鑒于剛剛過去的十月份被數(shù)據(jù)中心業(yè)界宣傳推廣為節(jié)能宣傳月(Energy Awareness Month)，同時世界能源日(World Energy Day)也于10月22日正式舉行，能源效率問題再一次成為了許多數(shù)據(jù)中心管理人員所備受關(guān)注的話題。雖然對于跨諸多行業(yè)的專業(yè)人士來說，能源效率都是一個相當重要的考慮因素，但對其真正引起高度重視的還當屬數(shù)據(jù)中心市場——尤其是云計算供應商、托管服務(wù)公司和其他IT服務(wù)提供商，他們正在快速開放多租戶數(shù)據(jù)中心(簡稱MTDC) 。

正是由于上述這些企業(yè)組織所面臨的激烈的競爭壓力，迫使大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心，配套設(shè)施和MTDC們必須保持極高的能源效率。在本文中，我們將為廣大讀者諸君概述這些類型設(shè)施所面臨的一些獨特的能源方面的挑戰(zhàn)，然后還將為大家介紹最新的不間斷電源系統(tǒng)(UPS)，空氣密封保持解決方案和節(jié)能器如何幫助降低于電力消耗相關(guān)的運營費用，同時還不削弱可靠性和靈活敏捷性。

MTDCs常見的能源效率挑戰(zhàn)

為了滿足嚴峻的能效要求，MTDC以可能產(chǎn)生一些顯著性的挑戰(zhàn)的方式保持著其運行，這些方式包括：

極端的操作溫度。大多數(shù)MTDC供應商所支持的客戶均廣泛采用了虛擬化和刀片服務(wù)器。雖然這兩種技術(shù)都極大地提高了數(shù)據(jù)中心的計算密度，但它們也在較小的空間內(nèi)產(chǎn)生了巨大的熱量。分散這些熱量可能是相當困難且成本代價昂貴的任務(wù)，其需要通過借助高密度和耐高溫的基于機架的配電單元(PDU)。

冷卻效率低。托管在老建筑中的MTDC通常依賴于所謂的“混亂的”空氣分配方法來將操作空間的溫度保持在可接受的限度范圍內(nèi)。在這樣的冷卻方案中，在服務(wù)器機房周圍的計算機機房空調(diào)(CRAC)單元泵出大量的冷空氣，冷卻IT設(shè)備并幫助同時將熱服務(wù)器所排出的熱廢氣朝向設(shè)施的返回管道推動。然而，通過允許熱空氣和冷空氣的混合和再循環(huán)，混亂的空氣分配策略也降低了冷卻效率，并提高了電費成本。

低UPS負載。為了保持可靠性，許多MTDC采用冗余UPS或2N架構(gòu)，其中多個單元在部分負載下操作運營，因此如果一臺設(shè)備發(fā)生故障或需要維護，則其他設(shè)備可以快速補償。盡管這種部署有助于防止停機中斷，但是其同時也降低了能量效率，因為輕負載的UPS浪費了更多的功率，并且會比完全負載產(chǎn)生更多的熱量。

最大限度地提高能源效率的最佳實踐方案

MTDC運營商們有多種選擇來應對這些和其他方面的效率挑戰(zhàn)。新一代復雜的UPS可以幫助他們提高效率，而不會影響可靠性。這種設(shè)備有兩種基本類型：

可變?nèi)萘磕K化UPS。許多雙變換UPS現(xiàn)在包含多個電源模塊。最先進的類型還允許數(shù)據(jù)中心可變地加載這些模塊。因此，不是將負載均勻分布在所有低層模塊上，而是可以讓企業(yè)組織完全加載一個或多個模塊，并使其他不需要的模塊處于待機狀態(tài)。如果硬件發(fā)生故障或其他問題導致負載要求突然跳躍，則UPS可以自動并立即激活備用模塊。最終結(jié)果是實現(xiàn)了在正常條件下的更高的效率，更好的機械可靠性，而當發(fā)生問題時又能夠保持連續(xù)的正常運行。

多模式UPS。可變的、模塊化UPS僅在雙轉(zhuǎn)換模式下工作，而多模式UPS提供兩種工作模式。在正常操作中，UPS以高效節(jié)能模式運行，但如果電源條件超出預定容差，它們會自動立即切換到雙轉(zhuǎn)換模式。當電源質(zhì)量恢復到可接受的水平時，UPS自動切換回節(jié)能模式。

雖然今天的雙變換UPS的效率通常超過94%，但多模式的效率則能夠高達99%，即使在更輕的負載下也是如此。因此，他們?yōu)镸TDC客戶提供了低運營成本和高可靠性的最終組合。一些多模式UPS還具有內(nèi)置諧波抑制能力。諧波是數(shù)據(jù)中心的電壓或電流波形中的失真，通常來自非線性負載，如服務(wù)器、變頻驅(qū)動器和熒光燈。如果得不到妥善的解決，諧波可能降低能量效率和可靠性，被可能會縮短成本昂貴的電氣設(shè)備的使用壽命。

在過去，關(guān)注諧波的數(shù)據(jù)中心運營商們不得不將寶貴的場地地板空間用于專門的減災技術(shù)。但在今天，他們可以選擇使用配備諧波降低技術(shù)的多模式UPS。具有此功能的舊器件設(shè)備只能在雙轉(zhuǎn)換模式下減少諧波，但更新的最先進的UPS模型可以減少諧波，在節(jié)能模式下執(zhí)行功率因數(shù)校正和平衡負載。

使用節(jié)約裝置

雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)中心將繼續(xù)依賴CRAC，但CRAC的確占用了數(shù)據(jù)中心寶貴的占地面積，同時維護成本高，并且是能源消耗的大頭。因此，MTDC業(yè)主們越來越多地部署更小的CRAC， 將其遷入機架行或完全消除它們，或僅將其用作更節(jié)能的冷卻技術(shù)(例如節(jié)能器)的備份。

有兩種基本類型的節(jié)能器：

水方面的節(jié)能器：充分利用寒冷的室外溫度來冷卻在冷卻系統(tǒng)的封閉冷卻回路中的液體。

空氣方面的節(jié)能器：將服務(wù)器所排出的熱廢氣泵出數(shù)據(jù)中心，并借助來自戶外的空氣實現(xiàn)自然冷卻。根據(jù)許多專家的研究顯示，盡管這類節(jié)能器在北緯的寒冷地區(qū)的采用時最有效，但是空氣方面的節(jié)能器在一天中的至少一部分時間段的確是實用的選擇，即使是在溫和或溫暖的氣候條件下。

MTDC使用哪種節(jié)能器取決于諸多變量因素，例如其所處的地理位置位于何處以及是否使用液體冷卻，但幾乎每家MTDC都將受益于節(jié)約器所提供的“免費冷卻”。

一套綜合全面的冷卻解決方案

通過部署一套策略來組織，管理和保護IT設(shè)備，MTDC運營商們可以顯著降低其冷卻成本。對于更加強化的解決方案，在密封結(jié)構(gòu)中組織封閉式服務(wù)器機柜的密封解決方案，可捕獲熱廢氣，并將其排放到CRAC或其他冷卻系統(tǒng)，然后將冷卻空氣直接輸送到服務(wù)器設(shè)備的進氣口。運營商們還可以使用集成的電源管理軟件來管理具有智能PDU和UPS系統(tǒng)的虛擬環(huán)境，從而提高效率。

以這種方式組織和控制空氣流顯著提高了冷卻效率。例如，為了補償再循環(huán)排氣的影響，熱通道/冷通道密封方案必須經(jīng)常將回風冷卻至55°F(12.78℃)。然而，基于密封遏制的冷卻系統(tǒng)完全隔離回風，因此它們可以在更暖的65°F(18.34°C)條件下安全地輸送供應空氣，可以顯著降低與冷卻相關(guān)的能源消耗。

作為其所帶來的一個額外的好處，空氣密封遏制解決方案通過保護服務(wù)器免受由排出的熱廢氣引起的熱關(guān)機，從而提高了可靠性。它們還通過賦予設(shè)施操作人員更大的自由度，來以最適合其需要的任何方式定位服務(wù)器機架，而不是在熱通道/冷通道配置需要的剛性對齊，均勻布置的行中提高了靈活性。

將所有這些有效措施結(jié)合在一起

那些將能效問題視為優(yōu)先考慮要素的運營商們可以獲得許多好處。 通過使用更高效的UPS、空氣密封解決方案和節(jié)能器可以幫助MTDC業(yè)主們減少功率浪費并緩解冷卻負載，同時提高可靠性和靈活性。 我們期待借助“節(jié)能宣傳月”的推廣，能夠幫助MTDC運營商們了解如何利用這些優(yōu)勢來幫助企業(yè)實現(xiàn)長期的業(yè)務(wù)成功和增長機會。

關(guān)于作者

本文作者Ed Spears是北卡羅來納州羅利的伊頓關(guān)鍵電源解決方案部門的產(chǎn)品營銷經(jīng)理。 他在電力系統(tǒng)行業(yè)擁有36年的經(jīng)驗，在UPS系統(tǒng)測試，銷售，應用工程和培訓方面有豐富的經(jīng)驗，同時還具備在電信，數(shù)據(jù)中心，有線電視和寬帶公共網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的電源質(zhì)量工程和營銷 方面的工作經(jīng)驗。