鄭團磊 丘華蘭

【摘要】：在全球能源資源日益短缺和環(huán)保節(jié)能意識不斷提高的今天，數(shù)據(jù)中心的快速擴張帶來的高能耗問題越來越受到人們的關(guān)注。數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能應(yīng)該是一個持續(xù)的過程，在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計-建設(shè)-運營的整個過程中，綠色節(jié)能應(yīng)該貫穿數(shù)據(jù)中心的整個生命周期。如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能已成為企業(yè)用戶、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商和機房工程設(shè)計單位共同關(guān)注的話題。本文主要對數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能技術(shù)進行分析。

【關(guān)鍵詞】：數(shù)據(jù)中心；綠色節(jié)能；技術(shù)研究

1、前言

隨著我國工業(yè)化與信息化帶來的國內(nèi)企業(yè)信息化建設(shè)投入的不斷增長，互聯(lián)網(wǎng)新服務(wù)需求不斷涌現(xiàn)，云計算發(fā)展等帶來的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模投入等因素的推動，作為信息通信技術(shù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一的數(shù)據(jù)中心規(guī)模將隨之快速增長。在日益倡導綠色環(huán)保和嚴格審核的低碳時代，降低數(shù)據(jù)中心的能耗極為必要。

2、數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能技術(shù)

2.1服務(wù)器節(jié)能機制

2.1.1 動態(tài)調(diào)節(jié)機制

由于處理器能耗是服務(wù)器能耗的重要部分，處理器節(jié)能很早就受到重視并取得了不少進展。處理器能耗由靜態(tài)能耗和動態(tài)能耗兩部分組成，其中動態(tài)能耗與時鐘頻率和電壓均成正比關(guān)系。因此，可通過改變頻率和電壓等系數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)處理器能耗。

2.1.2 集群調(diào)度和虛擬機技術(shù)

集群節(jié)能可以采用傳統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度，運行流程非常類似，只是在調(diào)度時綜合考慮節(jié)能這一目標。鑒于不同作業(yè)之間可能存在沖突或依賴等關(guān)系，傳統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度讓作業(yè)之間獨立，而多數(shù)情況下服務(wù)器內(nèi)存和計算能力等要遠高于實際需求，這極大地限制了基于作業(yè)調(diào)度的節(jié)能效果。

2.2綠色數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能技術(shù)

經(jīng)過多年的研究和實踐運用，在數(shù)據(jù)中心機房中運用的空調(diào)節(jié)能技術(shù)主要包括：地板下送風冷通道封閉節(jié)能技術(shù)、智能新風焓差節(jié)能技術(shù)、智能換熱節(jié)能技術(shù)和冷卻塔供冷節(jié)能技術(shù)。

2.2.1地板下送風冷通道封閉節(jié)能技術(shù)

將機柜采用“背靠背、面對面”擺放，這樣在兩排機柜的正面面對通道中間布置冷風出口（列間送風），形成一個冷空氣區(qū)（冷通道），對整個送風區(qū)域進行封閉處理（冷通道封閉），可以有效地使地板下送出的冷風全部用于設(shè)備散熱，大幅減少或避免風量和冷量的損耗，而最終大幅提高制冷的效率。

2.2.2智能新風焓差節(jié)能技術(shù)

當智能新風焓差系統(tǒng)的智能控制器通過溫、濕度傳感器檢測到室內(nèi)、外空氣焓差大于某個設(shè)定值時，智能控制器關(guān)閉機房專用空調(diào)，打開進風單元將室外冷空氣引入室內(nèi)，室外空氣經(jīng)過加濕除塵簾時，室外空氣經(jīng)過等焓加濕處理，進一步降低室外空氣溫度，提供更大的冷量。同時，開啟排風單元，依靠正壓排除機房內(nèi)的熱空氣。引入的室外冷空氣經(jīng)過加濕除塵簾的時候，空氣經(jīng)過水淋，空氣更潔凈，減少了過濾網(wǎng)更換周期。智能新風焓差系統(tǒng)通過減少空調(diào)的運行時間，達到了降低電能消耗和營運成本、延長空調(diào)使用壽命的目的。

2.2.3智能換熱節(jié)能技術(shù)

智能換熱系統(tǒng)的溫度傳感器檢測到室外氣溫低于某個設(shè)定值時，智能控制器關(guān)閉機房專用空調(diào)，開啟智能換熱系統(tǒng)的室內(nèi)、外循環(huán)風機。室內(nèi)、外空氣通過熱交換器進行熱量交換；室外空氣被加熱的同時，室內(nèi)空氣被冷卻。智能換熱系統(tǒng)也是通過減少空調(diào)運行時間，達到降低電能消耗和營運成本、延長空調(diào)使用壽命的目的。

2.2.4冷卻塔供冷節(jié)能技術(shù)

在常規(guī)空調(diào)冷水系統(tǒng)基礎(chǔ)上增設(shè)部分管路和設(shè)備，當室外濕球溫度低到某個值以下時，關(guān)閉冷水機組，以流經(jīng)冷卻塔的循環(huán)冷卻水直接或間接向空調(diào)系統(tǒng)供冷，提供機房空調(diào)所需的冷負荷。用冷卻塔來替代冷水機組供冷，達到節(jié)省能耗的目的。

2.3電源節(jié)能

供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的心臟和血管，數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)無一例外地采用UPS供電。

2.3.1 UPS的設(shè)計

在進行數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)規(guī)劃時，需要考慮模塊化UPS冗余并機系統(tǒng)來降低能耗[9].首先，根據(jù)IT設(shè)備的情況及其將來的需求規(guī)劃，計算所需UPS的電源功率；其次，根據(jù)需要的UPS功率，規(guī)劃UPS的架構(gòu)，選用供電效率高的模塊化UPS，采用N+X的模塊化UPS并聯(lián)冗余架構(gòu)，保證UPS的容量和可靠性，提高UPS系統(tǒng)的負載率，并可按需配置UPS容量，減少容量的閑置，提高UPS利用率，降低能耗.隨著數(shù)據(jù)中心的擴容，可逐步添加UPS模塊，達到UPS容量的增加，來支持IT設(shè)備的正常運行；并可增加配電箱或配電柜，來滿足逐漸增加的設(shè)備和使用空間對用電的需求.

2.3.2電池管理

UPS都配備了電池組，用戶在電池組上的投資往往占整個UPS供電系統(tǒng)投資的很大一部分，甚至超過了UPS本身的投資，而電池的使用年限明顯低于UPS設(shè)備.由于電池的主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料，這些會對環(huán)境造成嚴重的污染.因此，減少電池的使用數(shù)量，延長電池循環(huán)使用壽命，不僅節(jié)省了對電池的投資，而且還減少了對環(huán)境的污染.

2.4照明節(jié)能技術(shù)

（1）選用高效節(jié)能的光源和燈具。 在大多數(shù)情況下， 應(yīng)在保證避免眩光和光污染的前提下， 合理選用高效節(jié)能的光源和燈具， 實現(xiàn)光通量的合理分配， 這是綠色照明設(shè)計的核心和關(guān)鍵。 （2）選用高效節(jié)能的電器附件和設(shè)備。 在照明系統(tǒng)耗電中， 附件設(shè)備所占的比重很大， 因此， 選用高效節(jié)能的電器和附件對于照明節(jié)能具有重要的意義。 （3） 充分利用自然光。 提供利于自然光照明的建筑條件和環(huán)境， 可以有效降低照明系統(tǒng)的電能消耗。 如設(shè)計采光良好的窗地比， 使用利于照明反射的室內(nèi)材料等。 （4）采用科學的照明控制方案。 如采用節(jié)能自熄開關(guān)、 減少單個開關(guān)所控燈具數(shù)、所控燈列與窗平行、 大空間場所分組控燈等都是有效的節(jié)能控制措施。（5）采用合理的照明節(jié)能方案。 如采用符合綠色照明要求的顯色性、 色溫和照度； 符合節(jié)能的照明功率密度LPD折算值； 符合照明舒適度的統(tǒng)一眩光值UGR和均勻度等。 （6） 建立和健全照明節(jié)能技術(shù)標準。 如建立和健全節(jié)能照明標準、 高效節(jié)能照明產(chǎn)品的安全和技術(shù)質(zhì)量標準等。

3、結(jié)語

當前傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心正面臨轉(zhuǎn)型，綠色、環(huán)保已成為未來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢，數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能建設(shè)是信息化過程中持續(xù)被關(guān)注的重要問題，也是一個全面的、整體的建設(shè)過程。數(shù)據(jù)中心的節(jié)能問題并不能依靠某項單一技術(shù)解決，必須從多個方面入手，繼續(xù)深化已有的節(jié)能技術(shù)，并且大力使用新的技術(shù)和新的理念才能最大幅度降低數(shù)據(jù)中心的能耗。

【參考文獻】：

[1] 中國綠色數(shù)據(jù)中心.綠色節(jié)能機房之道[EB/OL].（2009-11-15）.

[2] 崔磊.數(shù)據(jù)中心節(jié)能至關(guān)重要HVAC系統(tǒng)首當其沖[J].暖通空調(diào)在線，2012（10）.

[3] 錢曉棟 李震.數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究[J].暖通空調(diào)，2012，42（3）：3.