服务器数据中心节能的六种策略
2024-09-01 13:43:51
供稿：网友
占据中国经济最大比重和命脉的中央大企业集团，同时也是能耗的大户，他们受到了来自政府的节能减排业绩考核，所以这些中央大企业集团迅速将节能减排的指标层层分解下达各级下属企业，并作为重点考核项目。同时，各企业也希望通过节能减排，通过“绿色行动计划”推进成本的长期降低，达到公司快速、健康、持续发展的目标。
IDC能耗特点
业务和管理的电子化和网络化发展，导致企业关键业务的支撑、运行和重要数据的存储，离不开数据中心(IDC)，因此IDC现在得以快速发展和大量建设。但IDC由于设备集中，大型主机数量众多，成为了企业的用电大户。据初步统计，电信运营商的电力消耗约占公司总体消耗的87%，87%的电力消耗中有73%左右消耗在基站和机房上。根据我们对西安某电信大楼的测量，IDC机房中UPS和空调的用电量超过了整个大楼用电量的80%，而IDC机房面积不足大楼的5%。
但IDC机房又是节能的难点，越来越强处理能力的服务器，越来越大容量的数据存储设备和网络设备，需要消耗更多的电能。而集成度越来越高的设备，发热量越加集中，导致机房温度控制是个很大的问题。如果将IDC机房空调和机房散热的问题解决好，IDC机房用电问题就可以有效缓解。只有对降低机房能耗的新技术与新方法进行研究，力求通过合理选用服务器机架、合理进行散热规划、优化机房设计、布局、使用等方面，提高机房散热效率，降低IDC机房的整体能耗，才能达到节能减排的目标。
节能与安全
IDC机房承载着企业的核心数据和关键业务。随着企业的发展扩大，需要处理和存储的数据呈几何级增长;新业务的层出不穷，需要更多的数据处理设备来支撑。数据处理和存储设备的任何一点闪失，不仅会造成企业巨大的经济损失，更会影响企业的品牌形象。而数据处理和存储设备比一般的设备需要更好的供电质量和温湿度环境，因此企业为IDC机房的稳定可靠运行做出了巨大的努力。供电方式从UPS单机、1+1并机发展到现在的N+M并机和双母线，供电可用性从单机的90%提高到双母线的99.9999%，并且正在向更高的方向发展。更高的供电可用性，仅靠技术的进步来提升是远远不够的。全世界UPS行业20年的不懈努力，UPS单机可靠性也仅从90%提高到98%左右。更高的供电可用性只有通过更多的冗余来保障，而冗余的UPS必然是降低了平均每台UPS的负载量，降低了其运行效率，从而提高了能耗。但如果从减少UPS的冗余来降低能耗则需要更加慎重，如果是供电系统的可用性或冗余量超过了IDC机房的规划设计要求，则可以考虑适当减少;如果UPS供电系统刚刚达到或尚不能全面满足IDC机房的供电可用性要求，再减少UPS的冗余来节能就是舍本求末，得不偿失。
IDC机房设备集成度的提高，已经使单机架的功率大幅度提升。台式服务器机架功率为1.5kW，模块式服务器机架功率为5kW，现在最新的刀片式服务器机架功率高达15kW。高耗电，必然产生了高发热，因此IDC机房的空调需求量也大幅度增加。在台式服务器时代，因为单位功率密度低，即使空调出现问题，机房温度也不会迅速升高到极限温度，维护人员有充足的时间来修复空调，因此几乎没有空调冗余的要求。但进入模块式服务器时代，对空调的可用性要求就不同了，空调短时间的停机或制冷量不足，机房温度会迅速升高到极限温度。曾经有一个机房，3台空调坏了1台，半小时后机房温度到了40℃，服务器全部报警甚至停机。现在是刀片式服务器，以往的空调散热方式已经不能有效解决机架内的热问题。因此，要想减少空调的冗余或配置来达到节能的目标同样是冒极大的风险。
节能的通用原则
在确保IDC机房安全的前提下，仍然存在节能的可能和空间。因为影响IDC能耗的因素不只是UPS和空调的多少，还有更多的因素需要考虑，因此在规划建设IDC机房时，需要全面考虑。以下一些原则可以对节能有所贡献：
(1)选用低能耗的设备
IDC机房的能耗大户是服务器、数据存储器等数据处理设备，数据设备的用电量大，就需要更多的UPS来供电，UPS在电能转换中需耗费一定的能量，电能在传递分配中也有损失。数据设备的用电，90%以上最终转变为热量，就需要更多的空调来散热。据统计，数据设备的功耗每增加100W，在电能转换和分配传递上会损耗10~20W，空调制冷增加功耗120W，因此数据设备的能耗被放大了数倍。在满足业务需求或同样处理存储能力的设备中，选用低功率无疑是节能减排的关键。
(2)选用合适的供电方案和供电设备
IDC机房固然重要，但不是说IDC机房内的所有设备都同等重要，都需要99.9999%以上的供电可用性。因此，对IDC机房内的用电设备进行有效合理的区分，制订不同等级的供电可用性和供电方案，避免无用的供电容量和供电设备冗余，既减少了供电系统的投资，也降低了运行能耗。
(3)空调机组合适的制冷方式和运行模式
虽然空调机组的运行需要消耗能源，但不同的制冷方式消耗的能源是不一样的。制冷剂的不同、运行模式的不同都可能产生可观的节能效果。比如，北方地区冬季的冷空气可以用来机房制冷(非直接引进室外空气)，西北地区的干燥空气可以用来制冷，大楼的冷冻水比机组本身的制冷剂更节能等。
(4)合理布局机房和组织气流
IDC机房内的发热设备和散热设备并不是一一对应的，热是通过机房内的气流带走的。不合适的机房布局和设备安装方式，妨碍了气流的运动，降低了散热效果，消耗了更多的能源;超远距离，超强的送风需要更大功率的风机，消耗了更多能源。因此，不是将足够制冷量的空调和发热设备堆积在一个机房就解决了热平衡问题。
(5)特殊设备特殊对待
IDC机房的主设备不一定是同样的发热，不同时代的服务器发热差别很大，用同样的散热方式就会冷热不均，不仅消耗了更多的能源而且带来了其他问题。对于高密度发热设备，应该采用特殊的散热机柜和散热方式，这样不至于为了照顾个别的高发热设备而机房的温度太低。
(6)防止跑冒滴漏
IDC机房密封不严，隔热效果不好，也是能源消耗的重点。IDC机房的门窗应该密闭并用良好的隔热材料，墙壁、地板、天花板应该进行隔热处理，特别是南方地区，夏季高温期长，外墙传递的热量不可小看。这就是有些IDC机房冬季没有问题，夏季温度偏高的主要原因。在不同季节，主设备的发热量通常不会差别太大。
以上几个原则，不仅适用于新机房的建设指导，同样也适用于老机房的节能改造的指导。区别是新机房建设是在一张白纸上画画，可以全面应用6个原则;老机房改造则要基于现有的各项事实，现实的情况不允许依葫芦画瓢，应该先调查清楚现有IDC机房的具体情况，再根据6个节能原则制订针对性的改造方案。
