| 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。 |
10.3 数据中心基础设施能效低下是传统设计造成的
数据中心从诞生到现在已经有40多年的历史，在这漫长的发展过程中，数据中心技术也历经了翻天覆地的变化和进步，而能耗问题是最近几年才提出的，在此之前数据中心的规划设计和广大工程技术人员从来没有刻意的从系统的角度对节能降耗问题做过深入的研究，也可以说数据中心高能耗问题是采用传统设计理念和建造技术的必然后果。
传统IT技术、供电和散热技术的局限与低效是能效低下的根本原因，如表10.1所示
表10.1传统数据中心中IT技术和供电、散热技术的相似之处
10.4 设备容量利用率低下是数据中心基础设施能效低的主要原因
在数据中心机房基础设施能效低下的各种因素中，设备容量利用率低是最主要的。
（1）设备利用率低是数据中心机房基础设施主要特征之一
在数据中心机房基础设施中，供电和制冷设备普遍存在着在低于额定容量下工作的现象，原因有以下四个方面：
第一：IT实际负载低于系统设计（统计）容量，一般来说实际负载是系统设计（统计）容量的70%；
第二：出自可靠性的考虑，设计和设备选用时有意使用过度规划的组件，以提供安全余
量（20-25%的降额 ）；
第三：同样出自可靠性的考虑，通常对关键的环节或可靠性薄弱的设备采用容错冗余配
置，当采用2N配置时，设备实际的输出容量又降低50%；
第四：考虑到在生命周期内要适应负载的多样性、不确定性和可能出现的扩容需求，规划设计时通常要过度规划配电系统容量，典型的配电环节和各级开关的过度规划量大致为30% 到100%。
（2）设备损耗类型及与负载量的关系
设备的损耗有三种类型，如图10.2所示。
图10.2三种损耗比例及其与负载量的关系
第一种：空载损耗：损耗值与设备额定容量有关，损耗百分比随着负载的减少而增加；
第二种：比例损耗：损耗的百分比不变；
第三种：平方律损耗：损耗百分比与负载电流（包括谐波电流）的平方成正比。
表10.2是数据中心机房基础设施各种设备在额定值负载情况下的典型电能损耗。
表10.2在额定值负载情况下各种设备的典型电能损耗
设备的运行效率实际上就是输送给负载的功率的百分比。第三种损耗虽然随着输出电流的增加会降低输送给负载的功率的百分比，但这部分损耗主要表现在主电路输入输出导线和开关器件上，数值很小。第二种损耗的百分比与负载无关，所以不会随着输出负荷的增加而影响输送给负载的功率的百分比。只有第一种损耗的损耗百分比是随着负载的增加而减少的，所以输送给负载的功率的百分比会随着负载量的增加而增大，换句话说，就是工作效率会随着输出负载的增加而提高。以UPS设备为例，图10.3和图10.4给出了这种关系。
图10.3中表示的是UPS设备自身损耗和传送给负载功率的比例，当负载量达到设计额定值的90%时，虽然设备的比率损耗和平方率损耗都有所增加，但传送给负载功率的百分比可达91%。当负载量只有设计额定值的20%时，虽然设备的比率损耗和平方率损耗都减少了，但是由于设备空载损耗并没有随着负载的下降而减少，所以传送个负载功率的百分比只有75%。把自身损耗和传送给负载功率的比例按纵坐标表示出来，就是典型的当前UPS设备的效率曲线。
图10.4更直接地反映了数据中心机房基础设施用电效率DCIE和能效比PUE与实际负载的关系。图10.4说明了这样一个事实，在机房基础设施不做节能改造的情况下，只要提高容量利用率，就可改善系统的PUE值。
以上分析的结论是显而易见的，即提高容量利用率是提高设备运行效率的关键。
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