冷热通道分隔模式 机房温度： 22o C ， 机房湿度：50% 机房现状
数据中心工程中暖通系统节能措施的分析与研究
数据中心工程中暖通系统节能措施的分析与研究 摘要：随着中国经济的迅速崛起，信息化、网络化的时代快速到来，数据中心 的规模越来越大、服务器的发热密度越来越高，与之伴随的则是能源消耗的陡然 升高。概述了目前数据中心工程设计时主要的暖通系统，逐一分析目前采用较多 的节能措施特点、应用条件等，讨论了一些应用较少或较新的节能措施。 关键词：数据中心；发热密度；节能措施 一、引言 随着中国经济的迅速崛起，信息化、网络化的时代快速到来，作为信息化的 基础设施，数据中心的规模越来越大、且服务器的发热密度越来越高，与之伴随 的则是能源消耗的陡然升高，节能变得刻不容缓，从IT设备自身对周围环境的要 求出发，制定一个系统的、有针对性的、安全的、节能的暖通空调系统方案成为 暖通专业设计人员的主要目标。在2006年以前，单个数据中心的规模还很小， 大多数均在2000m2以下，且单机柜发热密度也很小，采用的冷却方式一般为直 膨式的机房专用精密空调，其特点是控制精度高，在寒冷地区能全年运行，使用 寿命较一般舒适型空调长，但价格昂贵。2006年后，数据中心的规模越来越大，单个数据中心的面积达到上万平方米，如果还按照机房专用精密空调作为冷却方式，评价其节能效果的重要指标PUE(Power Usage Effectiveness)至少在2.0以上。 所以，这种冷却方式在规模较大的数据中心中会使得整个运行过程的电费大 幅升高。针对这种情况，目前的普遍做法是用冷冻水系统代替直膨式精密空调， 以冷冻水系统(一次泵或二次泵均可)作为基础，针对不同的气候参数、可利用场地、平面布局等条件又细分为多种形式，例如冷源可以是风冷冷水机组，也可以 是水冷冷水机组；空调末端可以是精密空调也可以采用组合式空调，且组合式空 调还可以采用热回收式机组等。本文主要从节能的角度出发，重点阐述可行的节 能措施，针对具体工程，可根据实际情况选取合理的节能措施形成一个完整的、 有针对性的空调系统。 二、数据中心机房环境要求 数据中心主要是给服务器、存储等设备提供一定的运行环境，服务器等设备 均是处于全年不间断运行中，对于运行环境要求非常，涉及温度、湿度和空气洁 净度。一般机房机柜区域或冷通道温度设置在24℃左右，湿度40%到65%，空气 洁净度要求每立方空气中大于或等于0.5μm的悬浮粒子数少于1760000粒，如果 空气中存在的硫化物、氮氧化物以及腐蚀性气体也会对于服务器等设备产生非常 大的伤害。 相关统计数据显示，数据中心每年每平方英尺能源成本是普通办公室的十倍，其中暖通系统能耗最大，可见暖通系统能耗的严重性。导致数据中心暖通系统能 耗高的因素有很多。首先，从新风处理角度来看。一些数据中心建设中，忽视了 对自然因素的利用，不能新风处理能耗大，且处理效果不理想，导致新风处理过 程中能耗问题突出。此外，一些数据中心规模扩大、设备增多，却没有合组织气流，结果造成冷风与服务器的热风混在一起，严重制约了暖通系统功能发挥，导 致能耗严重，更给设备运行造成了不利影响。另一方面，一些数据中心缺乏相应 管理制度，没有设置隔离门，造成数据中心与外界空气环境交换过于频繁，导致 数据中心内部湿度、温度与实际需求偏差较大，就会加大暖通系统整体能耗，更
数据中心节能方案分析
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数据中心节能方案分析 数据中心的能耗问题已越来越成为人们所关注，绿色数据中心的呼声越来越高。由于数据中心涉及的专业很多，研究者往往只从本专业出发，而没有考虑与其他专业的配合问题。随着信息技术的发展，数据中心的节能手段也在不断的更新和提高，目前主要使用的节能手段有以下几个方面。 冷热通道隔离技术 经过多年的实践和理论证明，在一个设计不合理的数据中心内，60%的空调机冷送风由于气流组织的不合理而被浪费了。传统的开放式热通道结构数据中心面临着两大气流管理难题：冷热空气相混合现象和空调冷送风的浪费现象。这两种现象大大降低了空调制冷的效率。其中，冷热空气相混合现象指的是由设备产生的热空气和空调机的冷送风相混合从而提高了设备的进风温度；空调冷送风的浪费现象则指的是从空调机的冷送风并未进入设备,并对设备冷却而直接回流到空调机的现象。冷热空气混合现象也是导致数据中心温度不一致的主要原因，并且这种现象也大大降低了数据中心空调的制冷效率和制冷能力。如何解决这两种现象，其实最简单的方式就是机柜面对面摆放形成冷风通道，背靠背摆放形成热风通道，这样会有效的降低冷热空气混流，减低空调使用效率。如下图所示： 冷热通道完全隔离隔离冷通道或者隔离热通道哪种方式更好呢？这两种方式都将空调的冷送风和热回风隔离开来，并使空调机回风温度提高以此来提高空调的制冷效率，区别主要是可扩展性，散热管理和工作环境的适宜性。隔离冷通道的可扩展性主要是受地板下送风和如何将地板下冷风送入多个隔离冷通道的制约。很多人认为只要当空调机的出风量能满足设备的散热风量即可，但是他们忽略了高架地板下冷送风对于多个隔离通道的压力降和空间的限制。相反的隔离热通道则是使用整个数据中心作为冷风区域来解决这个问题，正因为这样扩大冷通道的空间。隔离热通道相比于隔离冷通道有着更多空调冗余性能，多出的热通道空间将会在空调系统出现故障时能多出几分钟的宝贵维修时间。而且随着服务器设备的散热能力的提高，服务器所需的散热风量将会大大的减少。现在很多服务器的热风的出风温度可到达到55℃。隔离冷通道的未被隔离部分空间的温度将会比传统数据中心大大的提高，这将增加了数据中心工作人员的舒适度和减少数据中心其他设备的使用寿命。
基于绿色数据中心节能建设分析
基于绿色数据中心节能建设分析 发表时间：2016-11-09T15:21:54.870Z 来源：《基层建设》2016年16期作者：刘宝新 [导读] 摘要：绿色数据中心是指运用虚拟化、云计算、节能等新技术，实现最大化的能源效率和最小化的环境影响，满足数据中心安全标准，并具有自我管理能力的智能数据中心。绿色数据中心应具备可视、可控、可管理的特征，能实现数据中心故障的快速恢复和数据动态迁移。同时，智能化技术的应用减少了人工干预，避免了人为误操作，提高了系统的安全性和可靠性。本文针对绿色数据中心节能建设进行了探析。 北京国信网通科技有限公司北京市 100085 摘要：绿色数据中心是指运用虚拟化、云计算、节能等新技术，实现最大化的能源效率和最小化的环境影响，满足数据中心安全标准，并具有自我管理能力的智能数据中心。绿色数据中心应具备可视、可控、可管理的特征，能实现数据中心故障的快速恢复和数据动态迁移。同时，智能化技术的应用减少了人工干预，避免了人为误操作，提高了系统的安全性和可靠性。本文针对绿色数据中心节能建设进行了探析。 关键词：绿色；数据中心；节能建设 1绿色数据中心节能指标分析 目前，衡量数据中心是否绿色的主要量化指标是采用绿色网格组织(GreenGrid)制定的能效比指标，又称为PUE(PowerUsageEfficiency)。 PUE=[TotalFacilityοfPower(设备总能耗)ITEquipmentPower(IT设备总能耗)×100%]=1+[空调能耗IT设备能耗]+[通风能耗IT设备能耗]+[配电能耗IT设备能耗]+[UPS能耗IT设备能耗]+[照明能耗IT设备能耗]+…… PUE反映了数据中心总能耗和计算、存储、网络等IT设备能耗的比值。PUE值大于1，其数值越小，说明能源利用率越高。目前，国外先进的数据中心的PUE值能达到1.5～1.8，而我国的数据中心的PUE值为2～3，说明仅有33%～50%的电能用在了IT设备运行上，50%～66%的电能消耗在空调、配电等设备上。 2建设绿色数据中心应遵循的原则 2.1突出绿色环保，科学拟制方案：绿色数据中心建设要结合数据存储使用需求，根据信息采集、传输、处理和分发的具体使用需求，以及IT设备的具体特点，围绕绿色环保对数据中心的供电方式、UPS电源容量、制冷方式、照明、风路、水路、电路、管网、主要IT设备的选型等方面进行综合考虑，进行统一规划设计，并逐项细化，寻求最高效益。 2.2突出节能高效，合理配置资源：首先要突出保障重点。根据实际和存放数据的重要程度，可将数据中心划分为高密区、中密区和低密区，重点对高密区的电源、通风、制冷设备采取多种技术措施，制订多种配置应用方案。其次要便于系统扩容。根据信息化建设的发展特点，基础设施需求会呈现非线性爆炸性增长趋势，所以在数据中心的规划建设中，要充分考虑选址合理、系统容量易于扩展。 2.3突出稳定可靠，提高重组能力：不能稳定可靠运行的数据中心是无用的数据中心，因此设计数据中心一定要在提高其重组再生能力方面下功夫。硬件设施方面，在电源引接上，要有两个以上不同方向的路由线路；在UPS配置上，要采取多组互联方式，保证每个PDU单元、每个机柜的接电排、每个设备的电源输入端子上，都有两路以上独立UPS电源引接；在风机、制冷及配线上要进行N+1备份，对重要的保障区域要实现1+1备份。软件配置方面，运用云计算及虚拟化技术，将故障的网络、计算、存储等设备的应用随时自动平滑迁移到其他网络、计算、存储设备上，保证业务的不间断运行，提高系统重组能力。 2.4突出安全智能，提高管控水平：在外围监控上，要设立安全隔离区，建立由电子围栏、红外探测、夜视监控、自动报警、门禁系统等组织的综合外围监控系统，以提高安保等级。在区域设置上，区分维护区、设备区、控制区，将数据中心规划为不同的安全防护等级，采取多种身份认证措施和不同的防护手段，对核心控制区要设置以生物特征识别为基础的身份认证系统，严格人员进出管理；对核心设备区要设置气体消防，保证设备安全。在防电磁泄露上，对电源线、信号线等要采用屏蔽电缆，避雷装置和电缆屏蔽层应接地，对核心设备区要加装电磁屏蔽设施，保证设备安全可靠；在智能管理上，对数据中心的周边安全、内部温(湿)度等环境参数，对风、机、电、水相关配套系统运行指标，对计算、存储、网络设备负载运行状态，要能做到实时感知、直观呈现、智能处理，提高运维管理效率。 3建设绿色数据中心应关注的问题 3.1减少IT设备能耗：根据能耗结构和能耗路径图，IT设备每减少能耗1W，数据中心将整体减少能耗2.84W。在保证效率的前提下，降低IT设备的能耗是一个最有效的方法。从实现技术上看，主要有两种方法：一是采用高效低耗的核心部件。受加工工艺和技术水平的影响，不同供应商提供的CPU等核心处理器在能耗上存在20%～40%的差异，要尽量采用节能产品。二是采用工作效率较高的新型服务器，如用刀片式服务器取代机架式或塔式服务器，设备可节能20%～30%。 3.2采用虚拟化技术：采用虚拟化技术对现有服务器、存储设备进行整合，在不增加硬件投入成本的情况下，将所有的服务器、存储设备虚拟成一个公用的资源池，统一灵活调配，提供服务，在提高性能的同时减少物理服务器、存储设备的数量，减少电力、制冷和场地成本。在服务器方面，传统服务器平均CPU利用率一般为7%～15%，经虚拟化整合后，CPU利用率能提高到60%～70%，还能实现虚拟服务自动迁移、数据存储整体读写速率、系统鲁棒性和高可用性的提高。 4.3提高制冷效率：机房空调对数据中心的安全稳定运行起保障作用，空调耗电量在数据中心的总耗能中约占50％，已经超过了IT设备本身的耗电成本。提高制冷效率，主要从两个方面入手：①使用精密空调替代普通空调。同功率的普通空调和精密空调产生同样的制冷量，前者耗电量是后者的两倍。②规划好机房内冷热气流通道，避免交叉。传统的机房空调直接对机柜吹风或采用下送风方式，送(回)风路径不合理，应采用冷热气流通道隔离技术，科学设计机房各要素布局，缩短冷气流的运行距离，实现精确定点的冷能量投送，以减小能量消耗，提高空调制冷效率。 3.4减少供电模式转换：交流直流转换过程中的热损耗是数据中心隐性耗电的“大户”，能耗高达20%～30%。在传统供电方式下，为UPS 充电，要将外部交流电源转换为直流为电池充电；使用UPS电源时，要将UPS电池直流转换为交流，为IT设备电源模块供电；IT设备工作时，由于CPU等耗电设备是直流供电，IT设备电源模块要将外部交流转换为直流。在条件允许的情况下，尽量使用直流供电的服务器，通过直流电源供电方式，减少交流和直流电源逆变的次数，以提高电能应用效率。 3.5加强运维管理：通过精确智能的运维管理工具，实时监控和分析各种IT设备负载情况，及时发现、处理、维修、停用异常的IT设
数据中心节能方案分析
数据中心节能方案 分析
数据中心节能方案分析 数据中心的能耗问题已越来越成为人们所关注，绿色数据中心的呼声越来越高。由于数据中心涉及的专业很多，研究者往往只从本专业出发，而没有考虑与其它专业的配合问题。随着信息技术的发展，数据中心的节能手段也在不断的更新和提高，当前主要使用的节能手段有以下几个方面。 1.1冷热通道隔离技术 经过多年的实践和理论证明，在一个设计不合理的数据中心内，60%的空调机冷送风由于气流组织的不合理而被浪费了。传统的开放式热通道结构数据中心面临着两大气流管理难题：冷热空气相混合现象和空调冷送风的浪费现象。这两种现象大大降低了空调制冷的效率。其中，冷热空气相混合现象指的是由设备产生的热空气和空调机的冷送风相混合从而提高了设备的进风温度；空调冷送风的浪费现象则指的是从空调机的冷送风并未进入设备,并对设备冷却而直接回流到空调机的现象。冷热空气混合现象也是导致数据中心温度不一致的主要原因，而且这种现象也大大降低了数据中心空调的制冷效率和制冷能力。如何解决这两种现象，其实最简单的方式就是机柜面对面摆放形成冷风通道，背靠背摆
放形成热风通道，这样会有效的降低冷热空气混流，减低空调使用效率。如下图所示： 冷热通道完全隔离 隔离冷通道或者隔离热通道哪种方式更好呢？这两种方式都将空调的冷送风和热回风隔离开来，并使空调机回风温度提高以此来提高空调的制冷效率，区别主要是可扩展性，散热管理和工作环境的适宜性。 隔离冷通道的可扩展性主要是受地板下送风和如何将地板下冷风送入多个隔离冷通道的制约。很多人认为只要当空调机的出风量能满足设备的散热风量即可，可是她们忽略了高架地板下冷送风对于多个隔离通道的压力降和空间的限制。相反的隔离热通道则是使用整个数据中心作为冷风区域来解决这个问题，正因为这样扩大冷通道的空间。隔离热通道相比于隔离冷通道有着更多空调冗余性能，多出的热通道空间将会在空调系统出现故障时能多出几分钟的宝贵维修时间。而且随着服务器设备的散热能力的提高，服务器所需的散热风量将会大大的减少。现在很多服务器的热风的出风温度可到达到55℃。隔离冷通道的未被隔离部分空间的温度将会比传统数据中心大大的提高，这将增加了数据中心工
老生常谈数据中心节能
老生常谈数据中心节能 数据中心该如何节能?这是一个老生常谈的问题，几乎每个人都可以说出一两点自己的观点与看法。的确，数据中心节能涉及到方方面面，从某个方面出发去看待这个问题都可以讲出很多合理的，也有一些是不合实际的想法。打开互联网搜索可以找到各种各样的关于数据中心节能的见解，这让我们感到很困惑，既然有如此多的节能技术，如果多的办法，怎么数据中心能耗问题还是一天比一天严重，仔细探究会发现很多都是主观臆测的，缺乏实际使用的意义，所以最终也只是一篇文章而已。回想以前大家上学时候，比如上研究生、博士研究生时代，都要求在一些杂志上发表一定数量的文章，可以说百分之九十以上是没有什么研究价值的，更多是自己在别人的文章上再修改修改，然后做些实验就发表。还包括很多的什么教授、博导发表的文章，一样缺乏实践支持，非常空洞地大谈理论。关于数据中心节能也是已经有太多人谈到了，但几乎都是从某一个方面提及，本文将从数据中心整体，概括性地讲述一下节能都应从哪些方面入手。 数据中心里各个环节都需要用电，那么自然要从这些耗电的地方想办法。我们将数据中心节能分为两大方面：软件和硬件。通过软件节能，指的是通过对数据中心规划设计，避免一些用电的浪费现象，都是部署一些新的软件技术，维护技术来提升用电水平。硬件的节能指的是通过改善数据中心环境，改善空调和供电系统，更换更节能的设备等方面来优化。先从软件方面说起。软件方面最大的节能技术就是最近火热的虚拟化技术，通过虚拟化技术可以将设备的资源充分利用起来。比如：原来服务器运行CPU只有20%，通过虚拟化提升到40%，这样原来两台服务器干的活，通过虚拟化可以用一台来干，提升了工作效率，这样对于整个数据中心就提升了一半的工作效率，这意味着在不增加业务的情况下，可以将一半的服务器关掉，自然可以节省大量的电能。对于存储、网络、安全等设备一样，通过虚拟化软件都可以充分将各种资源利用起来，避免浪费。还有云计算，软件定义数据中心等这些新兴技术，其实现的目的都是提升数据中心的工作效率，这些技术也在一定程度上可以降低能耗。通过软件还可以对整个数据中心的温湿度进行自动调节，对风量和温度进行自动控制，从而可以最大化地节能电能，通过软件还可以加强对人的管理，通过制定详细的规章制度，克服个人浪费的行为。比如在使用临时电脑后，要及时进行关闭，机房的灯在人走后可以关闭，通过日常的工作及时发现一些浪费的现象可以及时制止，提升每个人的工作效率，这些都是节能的行为。软件的终极实现就是通过软件提前设置一些关键数据参数，当数据中心运行到这些临界参数时，软件给出及时的调整，始终让数据中心运行在最佳的状态上，确保这样运行是最节能的。 软件只能基于现有的硬件条件来进行优化，如果硬件不给力，做太多的软件优化也无济于事。所以节能技术，从硬件上做文章才是根本。现在的数据中心设备一般设计使用寿命为5年，
8种有效降低数据中心能耗的方法
随着新一代数据中心建设浪潮的兴起，随着企业机房里服务器的密度越来越高、数量越来越大，电力消耗和散热能力正在成为企业IT管理员重点关注的问题，数据中心所消耗的电力以及要冷却这些被转化为热量的电力消耗都达到了越来越高的水平。电力的巨大消耗带来各种严峻问题，巨额的电力成本会让企业的整体成本上升，并且，相对而言在一段时期内任何一个数据中心的电力供给都是有限的，所以即便是通过增加硬件来力求平衡，最终页仍然要面对电力供给与占地面积的问题，在日益倡导绿色环保和严格审核的低碳时代，降低数据中心的能耗极为必要。 在保证数据中心基础设施的最低电力供给的同时又能显著减少电力消耗与电力成本的方法有以下这些： 1、服务器虚拟化 服务器的电力消耗占整个数据中心电力消耗的一半左右，虚拟化技术让一台物理服务器可以运行多个多个虚拟主机，这让单独服务器的计算资源可以被多个环境共享，通过调整服务器的负载，可以让计算资源得到充分利用。降低二氧化碳排放量，降低管理和运营成本。 服务器虚拟化技术降低成本是非常明显的，平均来说，以一个月为周期，和应用多台服务器的非虚拟化站点相比，应用虚拟化技术的服务器站点在数据流量、能耗、受攻击威胁和总体拥有成本只有前者的10%。 虚拟化技术让企业更加绿色，运行多台服务器会产生大量的热量，并需要额外的能耗进行冷却。通过虚拟化技术，30台服务器可以整合到3台，这可以降低15至30吨的二氧化碳排放量——相当于在公路上减少7辆汽车。 2、采用现代化冷却系统 HVAC系统通常是数据中心第二大耗电系统，据Data Center Users Group估计，消耗的电能占数据中心能源消耗的37%。空气调节系统只有在处理小范围时才能到达较高效率，面对大规模的数据中心，多数冷却系统的冷却任务都无法最优化处理，冷却效率非常低。通常，用现代化、模块化和更高效的组件替代一些传统空调设备进行冷却处理可以节约大量电能。 在气候条件便利的情况下，采用类似用外部冷空气替代电力系统来进行冷却等更节能的方式，将可以更加节约电能。 3、重组数据中心 数据中心的数量和规模的扩大在过去的几年中非常明显，而服务器则被随处安装，非常缺乏计划性。这导致了数据中心的发热与散热不均，超载的IT环境也很难保证冷却系统的最优化运行。 对数据中心服务器的物理位置进行重组，例如配置冷、热通道，都可以显著减少冷却系