基于数据中心机房的节能策略探讨

吴钢英

（武汉市劳动和社会保障信息中心 430015）

0 引言

在数据中心机房实际的结构布局中，能够实现最大程度节能的电力系统应当是由用户选用的信息化设备与相配套的空调系统，其通常占了约87%的比重[1]。经过相应的对比，UPS与相配套的配电供应系统和相应的照明系统自身具备的节能潜力是相对有限的。所有应当将对数据中心机房节能研究的主要集中于信息化设备与相配套的空调系统，与此同时应当对UPS和其相配套的电能供应系统与照明系统加大关注，从而可以获得一定程度的节能效果。网络互联形式的数据中心机房是为了能够满足互联网企业业务与数字信息通讯服务的实际需求而开发建设的实践应用基础布局设施，通过与互联网建立高速的连接方式，借助丰富的计算处理、存储操作与网络通讯等实践应用资源可以提供各种大规模与高质量的数字化基础服务与信息化增值服务。数据中心机房的相关业务量也不断加速增长，同时数据中心机房的总体能源消耗指数也相应的提高，这会导致数据中心机房开展业务的可持续性发展受到严重的限制，建立绿色、低碳、环保、节能与高效等理念对数据中心机房的建设进行改进与完善，在实际数据中心机房的合理规划设计中应该充分考虑到建筑场所本身、信息化设备、空调设备系统、电源系统等各方面的能源消耗状况，同时应该加大对机房布局、设备安装与气流组织等各项指标的关注程度。

1 数据中心机房节能的重要性

1.1 节能成为综合层面的问题

目前阶段我国能源资源显出非常短缺的状况，将在我国范围内开采生产的煤炭与水电能源资源的总量进行人均计算则我国的人均资源水平比世界的平均水平要低。我国能源消耗利用率为30%，与世界上发达国家相比相差10%，然而我国国内经济生产总值相对应的能源消耗程度相当于发达国家的两倍左右。能源资源的大量消耗会直接引起很多温室气体的产生，能够导致一系列自然灾害的引发，如温室效应、冰山融化、海平面升高、沙漠化恶劣与缺水旱灾等各方面的严重灾害[2]。所以能源资源和环境安全已经成为当前国际化社会相当关注的问题，节能减耗也已经成为关乎到国计民生、国家发展进程、国际综合竞争实力、能源资源合理利用与环境深度保护等各项重大问题。

1.2 建筑节能是重要环节

数据中心机房是建筑中重要的组成部分，建筑的能源消耗用于表示建筑使用相应能源消耗。因为社会经济快速发展与国家人民生活质量水平的不断提升，相应的建筑能源消耗量也随之形成迅猛增长的趋势，当前阶段下已经占据着全国总资源能源消耗量的30%比重，然而我国国内相关建筑的单位面积对应的资源能源消耗量是发达国家的两至三倍。鉴于建筑能源具有能源消耗量十分巨大的特点，从而建筑节能已经成为在全球范围内建筑界一致考虑后的共同选择。

1.3 数据中心机房能源消耗增长

对于数据中心机房的节能降耗应当尽快采取相应措施。根据对美国的相关调查资料显示，在全美国的发电量中有1.2%是提供用于数据中心机房的运作，这比例数据是相当之理想可观的。对于中国的实际情况，例如占有一万多片CPU的数据中心机房相应的电费总开支每天应为4.8万元，而每年的用电费用成本达到1700多万元，由此数据则可直接得知我国的数据中心机房能源消耗存在着严峻的问题。有一个专门对于信息化主管部门的专业调查数据显示，接近70%的受访问者相应的观点为，电力与制冷等相关问题是数据中心机房急需面临的实际问题。资源能源消耗量占据信息化建设预算的比重已经由8%上升至48%，美国3年以内的单纯能源消耗成本相当于设备购置成本，而欧洲国家3年以内的单纯能源消耗成本则是设备购置成本的两倍。

2 数据中心机房节能方案

2.1 使用高效节能的信息化设备

根据实际操作的相应数据分析统计，数据中心机房的信息化设备资源能源消耗基本上可以占据到整个数据中心机房总资源能源消耗量的1/3比重以上，然而信息化设备每节约到的一瓦电能，相应地可以使专门配套的供电系统与空调系统等整体全面消耗用电节约到2.84瓦的电能[3]，因此采用低能源消耗的信息化设备是解决数据中心机房节能的最基本措施。信息化设备的节能环节主要在降低服务器与存储器这两个方面的资源能源消耗上。要达到从真正意义上解决服务器相应能源消耗问题，还需要从最基本的芯片能源消耗入手，选用高端先进的芯片其相应节电的效果是十分理想的。另外服务器与存储器以及融合信息化系统是信息化设备节能措施的重要方法。美国环保机构的官方调查显示，数据中心机房的总消耗电量中有50%的比重是来自与服务器与存储系统的[4]。当前十分热门的科学研究趋势即为服务器的虚拟化技术，此种十分有效的技术方案可以有效地节省空间、电能与冷却系统资源。类似于服务器虚拟化的原理，存储器虚拟化也能够带来理想的效果，为数量比较少且体积尺寸比较大的存储器系统提供了更加大量的空间容量与更加高效的利用率，因此可以充分减少空间、电能与冷却系统资源等的消耗。利用存储器与服务器的虚拟化技术可以有效的增强节能存储模式。

2.2 采用高能效比空调设备

空调系统相对应的通风设备占据整个数据中心机房电能消耗量的38%以上，空调系统的节能问题也是重要考虑环节，使用高能效比的空调系统设备成为空调系统节能的关键所在。各种不同类型空调相应的能效比由高至低排列为，使用冷水机组集中式制冷方案的数据中心机房空调系统能效比大于五，而使用风冷式的数据中心机房空调系统能效比大于三，所以冷水机组集中式制冷方案的数据中心机房空调系统相对于风冷式数据中心机房空调系统节能效果要好[5]。

2.3 增强空调系统工作效率

⑴正确合理的机柜布置方式，如果机柜内部或者机架上面的相应设备是以前进风/后出风的方式实现冷却时，机柜或者机架的布置方式应当使用面对面式与背对背式。机柜或者机架以面对面式布置时会产生相应的冷风通道，背对背式布置时会产生相应的热风通道。由此便有助于各种设备的散热与节能效果，所以应当要求机柜或者机架的布置方式使用面对面式与背对背式，否则其它的布置方式可能会导致气流短路的现象从而不利于设备进行散热。

⑵风道不应当过于长，为了防止能量的浪费损耗，所以大型数据中心机房通常不会考虑空调系统的集中布置方案，应当以分散形式布置到相应设备的各个区域，从而为了缩短送回风道的距离。

⑶服务器机柜与网络连接机柜都使用带网孔式的门，相应的门应当尽可能具备高通孔率的特点，扩大相应的通风面积，有助于利于散热。

2.4 机柜动态智能散热

经过设置在数据中心机房与各个高负荷机柜内的温湿度传感器，对高负荷的机柜柜内温湿度实现动态监测，实时监测数据中心机房里面的每一台机柜相应的运作情况，不断调整数据中心机房的散热装置，有专门针对性地依据实际情况的散热需求，动态地进行冷却气流的提供[6]。这个问题相应的解决方案可以十分有效地帮助到用户将数据中心机房的散热消耗成本降低40%的幅度。在整个数据中心机房中的任意一台高负荷机柜前方位置的地板下方位置都预先布置好相应的可调整通风口，其相应的实际风量大小能够依据实际需要进行相应的有效调节。

2.5 降低预留空间空调消耗

节省数据中心机房空间是开展节能方案的一个重要环节，充分体现出配套建设投入的空调系统等相关设备的资源能源消耗节省程度。数据中心机房的规划设计一般都会考虑到其可扩展性与可分期性，二期建设甚至多期建设的数据中心机房可以进行相关的设置预留[7]，预留意味着用于进行扩展的数据中心机房相应面积暂且不放置信息化设备，而对信息化设备进行集中统一布置的处理，预留的相应机房里则就不需要配备上相应的电源与空调系统设备，从而能够取得有效减少用电量的效果。

3 结束语

数据中心机房归类标准的实际应用可以有效地简化数据中心机房节能方案的实际设计流程，能够以数据中心机房归类标准与节能方案作为建设根据，基于不同类型的数据中心机房应当采用相应的节能方案，为了达到数据中心机房能源消耗有效降低的目标，建设网络互联式的数据中心机房。数据中心机房归类标准不但能够实际应用于网络互联式的数据中心机房规划建设，也能够适用于其他各种类型的通信机房的实际节能方案设计中，有很大适用空间。

[1]陈朝学.数据中心机房节能策略[J].科技信息，2008（29）.

[2]何士爽.绿色互联网数据中心机房节能方案[J].电信技术，2012（3）.

[3]杨根发.数据中心机房节能分析[J].电信技术，2012（3）.

[4]朱应国.数据中心机房高可靠性建设研究与探讨[J].科技咨询，2009（33）.

[5]杜文京.数据中心机房场地维护与节能方法的应用[J].轻工科技，2012（5）.

[6]乔栋.数据中心机房节能减排技术研究与实践[J].电信工程技术与标准化，2011（6）.

[7]金国刚，党倩，祝唯微.可信绿色智能数据中心机房建设的研究与思考[J].电力信息化，2011（3）.