現如今，盡管IT業界的各種新興技術可能正發生著各種突飛猛進的快速變化，但每家數據中心仍然需要依賴電力資源的消耗來維持其運行能力。故而，數據中心運營商們仍然需要通過更新電源使用、冷卻和電氣設計方案，來提高數據中心的運營效率。

針對數據中心的能耗

即使當前的整個數據中心行業掀起了整合物理資源，并將部分的IT功能遷移到場外異地的新趨勢，但為數據中心內部的各種設備供電仍然是一項不變的、且成本代價高昂的需求。而與此同時，盡管業界對于能源的需求并沒有改變，但持續減少能耗的方法仍一直在持續的演變著。

在本文中，作者Robert McFarlane將為我們廣大讀者諸君介紹一系列控制冷卻成本的方法，其中包括最近受到廣泛關注的密封遏制(containment)的方法。但是，通往更高效的數據中心運營的最重要一步可能是簡單地確定基礎設施使用的功率，并搞清楚相關的功率到底被用在了哪些領域。這方面的監控和測量工作常常被忽略了，但是這恰恰是發現低效率癥結的關鍵，然后才可以通過采用諸如以更高電壓運行服務器和更新UPS不間斷電源基礎設施的方法來加以解決。

相信在參閱了本文之后，或將有助于您企業采用現代化的、信息更為全面的方法來解決數據中心供電的老大難問題。

數據中心更高效的電源使用策略

數據中心頭號最重要的需求無疑是電力資源。即使是最有效率的能源之星評級的服務器也需要消耗電力資源，而大多數支持基礎設施也是如此。電力資源是一種昂貴的商品，而且其成本價格還在不斷上漲變得更高，因此數據中心在運營過程中的電力節省無論是在企業財務方面還是在環境保護方面都是有意義的。

傳統上，冷卻系統一致是數據中心所運行的基礎設施中最為低效的部分，僅次于電力使用中的計算設備。近年來，主要的冷卻改進已經顯示出了節能的能力，并且幾種冷卻改進方案已被業界所廣泛采用。而與此同時，在電氣設計中，也已經取得了同樣重要的進步，但大多數技術進步并不是眾所周知的，因此這些新技術的采用普及速度也較慢。而數據中心通過同時利用冷卻和功率技術的改進，可以實現最大幅度的能耗減少。

隨著新的系統和設計技術逐漸發揮其功效，新的最佳實踐方案也開始走到最前列。故而數據中心管理人員們需要更好地了解管理其基礎設施及其處理，存儲和網絡系統的重要性。原因很簡單：它們需要節省電費賬單。對于某些企業組織而言，還可能來自于其對于環境保護的企業負責。通過遵循最佳實踐方案，購買節能型硬件，安裝或升級到最新的電源和冷卻設備，以及對數據中心的所有元素實施恰當的管理，大多數企業組織均可以大幅降低能耗，并提高效益。

測量功率使用，以實現更高的效率

即使到了提高能源效率的理念已經深入人心的今天，大多數數據中心的管理人員對于他們的設施到底使用了多少電力資源仍然并不清楚。

綠色網格組織是一家幫助企業組織節省能源，并履行環保責任的組織，該組織開發了兩項衡量和追蹤節能工作有效性的指標：電源使用效率(PUE)和數據中心基礎設施效率(DCIE)。兩者計算的都是數據中心的所有設備所使用的總功率與計算設備所使用的功率之間的比率。總功率包括計算機、空調和中央機械設備、不間斷電源(UPS)和布線損耗、照明、甚至直接支持數據中心的辦公室所消耗的電力資源。

PUE是用總功率除以計算所消耗的功率得到的比值。運行效率最高的數據中心的PUE值可達1.2至1.5。但不幸的是，大多數數據中心的PUE值仍然在2.5到3.5的范圍內。

DCIE是PUE的反比，即用計算所消耗的功率除以總功率，并且其表現形式為百分比。低PUE數值要比其等效的DCIE比例更令人印象深刻，這可能部分的解釋了為什么PUE目前已經成為業界更加公認的測量效率的方法。

但是，無論數據中心是通過采用PUE還是DCIE來測量其能源效率，都需要獲得進行計算所需要的具體數據，而這在大多數數據中心的操作運營中都是缺乏的。有時，是緣于企業的數據中心建筑與其他建筑共用同一電表，或者是因為電費帳單直接被寄到了企業的會計部門，或者兩個原因均有。由于缺乏有用的數據信息，故而很難了解您企業之前的努力實現的成效如何，以及節能措施如何能夠幫助您數據中心進一步提升效率。

監控功率的使用當然是提高效率的一個重要步驟，但在數據中心的支持和計算系統中，有許多需要優化的領域。例如，無論數據中心所使用的技術類型如何，掌握一臺服務器何時不再被使用了，都絕對有助于實現能耗的最小。這需要更為復雜的監控，而不僅僅是看看總的用電量，并會帶來一系列數據中心基礎設施管理產品的開發。這些產品包括了從單個電源板上監視工作負載的應用程序到能夠跟蹤每款電氣和機械設備乃至計算硬件的系統，以及維護庫存記錄，提供變更控制和布線文檔記錄。

借助冷卻技術節省電力資源的消耗

一旦數據中心通過監測和測量電力使用情況奠定了基礎，那么就到了其提高能源效率的時候了。數據中心在其運營中應該已經遵循了一系列重要的冷卻基礎知識了，例如熱通道/冷通道機柜配置、用沖裁板填充未使用的機架空間、堵住活動地板的空氣通風孔、并清潔舊電纜以改善空氣流量。所有這些步驟措施都有助于減少能源的浪費，但采用更新的技術可以節省更多。

另一種方法是密封遏制(containment)。 通過將冷進口的空氣供應給設備，或供應給設備所排出的熱的廢氣，使冷卻得到改善，增加了空調的容量能力并且節約了能源——所有這些僅僅是通過在熱通道或冷通道周圍添加屏障。 但是當您數據中心采用密封遏制措施時，請務必注意遵守最新的國家消防協會標準的要求。 千萬不能堵住噴頭或氣體系統的接口。

根據美國采暖，制冷和空調工程師協會的TC 9.9標準，將設備入口溫度提高到75至80華氏度(24至27攝氏度)之間也可以節省大量的電力資源。而如果您的數據中心采用了使用密封遏制的方法的話，這將變得更加有效。

在冷卻設備上使用變頻驅動器(VFD)是另一種提升能源效率的方法，該方法將冷卻考慮與更新的電氣設計技術相結合。設置適當的傳感器(溫度、壓力、速度和濕度)的驅動頻率。這反過來，能夠控制風扇、轉速壓縮機、水泵、冷卻機組和冷卻塔的速度，以符合實際的需要。當電機轉速降低時，能量消耗急劇下降;將VFD與電子換向電機(electronically commutated motors)相結合，可以節省更多。此外，借助變頻器，您數據中心可以以較低的總功耗持續運行冗余冷卻。這是一個真正的雙贏局面。

提高能源效率的電氣方面的考慮事項

還可對數據中心的電力基礎設施進行其他方面的更改，以降低能耗。

計算機電源在較高的電壓下(例如，在208伏電壓而不是120伏電壓情況下)能夠更有效地運行，甚至大多數傳統硬件可以自動感測。在機柜運行三相電路(特別是高密度的機柜)通常是提供208 V電源的最有效的方式，并且還為負載增長提供最大容量。208 V電路需要兩相導線，但通過運行只有一個額外的導線運行一款三相系統的所有三相導線，將獲得三條208 V電路。如果您數據中心仍需要幾條120 V電路，還要安裝第四條中性導線。在現有數據中心，為208 V接線新機柜，并升級剩余機柜的機會正在出現。

即使是更高的效率，加上簡化的操作，也可以通過使用歐洲415 V / 240 V電源標準獲得(通常稱為“400伏”)。這個標準在四根電線上為設備提供240 V的電源(相同的三相電線加上一個美國標準的208 / 120 V系統中性線)。計算機電源在240 V比在208 V條件下更有效地運行，但歐洲的配置更多的優勢在于其能夠更容易的相位平衡。相位平衡需要重新插入負載，將它們從一個相位遷移到另一個。這在240 V電壓下更容易執行，其中的負載移動一次只在一個相導線，而在208 V電壓下，則需要移動三個相位的其中兩個，直到達到一個平衡的組合。

使用一個可擴展的UPS基礎設施也可以有助于減少能耗。這種方法盡可能只提供所需要的電力資源量，但其可以隨著電力負荷的增加很容易地實現擴展。可擴展的UPS系統讓您數據中心得以能夠根據實際需求增加容量，無論是通過插入額外的模塊的形式或是通過軟件控制解鎖額外的內置容量。通過將讓UPS容量與實際負載相匹配，您數據中心能夠始終保持在UPS負載曲線最有效的部分運行。這在2N冗余架構設計中尤為重要。

另一種備用電源系統是飛輪UPS。在該裝置內部是一個沉重的、不斷旋轉的輪，其存儲動能，而不是使用電池來存儲電能。當公用供電電源發生故障時，電力繼續產生，直到飛輪減速，這通常需要20到45秒的時間。飛輪有時與電池一起使用，以最小化電池消耗。這在經常發生短時間的電源中斷的地方特別有用，因為電池的使用壽命會因為多次的放電和再充電而降低。

數據中心的運行不能沒有電力，但通過良好的設計和周密的管理，數據中心可以消耗更少的電力資源。