数据中心机房的节能探讨

代斌

摘 要：经过各种形式的互联网连接，在数据中心机房展开深入的节能辨析和探究，全面有效的数据中心机房能耗改善和数据中心机房能耗系统分解状态的改善是目标控制方法的一种，对用电指标进行动态分析，找出影响PUE参数指标的系统能耗因素，提出数据中心能源在机房节省资源，优化数据中心资源分配和能耗。

关键词：数据中心；机房；节能

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0006-02

紧跟大数据的快速发展，中国信息化建设进程正在逐步加快，数据中心机房建设有了新的进展。同时，“十二五”规划纲中，工信部提出了节能减排目标。在大形势和环境下，数据中心是计算机机房设计和施工节能减排的主要指标之一，而数据中心机房节能建设意义深远。

1 计算机房的能耗指标和能耗分配

1.1 数据中心机房能效指标

评定数据中心能量消耗首选指标PUE。PUE是一个比率，基准是2，比值越接近1表示能源效率越好。算机房的PUE值是用来衡量一个数据中心是否节能，环保，绿色重要指标，绿色IDC中心的PUE应该小于1.6。目前，国外数据中心的PUE比值通常小于2，然而中国大部分数据中心的PUE值一般为2.4-2.8。因此，我们机房的能耗高，節约能源一直是机房建设中的重要课题。如图1所示。

1.2 计算机房能量消耗分配

基于目前的主要研究单位的数据统计研究，中国数据中心机房能耗分配如下：IT设备消耗、空调系统消耗、照度消耗、供电系统能耗分别占总能耗的51%、35%、2.5%、11.5%。相比之下，发达国家计算机实验室的PUE值远低于中国计算机实验室的PUE值。例如，比利时的Google数据中心的PUE值是1.16；雅虎美国Facebook数据中心的PUE值是1.07，“鸡窝”机房的PUE值是1.08，微软都柏林的PUE值数据中心是1.25。所以，中国大部分的数据中心计算机实验室也有较大的节能改进空间。

2 数据中心机房能耗分析

根据笔者多年的工作总结，解析了数据中心机房的能耗分布，机房内的能源耗损主要囊括以下几方面：

2.1 IT设备消耗太多的能量

计算机中心设备的能耗是计算机房的主要部分，因为机房建设正在考虑机房的成本因素，盲目放大成本的重要性，忽视节能，而不重视能源减排，工作人员往往在IT设备选型的不够重视这点，导致选择了成本低，能耗高的设备。

2.2 不合理的数据中心室布局

由于数据中心机房在设计上并没有预见到机房的未来发展，IT设备的扩容还在不断增加，如果IT设备不能合理安排机房空间，会导致空调和IT设备发热，空气不稳，空调效率高，造成浪费能源消耗。

2.3 空调系统效率低下

由于空调系统老化，温度操作不恰当，缺乏对机房的修理等日常维护检修，致使机房能源消耗严重浪费。

2.4 不公平的数据中心机房供电设备

不适当的设备选择（如UPS系统，照明设置等）可能会致使额外的能源浪费。

2.5 不合理的机房管理

数据中心机房由于缺乏有效的管理，并且机房很好的保护，这将增加数据中心机房的负担和能量的浪费。

3 机房节能减排计划

3.1 机房应广泛使用节能信息设备

根据对应的数据解析结果，信息设备消耗电量几乎占据了整个数据中心的机房资源总能耗的1/3以上的比例，而信息技术节约用电1焦耳/秒，对应的专用供电系统和空调系统的能耗可降至2.84焦耳/秒。因此，使用低功耗信息设备是解决节能数据中心机房最根本的途径。计算机设备的节能环节主要是降低服务器和内存的资源和能耗。

为了达到真正意义上的服务器解决相应的能耗，又从最基本的芯片能耗开始，选择高使用端先进的芯片，其相应的节电效果非常理想。另外，服务器与存储和信息系统集成是节能信息设备的重要手段。美国环保机构官方调查显示，存储系统和自服务器占据数据中心的总电力消耗一半。目前科研热潮是服务器虚拟化程序。这种效果明显的技术解决方案可以大大节省内存空间，冷却系统和电力资源。同服务器虚拟化原理类似，内存虚拟化也可以提供预期的结果，从而可以为更小更大的存储系统，电源和散热系统资源消耗显着减少空间和更高效的利用率。内存和服务器虚拟化技术的利用有效提升节能存储模式。

3.2 使用节能的空调设备

通风设备占中央机房功耗的38%以上，空调系统能耗被列为重点考虑的因素，利用高能效的空调系统设备是节能的关键所在。各类空调对应的能源效率由高到低，数据中心空调采用冷水机集中供冷方案的能效比大于5，而空冷数据中心空调系统采用三个或更多的能源。所以，冷水机组机房空调系统比风冷数据中心机房空调系统更加节能环保。

3.3 提升空调系统的效率

（1）合理的机房内部布局。如果机箱柜或机架内的相应设备前后冷却，机架或机柜应面对面安装或背靠背安装。当机器架或机箱柜面对面安装时，会产生一个冷风通道，背靠背排列时会产生相应的热风道。所以，各种设备散热和节能效果是有帮助的。所以，应该要求机箱柜或机器架的面对面和背靠背的安排放置。不然，其他配置可能会使气流短路并降低设备的散热。（2）管道不应该太长。大型数据中心机房为防止能源浪费和损失，往往不把央空调系统的布局纳入考虑范围内，分布到各个地区的相应设备，缩小送回风距离。（3）服务器机柜和网络布线柜都采用网状门，门应可能通孔率高，通过率高，扩大了适当的通风面积，有利于散热。

3.4 机箱柜的动态智能散热

将温湿度传感器设置在数据中心机房和各个高负荷柜内后，高负荷机柜的动态监测温度和湿度。数据中心机房内每个机柜的相应操作都可以实时监控，而数据中心机房的冷却装置，还有专门针对冷却需求的实际情况，动态的冷却气源。解决这个问题可以帮助用户非常有效地将数据中心机房的冷却成本减少40%。在整个数据中心机房内的任何一个高负荷柜前面的地板下面，都事先设置了相适应的可调通风口，实际的空气量可以根据实际需要进行调整。

3.5 削减保留空调消耗的空间

去掉一部分数据中心机房空间是推出节能解决方案的关键，突出投资重点，配套建设空调系统等相关设备，节约资源和能源消耗。在机房规划设计人员中，我们需要考虑到其扩展性以及可扩展性，第二阶段的建筑甚至可以适用于多层数据中心机房，为数据中心扩展留出空间。暂时不要放置信息设备，集中安排信息设备，相应的预留空间不需要配备相应的电力和空调系统设备，从而可以达到有效降低电力消耗的目的。

4 结语

数据中心机房节能涉及机房建设的各个环节。仅受IT设备能耗，空调能耗，供电系统能耗等因素的影响，还受到机房设计，房间格局，机柜内空气流动的影响等等。因此，数据中心建筑节能减排需要统筹规划，以达到理想的节能效果。

参考文献

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