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数据中心供电系统的节能设计

《现代数据中心供电系统规划设计》第十篇

来源:机房360 作者:陈冀生 张广明 更新时间:2013/5/5 0:20:14

摘要:当前企业和机构的数据中心大都面临日益严峻的高能耗挑战。供给数据中心的电力只有1/3用在IT设备上,数据中心节能降耗工作首先要搞清楚数据中心基础设施能耗的去向,各子系统的能耗状况和降低能耗的潜力,在此基础上制定出综合治理策略,仅从某一层次孤立解决问题的战略,只具有某一层次技术的厂商是不可能取得明显效果的。

  第十篇 数据中心供电系统的节能设计
  当前企业和机构的数据中心大都面临日益严峻的高能耗挑战。供给数据中心的电力只有1/3用在IT设备上,基础设施能耗则占到2/3。因此,降低基础设施能耗和提高散热效率已经成为大型数据中心建设的三个关键问题之一。数据中心节能降耗工作是一个艰苦而漫长的过程。首先要搞清楚数据中心基础设施能耗的去向,各子系统的能耗状况和降低能耗的潜力,在此基础上制定出综合治理策略,仅从某一层次孤立解决问题的战略,只具有某一层次技术的厂商是不可能取得明显效果的。
  10.1  数据中心能源效率指标
  当前,测量数据中心的能耗的指标主要用“电能使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)”,PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗
  但是,为了便于了解各子系统能耗状态,并对新技术新方案应用的节能效果进行评估,在进行能耗测量时又提出了另两个指标:
  空调制冷负载系数 CLF(Cooling Load Factor)
  CLF = PCooling/PIT
  式中:PCooling为空调制冷系统耗能,包括冷源(冷水机组、冷却塔、干冷器、水泵、电动阀门、水处理设备等)、空调、湿度调节、新风系统等所有设备的耗能(含空调制冷系统中消耗其他能源所折算出的电量消耗值)。
  UPS供配电负载系数 PLF (Power Load Factor)
  PLF = PPower/PIT
  式中PPower为供配电系统耗能,包括高压配电、变压器、线缆传输、转换开关、各级低压配电、UPS、谐波治理等设备的耗能。


  10.2 当前数据中心能效状况
  实际情况是,传统的没有刻意做节能设计的机房的PUE值普遍偏高,测量数值大都在3左右。图10.1是一个大型数据中心的数据中心能效测试数据,该数据中心设计标准符合TIA-942 IV级标准,IV级数据中心基础设施配置和运行的基本情况是:
  交流输入数量:二路;
  供电冗余;2N或2(N+1);
  需要全部计算机硬件有故障容错的双电源输入;
  连续制冷;
  不存在单点故障(不包括人为错误);
  每年电力环境引起的IT停机(实际值):0.4个小时
  整个数据中心系统的可用性:99.995%


  图10.1典型的IV级数据中心能效分布图
  从图10.1可以比较清楚的看到目前典型的数据中心电能分布情况,各子系统的具体能耗分布如下:
  

  图10.1是没有刻意进行节能设计和改造的符合TIA-942 IV级标准的特例。在我国根据当前可见到的各种类型的数据中心公布的节能数据综合来看,我国的数据中心的PUE值普遍在2.5以上,特别是传统的未经节能设计的高性能数据中心,PUE测量值普遍在3左右,这说明基础设施设备消耗的电能是真正被IT吸收并消耗的电能的2倍。

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