以前，數(shù)據(jù)中心制冷設(shè)備中的水泵和冷卻器均為定速馬達驅(qū)動。在這種方案中，必須按照最高預期負載和最差（最熱）的室外環(huán)境條件配置馬達。但是，數(shù)據(jù)中心運行時通常只能達到其部分設(shè)計容量，而且其運行壽命的大部分時間都是在室外較涼爽的情況下度過的。因此，就采用定速馬達驅(qū)動的冷卻器和水泵而言，其馬達將在大部分運行時間里以高于所需的速度運轉(zhuǎn)。

水泵和冷卻器內(nèi)的變速驅(qū)動器

配備變速驅(qū)動裝置(VFD)和相應(yīng)控制裝置的水泵和冷卻器能夠降低其運轉(zhuǎn)速度和能源消耗，以適應(yīng)當前的IT負載和室外條件。這種能效提升隨運行狀況而變化，但可達到10%或更高，特別是數(shù)據(jù)中心不在滿負載條件下運行時，或在數(shù)據(jù)中心中的水泵或冷卻器采用冗余設(shè)計配置。水泵和冷卻器內(nèi)的變速驅(qū)動器可以看作是一種“自動容量優(yōu)化”形式。

使用變速驅(qū)動裝置所得到的效率提升也可以通過階段控制或多個定速水泵和冷卻器來實現(xiàn)。但是，這些系統(tǒng)可能需要進行大量的工程設(shè)計，且借此獲得的效率提升通常不到變速器的一半。

與定速設(shè)備相比，水泵和冷卻器內(nèi)的變速驅(qū)動器是額外的成本。對于某些季節(jié)性或間歇性應(yīng)用而言，這種額外投資所帶來的投資回報并不高。但是，對于那些全年不間斷運行的數(shù)據(jù)中心來說，投資回報期可能只需幾個月時間，具體情況視特定的數(shù)據(jù)中心而定。

容量管理工具——提高電源容量、冷卻能力和機架空間的利用率

大多數(shù)數(shù)據(jù)中心未充分利用電源容量、冷卻能力和機架空間。這種情況的主要表現(xiàn)是數(shù)據(jù)中心的平均運行功率密度低下；現(xiàn)代IT設(shè)備的功率密度范圍是每機柜5-20kW，典型的數(shù)據(jù)中心運行情況為每機柜3kW或更低。這種差異表明該數(shù)據(jù)中心的物理規(guī)格大大超出需求，其通風模式、氣流混合、配電線路及照明系統(tǒng)均超過實際需求。

數(shù)據(jù)中心經(jīng)常以低功率密度運行的主要原因是無法以一種可預測的有效方式管理電源容量、制冷能力和機架空間。將IT負載分散的結(jié)果就是導致電源和冷卻系統(tǒng)的效率降低。有效的工具和規(guī)則體系可以讓數(shù)據(jù)中心在高功率密度下運行，并具備以下效率優(yōu)勢：

氣流路徑縮短，導致更低的風扇功率

氣流混合機會減少，導致回風溫度較高

回風溫度較高，導致冷卻器效率提升

回風溫度較高，導致空調(diào)制冷量提高

配線長度縮短，導致配線和PDU損耗降低

同等電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施能夠帶更多的IT負載

除了在低功率密度下運行的問題外，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心運行時還有15%到50%的電源和冷卻“安全系數(shù)”。安全系數(shù)是IT負載與電源/冷卻設(shè)備額定功率間的最小容許百分比差值。考慮安全系數(shù)限是一種有意為之的過度規(guī)劃，用于避免因?qū)ο到y(tǒng)性能了解不確切而導致系統(tǒng)超載或過熱。事實上，考慮安全系數(shù)恰恰說明了對系統(tǒng)的無知。

安全系數(shù)會對數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的性能產(chǎn)生兩大影響。第一，使用安全系數(shù)顯著增加數(shù)據(jù)中心的資本成本，因為它迫使您購買和安裝無法使用的設(shè)備（容量）。第二，安全容限使得數(shù)據(jù)中心的運行效率無法達到負載曲線中的最高效率點，降低了數(shù)據(jù)中心的效率。

有效的容量管理系統(tǒng)包括一些工具和規(guī)則，能夠使數(shù)據(jù)中心以較高的密度和較低的安全容限（不影響安全性）運行。一個可行系統(tǒng)的優(yōu)勢在于除因功率密度較高（5-10%左右）實現(xiàn)資本節(jié)約外，整個基礎(chǔ)設(shè)施的電力效率應(yīng)為5%左右。能夠在給定電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施“承受范圍”內(nèi)運行更多IT設(shè)備的系統(tǒng)既可增加經(jīng)濟效益，又可提高電力效率。可以清楚地看到，在電源和冷卻系統(tǒng)承受范圍內(nèi)放入更多IT負載，進而增加的電力效率要高于數(shù)據(jù)中心的整體效率，也就是說在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心內(nèi)放置更多IT負載與將其放入到新數(shù)據(jù)中心相比，通常前者效率更高。

有關(guān)高效電源容量和冷卻能力管理系統(tǒng)原理及運行狀況的討論，請登陸www.apc.com/下載APC第150號白皮書數(shù)據(jù)中心的電源容量和冷卻能力管理。

圖1顯示了一個商用容量管理系統(tǒng)的示例：

機房布局工具——優(yōu)化機房布局，提高冷卻效率

數(shù)據(jù)中心內(nèi)的許多電力效率低下問題均源于整個系統(tǒng)內(nèi)電源和冷卻設(shè)備的配置方式。即使采用效率非常高的電源和冷卻設(shè)備，仍會經(jīng)常出現(xiàn)整體效率低下的現(xiàn)象。造成該問題的最大因素之一是冷卻設(shè)備和IT設(shè)備的物理布局。

針對效率優(yōu)化的機房布局應(yīng)具備以下特征：

盡可能縮短氣流路徑的長度，以降低風扇功耗

盡可能減小氣流阻力，以降低風扇功耗

IT設(shè)備排出的熱空氣在高溫狀態(tài)下直接回流至制冷設(shè)備內(nèi)，以最大限度地將熱量傳回制冷設(shè)備

空調(diào)的安裝位置應(yīng)使其所能提供的冷空氣是與附近的負載需求保持平衡

以上的一些要求可以通過制冷來實現(xiàn)設(shè)備基本設(shè)計（如列式冷卻）。但是，IT設(shè)備和空調(diào)的地板布局會極大的優(yōu)化制冷設(shè)備。最佳地板布局隨數(shù)據(jù)中心的具體情況而異，具體來說，它取決于機房的形狀和大小、機房內(nèi)的目標IT功率密度及其他場地特點。要設(shè)計出最佳的布局，一方面需要遵守相關(guān)規(guī)范，另一方面還必須進行復雜的計算。好在這些相關(guān)規(guī)范可輸入計算機輔助設(shè)計工具和計算也可交給計算機輔助設(shè)計工具自動完成。

圖2所示為用于優(yōu)化空調(diào)布局的數(shù)據(jù)中心布局工具示例。

新型架構(gòu)帶來的整體效率提升

將此改進型架構(gòu)的各個要素組合到一起后，與前文所述的傳統(tǒng)設(shè)計相比，其耗電量降低幅度達到40%。整個數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的效率（DCiE–GreenGrid聯(lián)盟確立的度量標準）是一條隨IT負載而變化的曲線，如圖3所示。

關(guān)于APC：

施耐德電氣旗下的APC,作為全球領(lǐng)先的關(guān)鍵電源與制冷服務(wù)提供商，為家庭用戶、辦公場所、數(shù)據(jù)中心以及工廠應(yīng)用環(huán)境提供業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品、軟件及系統(tǒng)。憑借其雄厚的實力、豐富的經(jīng)驗以及廣泛的施耐德關(guān)鍵電源與制冷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)APC可為用戶提供貫穿其生命周期的包括合理的規(guī)劃、全方位安裝以及維護服務(wù)的全面解決方案。通過不斷的創(chuàng)新，APC為關(guān)鍵技術(shù)和行業(yè)應(yīng)用提供超前的高能效解決方案。在2007年，APC被施耐德電氣收購，并與其旗下的MGEUPS成功合并成為施耐德的關(guān)鍵電源與制冷業(yè)務(wù)部門。2007年APC收入達到35億美元（24億歐元），全球擁有12,000名員工。APC解決方案不僅包括不間斷電源（UPS）、精密制冷產(chǎn)品、機柜、物理安全和設(shè)計、管理軟件，還包括業(yè)界最為全面的整合了電源、制冷與管理等解決方案的APCInfraStruXure架構(gòu)。施耐德電氣現(xiàn)擁有120,000名員工，業(yè)務(wù)覆蓋全球102個國家，2007年銷售額達250億美元（173億歐元）。欲了解更多關(guān)于APC公司的信息請訪問www.apc.com。所有商標歸其各自所有者。