數(shù)據(jù)中心如何變得更加環(huán)保

　　數(shù)據(jù)中心使用大量電力為其數(shù)千臺(tái)服務(wù)器供電。 從數(shù)據(jù)中心的位置到服務(wù)器機(jī)架的放置，數(shù)據(jù)中心管理者可以采取多種措施來提高數(shù)據(jù)中心的電源使用效率(PUE)。

　　數(shù)據(jù)中心的 PUE 定義為輸送到數(shù)據(jù)中心的總電量除以 IT 組件使用的電量。 該值越低，數(shù)據(jù)中心的能源效率越高。 當(dāng)然，采購可再生能源顯然是第一步。 盡管如此，其他方法，例如提高進(jìn)氣溫度、優(yōu)化電力輸送以及在正確的時(shí)間使用正確的系統(tǒng)，都可以有助于打造更加綠色的數(shù)據(jù)中心。

　　在較高溫度下工作

　　使用傳統(tǒng)空氣冷卻機(jī)制時(shí)，進(jìn)入服務(wù)器的空氣(入口溫度)由機(jī)房空調(diào) (CRAC) 維持。 數(shù)據(jù)中心空調(diào)的使用方式對(duì) PUE 計(jì)算影響最大。 減少空調(diào)用量可顯著降低 PUE，從而降低 OPEX 成本。 在世界各地，許多數(shù)據(jù)中心都將入口溫度保持在過低的水平。 數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商可以通過將入口溫度提高到制造商建議的最大值來減少電力使用。 最近對(duì) 400 多名 IT 專業(yè)人員和數(shù)據(jù)中心經(jīng)理進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，入口溫度范圍很廣，這表明大多數(shù) IT 管理員將入口溫度限制在制造商的“最高”限制以下。

　　從源頭捕獲熱量

　　CRAC 是優(yōu)化以降低總體 PUE 的最重要變量。 特別是在使用液體冷卻解決方案時(shí)，數(shù)據(jù)中心的 PUE 可以顯著降低。 雖然數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施可能需要修改或添加，但長(zhǎng)期節(jié)省的運(yùn)營成本將超過初始成本。

　　液體冷卻

　　CPU 和 GPU 的液體冷卻可以顯著減少數(shù)據(jù)中心 CRAC 單元的需求以及周圍空氣流動(dòng)的需求。 有幾種不同的方法可以使用液體冷卻來減少強(qiáng)制風(fēng)冷的需要。

　　直接芯片(DTC 或 D2C)冷卻

　　此方法將冷液體傳遞到熱 CPU 或 GPU 上。 由于液體在消除和傳輸熱量方面比空氣更有效，因此 CPU 或 GPU 可以保持在其熱設(shè)計(jì)功率 (TDP) 范圍內(nèi)。 當(dāng)擴(kuò)展到大中型數(shù)據(jù)中心的數(shù)千個(gè)系統(tǒng)時(shí)，這可以帶來顯著的節(jié)省。

　　后門熱交換器 (RDHx)

　　機(jī)架的后門包含液體和風(fēng)扇，可在空氣進(jìn)入數(shù)據(jù)中心之前冷卻服務(wù)器排出的熱空氣。 熱液體在返回?cái)?shù)據(jù)中心 CRAC 之前需要冷卻。 這種液體冷卻方法使數(shù)據(jù)中心的空氣溫度保持較低，減少了對(duì) CRAC 的冷卻需求，從而減少了數(shù)據(jù)中心所需的電量。

　　浸沒式冷卻

　　通過浸入式冷卻，整個(gè)服務(wù)器(或服務(wù)器組)浸沒在介電液體中。 液體分子與熱 CPU、GPU 和其他組件的緊密接觸是冷卻服務(wù)器的有效方法，因?yàn)樾枰獜姆?wù)器上拆下風(fēng)扇。 在沉浸之前必須對(duì)服務(wù)器進(jìn)行一些小的修改。 整個(gè)服務(wù)器機(jī)架可以通過這種方式冷卻。

　　熱通道和冷通道

　　如果數(shù)據(jù)中心的熱通道和冷通道是分開的，則使用 CRAC 可以節(jié)省大量電力。 當(dāng)設(shè)計(jì)熱通道和冷通道時(shí)，進(jìn)氣和排氣不應(yīng)混合，從而使數(shù)據(jù)中心冷卻運(yùn)行更有效。 為了充分冷卻，需要安裝成排的機(jī)架，使機(jī)架的后部彼此相對(duì)，形成熱通道。 因此，設(shè)計(jì)節(jié)能數(shù)據(jù)中心時(shí)一個(gè)重要的最佳實(shí)踐是擁有熱通道和冷通道。

　　優(yōu)化電力輸送

　　交流電到直流電的轉(zhuǎn)換需要產(chǎn)生一定的熱量。在數(shù)據(jù)中心輸入交流電源時(shí)，需要將系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換為直流電源。每次轉(zhuǎn)換都會(huì)損失能量，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心效率低下。更有效的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致在轉(zhuǎn)換過程中浪費(fèi)更少的能量，熱量是必須從系統(tǒng)中去除的副產(chǎn)品。

　　鈦電源是最有效的選擇，提供96%的電源效率。鉑金電源的效率略低，為94%。黃金電源提供92%的低效率。當(dāng)涉及到電源的輸出范圍時(shí)，電源的效率不是線性的或平坦的。大多數(shù)電源在其額定容量的上范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，都能以最高效率運(yùn)行。這意味著提供400瓦功率(50%容量)的800瓦電源的效率將低于提供同樣400瓦輸出功率(80%容量)的500瓦電源。

　　綠色能源來源

　　數(shù)據(jù)中心的能源對(duì)其碳足跡有最顯著的影響，并為環(huán)境帶來最大的好處。針對(duì)商業(yè)客戶的可再生能源項(xiàng)目包括通過公用事業(yè)、第三方電力購買協(xié)議(PPA)或可再生能源信貸(REC)進(jìn)行發(fā)電。由數(shù)據(jù)中心擁有或控制的分布式可再生能源生產(chǎn)是最理想的。但是現(xiàn)場(chǎng)可再生能源并不總是能滿足數(shù)據(jù)中心的能源需求。幸運(yùn)的是，清潔電網(wǎng)能源可以增強(qiáng)這一點(diǎn)。隨著電池技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模的擴(kuò)大，現(xiàn)場(chǎng)部署的能源存儲(chǔ)解決方案也越來越有效，成本也在下降。

　　重新考慮選址標(biāo)準(zhǔn)

　　大型數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本很高。例如，單個(gè)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心可能需要100兆瓦的電力來保持服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施按預(yù)期運(yùn)行(足夠?yàn)?0,000個(gè)美國家庭供電)。此外，雖然電子設(shè)備消耗了數(shù)據(jù)中心消耗的大部分能源，但冷卻這些電子設(shè)備以保持工作溫度可能會(huì)消耗40%的設(shè)施能源。

　　建筑成本包括土地價(jià)值和建筑成本。建筑價(jià)格因地理或地區(qū)而異。與建造住宅或辦公樓不同，數(shù)據(jù)中心的位置有一些獨(dú)特的要求，需要考慮“綠色”并交付商定的服務(wù)水平協(xié)議(sla)。氣候、能源定價(jià)、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、水成本和網(wǎng)絡(luò)帶寬成本等因素都會(huì)影響數(shù)據(jù)中心位置的選擇。

　　數(shù)據(jù)中心對(duì)世界經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。現(xiàn)代生活的許多方面都依賴于數(shù)據(jù)中心，為了提供每個(gè)人都使用的服務(wù)，數(shù)據(jù)中心消耗的電力比以往任何時(shí)候都多。雖然CPU每瓦的工作量不斷增加，但需要降低數(shù)據(jù)中心的總體功耗。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商可以采取以下幾個(gè)行動(dòng)。這些措施包括在較高的溫度下運(yùn)行系統(tǒng)，配置數(shù)據(jù)中心的冷熱通道，以及采購綠色能源。數(shù)據(jù)中心只需采取幾個(gè)步驟就可以降低PUE，從而在未來幾年內(nèi)降低運(yùn)營成本并減少二氧化碳排放量。

　　作者：Michael McNerney

      來源：千家網(wǎng)