摘要：在本文中，我們將與廣大讀者朋友們共同探討新興的數據中心需求的新概念，即關于數據中心的能效和散熱優化以及現代化的最佳實踐方案方面的議題。

現代數據中心已然發生了革命性的改變。進而對云計算、大數據和基礎設施的效率提出了新的要求。這種革命性的變化是由越來越多的必須依賴于更多數據中心的基礎設施的用戶和數據所驅動的。隨著私有云技術和數據的快速增長在許多技術領域(物聯網)中引領潮流，使得正確的數據中心優化技術從未像現在這般變得如此重要。

IT管 理員們必須了解如何控制其資源，與業務需求保持一致，并創造更高的效率。最為重要的是，圍繞著工作負載方面所產生的新的挑戰。有鑒于上文所提及的這一切，您企業的數據中心打算如何創造符合現代業務需求的效率水平呢?您是否知道數據中心的需求究竟發生了什么樣的變化呢?您企業的工作負載是否合規?如何通過扎實的最佳管理實踐方案來建立起業務部門和最終用戶的信心?

在本文中，我們將與廣大讀者朋友們共同探討新興的數據中心需求的新概念，即關于數據中心的能效和散熱優化以及現代化的最佳實踐方案方面的議題。

數據中心的環境正在經歷著一場變革。其操作管理員們的當務之急是要在確保滿足更多的業務需求的同時，仍然保持最佳的效率水平。讓我們來看一個例子——在全球范圍內，數據中心的功耗一直在增長。事實上，根據美國自然資源保護委員會在2015年發表的一份報告顯示，到2020年，預計全美數據中心的電力消耗將增長到每年約1400億千瓦時。這相當于50個發電廠的年產值，使得全美企業每年的電費賬單超過130億美元。而隨著越來越多的企業將他們的資產納入數據中心，良好的數據中心管理變得非常重要。

數據中心管理員們不僅要努力削減成本，同時還要努力減少管理開銷，并提高基礎架構的靈活性。

通過使用智能且可擴展的平臺，企業組織可以減少資源分配，提高云服務的利用率。而且良好的數據中心平臺能夠為您的數據中心消耗更少的能源，并削減基礎設施成本打造堅實的基礎。作為回報，這顯然能夠為您的企業帶來更多的現金流。

在本文中，我們將主要討論以下關鍵主題，希望為您企業數據中心更加高效且經濟地運行提供參考借鑒：

提升能源利用

創造冷卻效率

打造提升效率的最佳實踐方案

此外，我們還將探索克服冷卻、能源效率、甚至設計挑戰的更好的方法。

日益增長的數據中心需求和管理效率

隨著圍繞云計算和融合技術的不斷向前推進，數據中心環境將需要支持這些平臺。數據中心資源利用率也將直接受到影響。IT管 理員們必須努力確定其資源當前分配的位置以及如何對其進行優化。最為重要的是，他們必須意識到可能直接影響整體數據中心優化的新技術。

日益增長的數據中心利用率、機架密度和物聯網(IoT)

隨著企業越來越專注于更快地將其產品推向市場，提高效率和創新，以及全球人口與移動設備的高度聯系，物聯網的發展預計將呈指數級的增長。

據思科估計，到2020年，全球物聯網將包括500億款與互聯網連接的對象，而互聯網用戶將達到41億，而2015年的數據則為30億。另外，到2020年，全球將有263億款網絡設備和連接，高于2015年的163億。

簡而言之，沒有哪個行業不會受到這一數字化轉型大趨勢的影響。在這種情況下，數據中心已然成為了任何行業或市場非常重要的一部分。

與數據中心對計算能力和機架密度日益增長的需求齊頭并進的是：為了遵守當前環境法律的相關規定，企業數據中心必須滿足相應的能效目標。而對數據中心的能源效率有影響的項目包括服務器硬件的設計(產生較少的熱量)、更智能的電源管理產品、改進的環境冷卻控制工具、數據中心監控工具等等。

另外，數據中心管理員們還需要面對諸如運營和升級成本等其他問題。在綠色網格聯盟近期針對歐洲數據中心的使用情況所進行的研究報告中，能效和運營成本是數據中心中最常見的需要改進的領域。此外，對于未來成本(43%)和硬件更新成本(37%)預測的難度被認為是開發資源效率型數據中心的首要挑戰，同時還包括難以達到環境監管目標這一挑戰(33%)。

未來需要智能化的產品

如上所述，在不久的將來，機架功率密度和能源效率將成為數據中心業界最為關注的問題。

為了克服這些挑戰，并為將來做好準備，數據中心管理員們必須部署智能化的技術。

電力和能源方面的考慮

根據AFCOM最新的數據中心報告顯示，70%的受訪者表示，在過去3年里，其數據中心的功率密度(每臺機架)均有所增加，其中甚至有26%的受訪者表示這一增長是極其顯著的。由于當前的企業對于數據中心服務的依賴性很大，故而冗余和正常運行時間成為了大家共同關心的問題。今天和未來三年的冗余功率水平都有相當穩定的趨勢。例如，該報告顯示，至少有55%的受訪者所在的數據中心均已經擁有并將繼續擁有N + 1的冗余水平。同樣，不超過5%的受訪者所在的數據中心目前擁有或將擁有2(N + 1)的冗余電源系統。大多數情況下，數據中心管理人員將至少使用一種冗余級別的電源。

為了成功維持更高的功率密度，確定功率需求，并監控數據中心的功率使用情況是非常重要的。隨著業務的發展和技術的進步，資源需求將會呈現波動，所以數據中心切記不要采用將會對您企業的業務有電源供應能力有限制規定的體系架構。當涉及到電力和能源時，請務必考慮以下幾點：

電力監控和電網的多樣化

冷卻集成

支持N + 1或更高功率冗余的系統

能夠實現高能效設施的技術

值得注意的是，鑒于業界目前對于數據中心對當今“綠色環保”文化環境影響的關注，許多數據中心技術正在密切關注如何提高其冷卻和功率效率方面。數據中心正在使用變頻電機取代恒速泵和風機，這些電機能夠更加精準地滿足冷卻需求。他們還將投資于智能化，自動化的方式來配置和運行他們的冷卻機組，包括發電廠響應數據層和數據中心建筑外部的溫度和濕度。

記住，這不僅僅關乎數據中心基礎設施的效率，整個數據中心建筑也可以被認證為環境友好的建筑設施，包括數據中心操作運營空間。新型的冷卻和能效技術可以幫助組企業實現相關的LEED認證/ BREEAM認證，這是當今數據中心設備所能獲得的最高效率標志之一。這些效率系統可以在先進的能源計量、低排放材料、室內照明和優化能源性能領域達到12-20的評分。

冷卻方面的注意事項

與電力需求一樣，在新的數據中心時代，冷卻需求同樣也是一大關鍵性的考慮因素。隨著數據中心的密度越來越高，散熱對于保持運營效率是至關重要的。根據AFCOM數據中心報告顯示，58%的受訪者目前運行并將繼續運行至少N + 1冗余的散熱系統，其中18%的受訪者所在數據中心目前運行N + 2的冷卻冗余架構。這意味著您企業應該尋找允許第IV層操作的技術，因為它們在冗余系統中不存在潛在的故障點。

這個理念很簡單，即：“測量、改進、維護和發展”。這意味著企業需要持續的使用相關工具，以便可以清楚地監控到數據中心的效率。數據中心的效率遠遠超出了電力的范圍。

隨著機架熱密度接近，并逐漸增加到5kW以上，整體冷卻優化技術能夠提供諸如密封遏制系統，具有增強的密封特征的機柜和節能的計算機機房布局等方法。請注意，冷卻能源效率低下將使得數據中心暴露出如下問題：

冷熱空氣分離不良，導致冷卻效果降低

空氣通過機柜泄漏，導致熱空氣循環回流到設備入口，而不是流入CRAC單元

氣流障礙物阻礙冷卻氣流的流通

為了應對這些挑戰，新型的通道密封遏制系統解決了散熱管理的問題，提高了數據中心運營效率和回收損失的功率。確保良好的氣流控制和冷/熱通道密封是至關重要的。高效的通道控制以及良好的操作環境管理，確實可以幫助數據中心保持環保意識。此外，市場調研機構Gartner公司的分析師Dave Cappuccio表示，通道密封遏制可以將空氣流量和冷卻效率提高10%。

通道封閉遏制方案通過將熱/冷通道或管道熱空氣從機柜中封閉起來，提供冷熱排氣的物理分離，所述機柜具有便于以期望的均勻溫度向設備進氣口供應冷空氣的“煙囪”。熱通道密封遏制或管道機柜提供類似的結果。在空氣流通管理中，服務器機房內的冷熱空氣的分離是使冷卻系統效率最大化的第一大關鍵步驟。一旦實現了氣流分離，對冷卻系統進行大范圍的調整，從而降低了運行成本并提高效率。 成功的氣流管理也增加了“自然冷卻”的時間。

您企業有沒有考慮過“自然冷卻”?您是否知道“自然冷卻”是ANSI/ASHRAE/IES標準90.1-2013所推薦的“除低層住宅建筑外的建筑物的能源標準”冷卻方案呢?你是否還知道自然冷卻有助于節約能源能源，并可能成為所有數據中心環境中的標準元素呢?

Gartner公司對于自然冷卻散熱的定義：其就像任何用于降低冷卻系統能耗的技術或者通過使用數據中心外部的空氣或水的溫度來冷卻數據中心的效果設備的方法一樣。一般來說，其是通過對于空氣和水方面的省煤器的使用。至此，空氣方面的省煤器有兩種工作方式。主要的是，省煤節能器使用直接的新鮮空氣冷卻，通過過濾(并可能調節)外部空氣的溫度來冷卻數據中心。在寒冷的氣候條件下，甚至會被熱空氣排出，以免太冷。空氣側的省煤器也可以在沒有直接空氣進入數據中心的情況下工作，而是通過從較熱的內部空氣向較冷的外部空氣進行熱量的傳遞。

請注意，部署高效的冷卻系統有很大的優勢。根據2010年的一項研究顯示，100%采用自然冷卻的數據中心所具備的優勢包括對于空調設備的節省和每月運行空調的電費的節省。而且，還有助于您數據中心設備和基礎架構更高效地運行。

優化數據中心不僅可以幫助您企業重新獲得對于寶貴資源的控制權，還可以幫助您的管理員規劃未來。

最佳實踐方案總結

數據中心將一直不斷發展壯大。新的技術也將不斷影響您企業如何部署資源，優化工作負載，甚至整合云計算。

考慮到這一點，綠色網格組織在一系列虛擬圓桌會議上舉辦了相關的討論會，會議討論了其在歐洲的最新研究狀況，并分析了影響數據中心能效、監測工具和IT領導者們所面臨的提高能源效率的壓力等一系列因素所帶來的主要趨勢。趨勢顯示：業界仍然有很多提升效率的機會亟待把握，并且很多業內人士都愿意使數據中心更加優化。他們的研究表明：

88%的受訪者表示，其數據中心是他們所在企業承擔社會責任(CSR)戰略的重要組成部分。

但是，將近一半(43%)受訪者表示他們在數據中心設計和運營方面并沒有制定明確的能效目標。

此外，只有29%的企業能夠完全量化其數據中心對環境的影響。 (盡管這些企業所面臨的來自所在國家和歐盟決策者改善環境可持續性方面的壓力越來越大)。

以下是該圓桌會議的重要結論：97%的數據中心監測(包括能源效率)可以得到改善。

考慮到上述這一切，讓我們快速瀏覽一些有助于您企業數據中心現在和未來實現更高效運行的最佳實踐方案吧。

1、氣流管理

在您企業數據中心的機房內將冷熱空氣進行隔離，以增加冷氣流流經設備。指定可在設備周圍提供完整的前/后密封的機柜，以最大限度地提高設備的空氣流通量。這通常需要在機柜內使用額外的一組擋板，用于開放式機架空間的下檔板和機柜底部的擋板。在機房內指定隔離冷熱空氣的具體方法。有三種基本解決方案：機柜頂部的“煙囪”，用于排出機柜內散發的熱排氣;熱通道密封解決方案(圍繞熱通道構建的機箱);或冷通道密封解決方案圍繞冷通道建造的圍欄。

2、去除更高功率/熱量密度的障礙

消除關鍵氣流設計的限制，為實現更高的功率密度和熱密度敞開了大門。高密度數據中心具有強大的空氣流量管理設計和實踐方法，其中機柜可以作為供應和回風之間的完全隔離的屏障。這種隔離是通過結合配件來實現的，如機柜下方填充擋板，設備安裝區周邊的密封空氣設備和地磚切割毛刷密封墊圈，以及消除從機房返回的空氣進入天花板吊頂返回機房空間的一款系統。這樣的系統將包括具有密封墊的堅固的后柜門;以及機柜和天花板吊頂之間運行的垂直排氣管。在這種結構中，無需再依賴于多少空氣可以通過一個單一的多孔地磚進行推送，并且在操作機房的任何地方都沒有加熱的空氣，以防止將冷空氣送到該機房的任何地方。由于熱密度的增加超過了地面空氣輸送實際可達到的水平，而不會形成超寬的冷通道，可以由此完全消除高架活動地板，操作機房可以借由墻壁格柵或者天花板而充滿大量的冷空氣。

3、跟蹤機架條件和環境變量

對環境變量進行持續的跟蹤將有助于創建更高效 的機架設計。一些服務器會產生更多的熱量，而另一些可能需要消耗更多的功率。通過查看哪些系統正在占用哪些資源，管理員們可以更好地定位其環境，以獲得最佳使用。使用能夠讓您數據中心查看基礎架構的散熱和環境性能的解決方案。使用這些工具，企業可以更好地決定如何構建其機架基礎架構。此外，我們還推薦使用可以為您企業提供圍繞環境密封機柜，高效的網絡和服務器機柜，甚至支持抗震保護的設計技術。所有這些都有助于提高了數據中心的效率、彈性和冗余水平。

4、電力監測

始終保持對于您數據中心操作環境功耗情況的檢測。該理念不僅是要準確的知道使用了多少電力，而且要使環境變得更有效率。根據要求尋找節約電力的方法。例如，某些功率較大的機架可能需要更高效地分配，從而節省功耗和成本。而且，隨著數據中心空間問題的日漸凸顯，亟待尋找能夠支持空間周期升級的系統。尋找具有更高熱/功率密度的設備，同時仍然使用相同的數據中心空間。

5、冷卻監測

就像對電力資源的消耗一樣，對于冷卻狀況的監測也很重要。這可以概括為服務水平協議(SLA)的一部分，或者企業也可以人工手動監控冷卻狀況。根據ASHRAE指南跟蹤入口溫度和不斷變化的設備規格是關鍵。確保IT系統保持最佳運行將有助于對于環境變量的控制。此外，企業還需不斷探索新的冷卻系統，這有助于支持云系統，新的融合水平和快速發展的商業模式。

6、監視正常運行時間和狀態報告

定期檢查各個系統的正常運行時間報告，并注意各個系統的狀態。匯總報告將幫助管理員們更好地了解操作環境的執行情況。此外，管理人員們可以根據數據中心報告系統提供的狀態報告進行效率提升方面的方案修改。

7、關于新型氣流管理和HVAC優化系統的預算開銷

例如，使用管道式排氣系統，HVAC系統產生的每一點冷空氣都必須通過服務器。

送風和回風之間的唯一途徑是通過服務器傳遞熱量，所以不會有浪費。

標準熱通道/冷通道數據中心無需旁路也無需過度配置。

緊耦合和液體冷卻解決方案的效率要求是基于對具有大量旁路空氣,本質上低效的數據中心所進行的比較,以及由于整個機房內的壓力和氣流的極度變化而導致冷卻的過度調配。由于傳統的空氣傳遞依賴于通過接近的穿孔入口地磚，所以冷卻能力提供公式不得不計劃向機房中的最低空氣流量點提供足夠的空氣，導致了通常200-300%的過度配置，進而導致了大量的旁路空氣浪費。當冷空氣所供應的具體領域不再成為問題，以及100%的空氣必須通過服務器時，也就不再需要這種過度的供應，因此也就不會再有浪費了。

優化的數據中心有助于支持融合和云計算等技術的最佳運行，現如今的企業將不得不將其數據中心基礎設施提升到一個新的水平。新型的散熱技術和電源系統旨在創造一個更加健康的數據中心系統，能夠順應新趨勢的發展而不斷變化。好消息是：數據中心業界正在實施更多的技術，以實現更靈活的機架和操作空間結構。借助自動化，細分機架、轉移電力/冷卻變得更加容易，并能夠實現更好的環境控制機制。 在部署這些技術時，請務必尋找具有以下所有特性的制造商：

具備能夠解決未來數據中心設計和解決方案相關技術的專業知識

具備定制化的功能，以滿足您企業獨特的設施要求

具備全球性制造、可用性和服務支持，無論您的數據中心位于何處，都可以放心的依靠他們