数据中心供配电系统的节能设计

2019-11-30王光荣

电子技术与软件工程 2019年2期

文/王光荣

当前，很多企业都运用数据中心自动化运维管理，在很大程度上提高了整体管理效率。因此，确保其持续稳定发挥作用是十分重要的，其供配电系统需要保证运行平稳，且利用先进的技能措施来降低企业成本，对于提升企业运维效率具有积极意义，是行业内研究热点。对此我们还要了解其节能措施面临的问题，提出相应的解决措施，实现数据中心供配电系统节能化。

1 数据中心电源系统能耗现状分析

在数据中心运维管理中的供配电系统中，主要包含了电源系统、辅助设备等在内，其是以计算机为载体，以信息技术为依托的，是一种先进的数据管理技术。在当前随着数据中心供配电系统的不断升级，其硬件设施也在不断增多，导致耗电量持续攀升。在城市运行中，数据中心电能耗能占据了很大比例，在一些发达城市的商业中心去，数据中心运维管理电能消耗占到总体电能消耗的25%左右。此外，一些企业的规模比较大，但其数据中心仍然采用耗能巨大的UPS系统，进一步加重了数据中心的能耗负担。

当前我国针对国内数据中心供配电系统的耗能情况和系统发展等，制定了相关的节能设计参照等级和标准，不仅包含了计算站场地安全要求、供电系统设计实施规范，还包含了通用性用电设备设计准则等。一般情况下，在进行数据中心供配电系统节能设计时，需要保证数据中心使用性能，且符合管理要求，并且要考虑到网络中断会造成的经济损失和社会影响等。在明确设计机房等级的情况下，根据具体的设计标准和选定的适宜供配电系统，确保节能设计符合标准。

2 数据中心供配电系统节能设计需求

在当前我国经济建设和精神文明建设发展良好的情况下，同时人们对绿色环保更加重视，在数据中心供配电系统节能设计中，必须要明确设计需求，才能保证节能设计符合实际要求和相关标准。其设计需求主要是三方面的内容：

（1）在节能设计中，需要按照容错系统标准来配置相关设备，避免在数据中心的供配电系统运行中，受外部电源终端、设备故障等因素影响而影响系统的正常运行；

（2）设置不间断电源系统时，要按照2N标准进行配置，并且其采用的备用电池要保证其连续使用时间达到15分钟以上；

（3）选择数据中心供配电系统内后备电源，应选择柴油式发电机，具体要根据实际情况来灵活切换。

3 数据中心供配电系统节能设计

3.1 评价指标

在数据中心供配电系统节能设计中，要关注其评价指标，具体可应用PUE即电源使用效率，在供配电系统中为数据中心的工作者直观展现电能消耗状态，提供供配电管理的指导依据，其在数据中心供配电系统中的应用受到很大关注。

3.2 电源系统结构

数据中心供配电系统主要有两种，即高压直流电供配电系统和交流供配电系统。当前，很多企业的数据中心相关设备选择时，会采用大规模的服务器和小型机，在其使用过程中，很容易出现电源不稳定的情况，对网络工作的安全性造成不良影响。因此在数据中心供配电系统节能设计中，要进行严谨的分析研究，选择最佳的配置方案。

3.3 空调配电系统设计

在对空调配电系统进行节能设计时，要先了解数据中心供配电空调系统的运行特性，参考相关施工和验收规范、节能设计标准等，结合当前空调配电系统的运行特征来进行节能设计。

（1）要控制好环境温度，将系统内部的温度有效降低，在此状态下使机柜可以进行自然冷却降温。同时在这样的冷却环境中，受温度影响空调自身的能量也会逐渐消散，是符合节能设计要求的。

（2）经过对封闭机柜柜门和送风管的改造，将空调冷风送到各个机柜，在对送风风压和温度进行精密设计的情况下，各个机柜中的风道阀门可以对送风量进行有效控制，使空调能耗有效降低。最后可在现有送风口和送风管道的基础上，适当加设风口和风管数量，实现将冷气直接输送到机柜门的上方。同时重新设计封闭式柜门，使其更加符合机柜相关要求。

3.4 照明系统设计

当前我国在数据中心供配电系统照明节能设计中，需遵循国家相关设计条例中，对各主要场所照明节能设计的规定，具体如表1所示。

一般情况下，信息化机房内照明系统的照度需控制在500lx，其它辅助性区域要在300lx以上。在此基础上选择数据中心机房系统内部照明装置时，适宜选用双管格栅LED灯，且标准要符合场所具体需求。

3.5 模块华UPS系统设计

当前我国数据中心机房中的UPS是处于负载工况下的，而初级机房运行中应当处于轻负载状态，因此其面临的能源消耗是非常严峻的，并且还会涉及到一定的IPS故障、并机系统震荡等问题。因此其节能设计需要从负载水平入手，积极引进国外先进绿色休眠设备和技术，对机房的负载水平科学控制，根据其负载来控制需要投入的UPS台数。如果当前满足了冗余n+1供电，则多余的UPS会自动进入休眠状态当中。

3.6 高压直流系统设计

在数据中心供配电系统中，应用高压直流供电形式与UPS系统是不同的，在热能减少和效率提高的情况下，其原有空调负荷会不断降低，发挥出优于UPS系统的节能效果。同时，高压直流供电模式下，可以省略逆变器环节，只需采用控制转换步骤的方法即可提升系统电能转化的效果。对此，在数据机房实际设计中，建议采用240V的高压直流供电模式，可实现持续性的不间断供电，同时可降低能耗，取得良好的节能效果。