鑒于剛剛過去的十月份被數(shù)據(jù)中心業(yè)界宣傳推廣為節(jié)能宣傳月(Energy Awareness Month)，同時(shí)世界能源日(World Energy Day)也于10月22日正式舉行，能源效率問題再一次成為了許多數(shù)據(jù)中心管理人員所備受關(guān)注的話題。雖然對(duì)于跨諸多行業(yè)的專業(yè)人士來說，能源效率都是一個(gè)相當(dāng)重要的考慮因素，但對(duì)其真正引起高度重視的還當(dāng)屬數(shù)據(jù)中心市場——尤其是云計(jì)算供應(yīng)商、托管服務(wù)公司和其他IT服務(wù)提供商，他們正在快速開放多租戶數(shù)據(jù)中心(簡稱MTDC) 。

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正是由于上述這些企業(yè)組織所面臨的激烈的競爭壓力，迫使大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心，配套設(shè)施和MTDC們必須保持極高的能源效率。在本文中，我們將為廣大讀者諸君概述這些類型設(shè)施所面臨的一些獨(dú)特的能源方面的挑戰(zhàn)，然后還將為大家介紹最新的不間斷電源系統(tǒng)(UPS)，空氣密封保持解決方案和節(jié)能器如何幫助降低于電力消耗相關(guān)的運(yùn)營費(fèi)用，同時(shí)還不削弱可靠性和靈活敏捷性。

MTDCs常見的能源效率挑戰(zhàn)

為了滿足嚴(yán)峻的能效要求，MTDC以可能產(chǎn)生一些顯著性的挑戰(zhàn)的方式保持著其運(yùn)行，這些方式包括：

極端的操作溫度。大多數(shù)MTDC供應(yīng)商所支持的客戶均廣泛采用了虛擬化和刀片服務(wù)器。雖然這兩種技術(shù)都極大地提高了數(shù)據(jù)中心的計(jì)算密度，但它們也在較小的空間內(nèi)產(chǎn)生了巨大的熱量。分散這些熱量可能是相當(dāng)困難且成本代價(jià)昂貴的任務(wù)，其需要通過借助高密度和耐高溫的基于機(jī)架的配電單元(PDU)。

冷卻效率低。托管在老建筑中的MTDC通常依賴于所謂的“混亂的”空氣分配方法來將操作空間的溫度保持在可接受的限度范圍內(nèi)。在這樣的冷卻方案中，在服務(wù)器機(jī)房周圍的計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)(CRAC)單元泵出大量的冷空氣，冷卻IT設(shè)備并幫助同時(shí)將熱服務(wù)器所排出的熱廢氣朝向設(shè)施的返回管道推動(dòng)。然而，通過允許熱空氣和冷空氣的混合和再循環(huán)，混亂的空氣分配策略也降低了冷卻效率，并提高了電費(fèi)成本。

低UPS負(fù)載。為了保持可靠性，許多MTDC采用冗余UPS或2N架構(gòu)，其中多個(gè)單元在部分負(fù)載下操作運(yùn)營，因此如果一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障或需要維護(hù)，則其他設(shè)備可以快速補(bǔ)償。盡管這種部署有助于防止停機(jī)中斷，但是其同時(shí)也降低了能量效率，因?yàn)檩p負(fù)載的UPS浪費(fèi)了更多的功率，并且會(huì)比完全負(fù)載產(chǎn)生更多的熱量。

最大限度地提高能源效率的最佳實(shí)踐方案

MTDC運(yùn)營商們有多種選擇來應(yīng)對(duì)這些和其他方面的效率挑戰(zhàn)。新一代復(fù)雜的UPS可以幫助他們提高效率，而不會(huì)影響可靠性。這種設(shè)備有兩種基本類型：

可變?nèi)萘磕K化UPS。許多雙變換UPS現(xiàn)在包含多個(gè)電源模塊。最先進(jìn)的類型還允許數(shù)據(jù)中心可變地加載這些模塊。因此，不是將負(fù)載均勻分布在所有低層模塊上，而是可以讓企業(yè)組織完全加載一個(gè)或多個(gè)模塊，并使其他不需要的模塊處于待機(jī)狀態(tài)。如果硬件發(fā)生故障或其他問題導(dǎo)致負(fù)載要求突然跳躍，則UPS可以自動(dòng)并立即激活備用模塊。最終結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了在正常條件下的更高的效率，更好的機(jī)械可靠性，而當(dāng)發(fā)生問題時(shí)又能夠保持連續(xù)的正常運(yùn)行。

多模式UPS?？勺兊?、模塊化UPS僅在雙轉(zhuǎn)換模式下工作，而多模式UPS提供兩種工作模式。在正常操作中，UPS以高效節(jié)能模式運(yùn)行，但如果電源條件超出預(yù)定容差，它們會(huì)自動(dòng)立即切換到雙轉(zhuǎn)換模式。當(dāng)電源質(zhì)量恢復(fù)到可接受的水平時(shí)，UPS自動(dòng)切換回節(jié)能模式。

雖然今天的雙變換UPS的效率通常超過94%，但多模式的效率則能夠高達(dá)99%，即使在更輕的負(fù)載下也是如此。因此，他們?yōu)镸TDC客戶提供了低運(yùn)營成本和高可靠性的最終組合。一些多模式UPS還具有內(nèi)置諧波抑制能力。諧波是數(shù)據(jù)中心的電壓或電流波形中的失真，通常來自非線性負(fù)載，如服務(wù)器、變頻驅(qū)動(dòng)器和熒光燈。如果得不到妥善的解決，諧波可能降低能量效率和可靠性，被可能會(huì)縮短成本昂貴的電氣設(shè)備的使用壽命。

在過去，關(guān)注諧波的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商們不得不將寶貴的場地地板空間用于專門的減災(zāi)技術(shù)。但在今天，他們可以選擇使用配備諧波降低技術(shù)的多模式UPS。具有此功能的舊器件設(shè)備只能在雙轉(zhuǎn)換模式下減少諧波，但更新的最先進(jìn)的UPS模型可以減少諧波，在節(jié)能模式下執(zhí)行功率因數(shù)校正和平衡負(fù)載。

使用節(jié)約裝置

雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)中心將繼續(xù)依賴CRAC，但CRAC的確占用了數(shù)據(jù)中心寶貴的占地面積，同時(shí)維護(hù)成本高，并且是能源消耗的大頭。因此，MTDC業(yè)主們?cè)絹碓蕉嗟夭渴鸶〉腃RAC，​​將其遷入機(jī)架行或完全消除它們，或僅將其用作更節(jié)能的冷卻技術(shù)(例如節(jié)能器)的備份。

有兩種基本類型的節(jié)能器：

水方面的節(jié)能器：充分利用寒冷的室外溫度來冷卻在冷卻系統(tǒng)的封閉冷卻回路中的液體。

空氣方面的節(jié)能器：將服務(wù)器所排出的熱廢氣泵出數(shù)據(jù)中心，并借助來自戶外的空氣實(shí)現(xiàn)自然冷卻。根據(jù)許多專家的研究顯示，盡管這類節(jié)能器在北緯的寒冷地區(qū)的采用時(shí)最有效，但是空氣方面的節(jié)能器在一天中的至少一部分時(shí)間段的確是實(shí)用的選擇，即使是在溫和或溫暖的氣候條件下。

MTDC使用哪種節(jié)能器取決于諸多變量因素，例如其所處的地理位置位于何處以及是否使用液體冷卻，但幾乎每家MTDC都將受益于節(jié)約器所提供的“免費(fèi)冷卻”。

一套綜合全面的冷卻解決方案

通過部署一套策略來組織，管理和保護(hù)IT設(shè)備，MTDC運(yùn)營商們可以顯著降低其冷卻成本。對(duì)于更加強(qiáng)化的解決方案，在密封結(jié)構(gòu)中組織封閉式服務(wù)器機(jī)柜的密封解決方案，可捕獲熱廢氣，并將其排放到CRAC或其他冷卻系統(tǒng)，然后將冷卻空氣直接輸送到服務(wù)器設(shè)備的進(jìn)氣口。運(yùn)營商們還可以使用集成的電源管理軟件來管理具有智能PDU和UPS系統(tǒng)的虛擬環(huán)境，從而提高效率。

以這種方式組織和控制空氣流顯著提高了冷卻效率。例如，為了補(bǔ)償再循環(huán)排氣的影響，熱通道/冷通道密封方案必須經(jīng)常將回風(fēng)冷卻至55°F(12.78℃)。然而，基于密封遏制的冷卻系統(tǒng)完全隔離回風(fēng)，因此它們可以在更暖的65°F(18.34°C)條件下安全地輸送供應(yīng)空氣，可以顯著降低與冷卻相關(guān)的能源消耗。

作為其所帶來的一個(gè)額外的好處，空氣密封遏制解決方案通過保護(hù)服務(wù)器免受由排出的熱廢氣引起的熱關(guān)機(jī)，從而提高了可靠性。它們還通過賦予設(shè)施操作人員更大的自由度，來以最適合其需要的任何方式定位服務(wù)器機(jī)架，而不是在熱通道/冷通道配置需要的剛性對(duì)齊，均勻布置的行中提高了靈活性。

將所有這些有效措施結(jié)合在一起

那些將能效問題視為優(yōu)先考慮要素的運(yùn)營商們可以獲得許多好處。 通過使用更高效的UPS、空氣密封解決方案和節(jié)能器可以幫助MTDC業(yè)主們減少功率浪費(fèi)并緩解冷卻負(fù)載，同時(shí)提高可靠性和靈活性。 我們期待借助“節(jié)能宣傳月”的推廣，能夠幫助MTDC運(yùn)營商們了解如何利用這些優(yōu)勢(shì)來幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)長期的業(yè)務(wù)成功和增長機(jī)會(huì)。

關(guān)于作者

本文作者Ed Spears是北卡羅來納州羅利的伊頓關(guān)鍵電源解決方案部門的產(chǎn)品營銷經(jīng)理。 他在電力系統(tǒng)行業(yè)擁有36年的經(jīng)驗(yàn)，在UPS系統(tǒng)測(cè)試，銷售，應(yīng)用工程和培訓(xùn)方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還具備在電信，數(shù)據(jù)中心，有線電視和寬帶公共網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的電源質(zhì)量工程和營銷 方面的工作經(jīng)驗(yàn)。