近期的“商業建筑能源消費調查”(CBECS)顯示,與商業建筑沒有數據中心的相比,有數據中心的商業建筑,有著更密集的運算,需要更多的冷卻能力與電力 能源(每平方英尺消耗)。 這并不意外,因為數據中心需要不間斷運行,這就意味著無論是對冷卻系統,還是電力系統都需要持續運行。
能源消耗的規模可能更令人震驚,據估計,數據中心空間消耗的能源是標準辦公空間消耗的100-200倍。 隨著數據中心發展需要越來越多的電力能源,面臨的壓力就是考慮節能設計措施,從而降低運營成本、能源消耗。
新標準
鑒于日益對能源消耗的降低的關注,ASHRAE最近制定了“數據中心能源標準”90.4(2016)標準。90.4委員會主席羅恩?賈爾金(Ron Jarnagin)表示:“能源消耗在過去并不是數據中心的首要關注的任務,那時的業界人士將首要關注點放到風險管理上。”
90.4是旨在與90.1標準(除低層住宅樓宇之外的建筑物能源標準)協同工作的標準,該標準主要針對數據中心的能效要求。該標準是一個以性能為基準的設計標準,提供機械負荷(MLC)和電氣損失(ELC)的設計元件。進行MLC和ELC的計算,然后與不同氣候地區標準中的最大允許值相比較。一旦計算值不超過標準允許范圍,則符合90.4標準。Jarnagin說。
“90.4標準主要針對”建立數據中心的能源效率的最低要求:設計、施工和運行維護計劃,并利用現場或非現場可再生能源“而制定,適用于:
a)數據中心各系統;
b)新增數據中心各系統;
c)改造數據中心各系統
雖然新標準適用于新的和現有的數據中心,但它缺乏對如何設計或改造數據中心的具體要求。 這是因為它是一個參考標準,它不提供強制性要求,如氣流速率或設備類型等,更加側重于更靈活的、更少約束的性能方法,Jarnagin說。 “我們非常努力地制定這個標準,盡力在不阻礙數據中心創新發展的同時,提供與節相關的標準。”
冷卻系統的選擇:
創新在數據中心領域是喜聞樂見的,制造商不斷的推陳出新,提供多種不同類型的更少消耗能源的冷卻設備。 某電氣冷卻產品營銷經理David Roden表示:“目前在數據中心蒸發冷卻設備(CREC)使用率最高。 ”通過采用CREC冷卻系統將部分電源消耗轉移到IT 上,這將使數據中心運行更有效率,從而有助于降低降低功耗使用效率[PUE].“
(備注:蒸發冷卻器好比是一個大風扇,將熱空氣抽到濕水墊上。當濕水墊中的水蒸發時,空氣就被冷卻,并被推出。溫度可通過調節冷卻器氣流來控制。蒸發冷卻器是根據它在一分鐘內可改變的暖冷空氣的量(CFM)以及它們運行所需要的能量來評級的。蒸發冷卻在干燥的環境下性能最好,相對濕度越低,水分就越容易從墊中蒸發。)
具有節能裝置的運行模式的高效率DX系統也能用,這使得數據中心能夠構建出非常低的PUE,并且在數據中心室內看不見水。同時,還有其他新的多聯機組具有節能器運行模式,使我們能夠部署冷水系統,這些冷水系統的效率非常高,比采用冷卻塔的傳統系統使用的水量要少得多。“
盡管服務器冷卻技術受限于位置,需求以及可靠性方面的因素,目前的主流依舊使用免費冷卻(包括蒸發與直接使用外部空氣)。“還有實現免費冷卻的新技術和方法,如服務器浸沒冷卻,地下或海洋,但這對大多數數據中心來說都不實用。”
Arctigo新型低速通風(LSV)空氣冷卻器是降低能源消耗的另一種方法,LSV原理是通過調節空氣流通模式來預防因壓力變化、高空氣流動速度和熱島效應等相關的物理現象,也就是說,在低速通風冷卻數據中心,控制的是空氣可用性,而不是空氣壓力。低速通風空氣冷卻器是專門為服務器機房冷卻設計的。Seifert說:“這種方式制冷 超低能耗,與傳統技術相比可降低能耗多達 35–40%.避免高空氣速度導致的熱點,此外,由于LSV位于服務器機房外面,使訪問變得更加便捷安全。”
盡管目前有很多新的冷卻技術可用,但CRAC(風冷精密空調)依舊是數據中心基礎設施的重要組成部分,Roden指出,優化這些空調將是重中之重。 “較舊的CRAC可以通過監控管理軟件來控制濕度,但是隨著ASHRAE對濕度控制的標準的放松,運維經理可以通過升級軟件,控制空調參數來降低能耗。 通過使用新的基礎設施監控管理軟件與工具,該軟件可以自動完整數據中心CRAC溫度設定值與氣流的走向,從而有效提高冷卻效率。
其他冷卻方式
除了更換或優化冷卻設備之外,還有許多其他方法可以提高現有數據中心的總體能源效率。 Roden說,這些策略中的許多都是廉價的,對日常操作的干擾很小,可以解決數據中心大約80%的能源浪費。“
這些包括實施數據中心基礎設施管理[DCIM]解決方案,通過監測能耗來提高電力利用率,冷卻能力和機架使用率; 安裝高效UPS系統; 使用變頻器[VFD]來改進對HVAC功能的控制; 并關閉未使用的設備,這是一個經常被忽視的基本步驟。“
其他節能方式:用于機架中的盲板,阻擋氣流;并安裝各種形式的氣流遏制系統,以確保冷空氣進入機架,同時盡可能快速收集熱氣流。 “在服務器機房內安裝新的溫度監測系統時 ;建立冷卻系統控制(基于既定的溫度設定值),使得冷卻設備與控制系統共同工作, 增加或實現空氣輸送系統的變速; 調整溫度設定值更接近ASHRAE指南中的較高值,例如標稱72°-75°F.(22—24℃)
這些方式投入后會在幾個月后就收到成效, “此外,許多地方的當地公用事業都推出獎勵計劃來幫助抵消這些成本。”
隨著越來越多的數據中心運行商希望降低能源消耗,了解這些需求的的供應商將會根據這些需求推出越來越多適應市場的節能產品。
事實上,供應商是最了解數據中心需求,他們了解各種技術,產品和工具,并了解如何將其更好的應用于現有的數據中心。了解何時改造,如對現有數據中心增加氣流遏制系統,變頻器、空氣節能器等,以及適時推出專業的服務(對數據中心進行效率評估或優化冷卻系統)以及后續運維服務等。
綜上所述,現在是為數據中心提供能源解決方案的最佳時機。