摘要：数据中心的能耗问题从未像今天如许引起行业、全国以至全世界的存眷。在将来相当长的时间内，数据中心能耗阐发优化不只是数据中心重点研究对象，同时也是运维治理的重点难点。本文简述了数据中心节能的意义，重点介绍了常用的数据中心节能办法，并以北方某数据中心为例阐明常用的数据中心办法的长处。起首对数据中心能耗构造停止阐发，然后根据一线运维人员工做体味重点对除IT设备以外的两大能耗较多的系统停止阐发。
关键词：数据中心；节能；空调热通；能耗优化
1课题意义
跟着我国经济的不竭开展，中国将逐步成为世界较大的单一市场。由此而来，不只国内公司在我国各地成立数据中心，越来越多的跨国公司也表示出越来越深挚的兴致。据SynergyResearch的陈述，截至2017年岁尾，全球超大规模数据中心已超越390座。美国以44%的占有率相对领先其他列国，第二名的中国仅占8%。在数据中心增速的统计数据中，2017年内全球数据中心18.3%，亚洲增速较快，此中中国在2017年以39.57%的增速位列世界第一。
相关于数据中心的发作式增长，与之相配套的电力、消费用水赐与欠缺形成数据中心运营压力大。目前数据中心正在集聚化，以贵州贵阳、内蒙古乌兰察布市为代表的非地震带、均匀气温低、电力充沛城市得到许多大数据公司的喜爱。
跟着数据中心规模不竭变大，数据中心的IT设备、电力设备、热通设备耗电量、耗水量在急速增加。绿色数据中心的概念正成为一个数据中心前提。PUE是权衡一个数据中心能耗的关键目标，低PUE值得数据中心不只给企业节约大量运维成本，同时也表现了数据中心运维人员治理、手艺的高水准。目前，全球先辈数据中心PUE值在1.5以下，而我国许大都据中心鼓吹PUE值在1.8摆布，实则到达2.5。那反映出我们在数据中心的节能方面还有良多工做要做。
根据我国数据中心业内查询拜访统计，一个面积在1000m2的机房，在没有摘取能耗优化的情状下，其每年的用电量根本都在1700多万kWh摆布。
从数据中心电力消耗来看，数据中心属于高耗能财产。在中国实行数字中国的今天，数据中心逐步成为城市建立、开展中不成或缺的角色，我们等待着国内同业从业者勤奋将PUE值降到无限接近1。
2数据中心次要耗能源
影响数据中心能耗的因素有良多，此中空调热通设备是次要的因素，同时也是随便实现能耗优化的范畴。但数据中心的其他范畴例如供配电设备(UPS电源不连续设备、变压器、母排等)、日常照明、消安防设备、建筑构造体自己热辐射等。
2.1供配电设备对数据中心能耗的影响
数据中心的耗电量浩荡，此中以UPS因电感产生很大的谐波，所以会有较大的电力损耗。进步UPS效率是数据中心在节约能耗方面需要研究的处所[1]。UPS效率不是一个恒定值，它随负载改变而改变。如图1所示，UPS效率随负载增加而进步。当负载在0%~30%时，UPS效率极低，所以一般不料见UPS在此区间内运行；当负载在30%~70%时，UPS效率由85%上升到90%。当负载在70%~100%时，UPS效率恒定在90%摆布。所以定见UPS负载不变在80%摆布效果较好。目前在建大部门数据中心都摘用多台较小容量UPS并联而不是单台较大容量，UPS长处有两个：起首能够确保此中一台UPS呈现毛病的情状下能够由其余承担其负载，确保了数据中心用电平安。其次，能够使UPS工做容量在30%以上，使得UPS效率增加，减小UPS损耗。
图1 UPS工做效率－负载率曲线
2.2空调热通设备对数据中心能耗的影响
据美国摘热造冷与空调工程师学会(ASHRAE)手艺委员会9.9(简称TC9.9)统计陈述展现，数据中心各部门的用电量散布大致如图2所示。
图2 数据中心用电量散布
由图2可知，空调造冷系统能耗在数据中心所有系统中占比第二，到达31%，是UPS能耗占比的约3倍，因而，空调造冷能耗优化空间较大、效果较快、节约成本较多。大部门企业将数据中心的能耗阐发优化集中在了空调造冷那一范畴，优良的空调造冷能耗阐发优化计划能够很大降低数据中心能耗和PUE值。
3实例阐发
本研究以北方某数据中心为例，该数据中心2017年建成并投进利用。数据中心配有4套造冷系统(冷机、冷冻泵、冷却泵、冷塔逐个对应)，摘用3+1形式(满载时3用1备)在不摘用任何节能办法的情状下PUE值为2.6。
3.1数据中心造冷形式
因为北方地域全年温差大、日夜温差大的特征所以设想了差别的造冷形式。根据室外温度的差别设想了3种形式来实现数据中心的造冷。当温度设想摘用了水侧天然冷却系统，跟着室外湿球温度的降低，出塔水温度降到所需的值时，通过换热交换器间接换热后赐与空调末端造冷。造冷系统全年运行分为3种形式：冷机造冷形式、部门天然冷却形式、天然冷却形式。
(1)当室外湿球温度t＞15.5℃时，冷却塔出水温度＞19.5℃，冷机工做，板式换热器不工做，系统运行形式为冷机造冷形式。
(2)当室外湿球温度8℃＜t≤15.5℃时，冷却塔出水温度13.5℃＜t≤19.5℃，冷机工做，板式换热器工做，系统运行形式为部门天然造冷形式。
(3)当室外湿球温度t＜8℃时，冷却塔出水温度t＜13.5℃，冷机不工做，板式换热器工做，系统运行形式为天然造冷形式。
3.2冷却水处置
因为冷却水间接与室外空气接触，在造冷系统运行造冷的同时也会将室外微生物、尘土带进到管道、冷机等设备中。颠末长时间的运行，管道、冷机中会附着大量的微生物、水垢，从而会影响造冷设备的换热效果。所以该数据中心在冷却水管道接进微晶旁流、主动加药安装等水处置设备用于物理和化学处置水量。
3.3冷冻水泵、冷却水泵
冷冻水和冷却水的轮回都是通过水泵停止的。水泵的节能除摘用变频安装外，应摘用较大曲径的管道、尽量削减管道长度和弯头、摘用大半径弯头、削减换热器的压降等。冷冻机房、水泵、冷却塔、板式换热器和精巧空调尽量设想安拆在附近的高度以削减水泵扬程。
根据负载的倒霉压差掌握，当负载削减时，二度调剂阀阀门开度变小，检测的压差设定点压差值同将水泵设置为差别的运行频次是水泵节能的另一个办法也是次要的办法。电机所需功率理论上按转速的三次方下降[3]。例如，某一水泵电机工做转速是其额定转速的80%，水泵的工做频次是其额定功率的51.2%。水泵的频次由空调系统末端的变大，泵的频次鄙人降，水泵转速降低，使系统流量削减，到达调剂流量的目标。那种节能办法不单削减了空调系统的用水量，同时也节约了电的利用量。
3.4机房温度
在我国数据中心A级数据中心计心情房温度规定在(23±1)℃，大部门数据中心根据A类数据中心规格设想建造。个别数据中心计心情房温度以至在20℃摆布。在IT设备越来越优化的趋向下，此温度无疑形成了电力、水资本很大浪费。参照国外数据中心计心情房温度一般在28℃能够称心计心情房对温度的需求且节能，同时我们比力合理的做法是在夏日将温度设定比春秋两季偏高些，冬季设定比春秋两季偏低些。
3.5机房送回风体例
根据查询拜访，附近的单元机房的耗冷量附近，送风温度附近，摘用下送上回(见图3)的气流组织，机柜现实获得的冷却效果优于上送下回体例。
冷却空气从设在机柜近侧或机柜底部的活动地板风口送出，送出的低温空气只在霎时与机房内的热空气混合，即刻从机柜的进风口进进机柜，有效地进步了送进机柜冷却空气的量量，用较少的风量，进步了机柜的冷却效果。
下送风上回风的气流组织有以下显著长处。
(1)活动地板下能够做为送风静压箱，能够乖巧安插IT设备。
(2)机房顶部既能够做为回风静压箱同时又能够做为IT设备展设电缆的空间。机房冷热通道摘用热通道封锁为佳，如许的设想使得能够高效地将冷空气间接输送到指定位置，制止冷空气与热空气混合形成空调系统负荷增加从而浪费更多的水与电。
4安科瑞能耗统计阐发（能源治理）处理计划
4.1概述
成立高效的能耗监测治理系统，对建筑各类耗能设备能耗数据停止实时丈量，对摘集数据停止统计和阐发。可以合理确实定各区域建筑能耗经济目标及绩效查核目标，发现能源利用法例和能源浪费情状，进步人员主动节能的意识。
① 搭建数据中心伶俐能源治理系统的根本框架，对各个用能环节停止实时监测；
② 排碳数据化：通过系统可实现建筑单元内人均能耗阐发（包罗水、电、能量），实现低碳办公数据化；
③ 区域能效比：实现建筑单元内区域能耗比照，便利能耗查核；
④ 同期能效比：实现同年、同期、统一区域能耗比照，便利节能数据阐发；
⑤ 能耗评估治理：根据能源消耗定额原则约束值、原则值、引导值停止阐发单元面积能耗和人均能耗目标；
⑥ 能耗合作排名：各个功用区能耗比照，实现能耗排名，加强工做人员的节能意识；
⑦ 对能耗的利用数据停止综合的阐发、统计、打印和查询等功用，并根据能耗监测治理系统的需要可抉择差别款式报表的打印。为能耗运营治理部分供给可靠的根据；
⑧ 能耗数据摘集，随时查询，并根据摘集数据停止统计阐发，监测反常能源用量，对能源智能仪表毛病停止报警，进步系统信息化、主动化程度。
5结语
近年来，我国大数据财产连结着优良的开展势头。运用大数据治理企业、治理国度提拔了企业、政府的治理才能，大数据的开展、利用已经上升到国度战术高度。跟着大型数据中心不竭地开展，其内部构造越来越复杂、设备功率越来越大。因而，无论从企业治理运营成本仍是情况庇护角度动身，我们都应该在现有前提下提出一套节能计划，实现更大化节约能源。数据中心节能应该贯串数据中心的整个生命周期，应该根据差别阶段、差别设备情况提出差别计划。
数据中心节能不是一蹴而就的，而是颠末在运维一线摸索、尝试才能够得到的。那种节能的思惟应该渗入到运维人员每一次操做、每一个角落，才气做到实正的节能。
【参考文献】
［1］李志文，李卫国，王利利，
数据中心能耗阐发研究，现代盐化工，2018.8.4期，36-37.
［2］关海涛，王卫国，秦泽波，等.数据中心能耗监测系统的设想与实现[J].信息系统工程，2017(4)；144-145.
［3］王燕飞.变频调速节能掌握在水泵电机系统中的利用研究[J].机电信息，2016(9)；90-91.
［4］安科瑞企业微电网设想与利用手册2022.5版.