Emerson示范數(shù)據(jù)中心如何在能源成本中節(jié)約散熱成本
面對(duì)緊縮的預(yù)算、令人擔(dān)憂的碳排放量和居高不下的能源成本，首席信息官和 IT 經(jīng)理們正在為其耗電、熱敏的數(shù)據(jù)中心尋求節(jié)省開支、降低能耗并提高效率的方法。
2006 年，僅美國的數(shù)據(jù)中心就消耗了610 億千瓦時(shí)（度）電，相當(dāng)于 45 億美元的電量。美國環(huán)境保護(hù)署的一項(xiàng)研究預(yù)測，如果當(dāng)前的能源使用趨勢持續(xù)下去，美國的數(shù)據(jù)中心將會(huì)在 2011年消耗1000 億度電，這意味著年度電力成本達(dá)到74億美元，電力消耗將占美國全部的2.5 %。
創(chuàng)所未有。為了幫助該行業(yè)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，Emerson 已開發(fā)出能效邏輯（Energy Logic），即第一個(gè)針對(duì)數(shù)據(jù)中心降低能耗的整體解決方案。這一方案基于數(shù)量分析并強(qiáng)調(diào)從一開始就削減多余的熱負(fù)荷。Emerson 所推薦的對(duì)策能夠通過現(xiàn)有技術(shù)，使數(shù)據(jù)中心的能耗至少降低50%；此外，這些對(duì)策還能幫助全球的數(shù)據(jù)中心行業(yè)節(jié)約幾十億美元的能源成本。
為了推廣這一方案，Emerson 模擬了一個(gè)典型的5000平方英尺的數(shù)據(jù)中心的能源消耗。公司的工程師們仔細(xì)分析節(jié)能機(jī)會(huì)，對(duì)每一個(gè)對(duì)策帶來的節(jié)約進(jìn)行量化，并識(shí)別出一些系統(tǒng)的能耗降低對(duì)支持系統(tǒng)的消耗所產(chǎn)生的影響。
通過此次分析獲得的重要發(fā)現(xiàn)是：降低數(shù)據(jù)中心能耗的最好方法是從 IT 設(shè)備抓起，因?yàn)镮T 設(shè)備的節(jié)約“貫穿”著輔助的基礎(chǔ)設(shè)施。例如，在 Emerson 的數(shù)據(jù)中心模型中，服務(wù)器組件層次上節(jié)約1瓦特會(huì)直接節(jié)約另外的瓦特，總共就可節(jié)省瓦特。
根據(jù)分析，Emerson 已確認(rèn)出提高數(shù)據(jù)中心能源效率的十項(xiàng)策略，從 IT 設(shè)備和數(shù)據(jù)處理到輔助基礎(chǔ)設(shè)施，也包括冷卻系統(tǒng)。
Emerson的能效邏輯方法是一個(gè)有利于廠商的藍(lán)圖。能效邏輯推薦的所有技術(shù)在當(dāng)今都是可實(shí)現(xiàn)的，其中大多數(shù)可以通過技術(shù)升級(jí)逐步實(shí)現(xiàn)，從而最大限度地減少資本支出。此外，Emerson 模型還計(jì)算了十項(xiàng)策略中每一項(xiàng)的投資收益率/回收期，幫助各機(jī)構(gòu)就每一個(gè)具體數(shù)據(jù)中心的最有效技術(shù)做出更好的抉擇。
這些策略還帶來了更多的益處，即解除了當(dāng)今數(shù)據(jù)中心經(jīng)理所面臨的能源、冷卻和空間容量三大限制。在Emerson 數(shù)據(jù)中心模型中，能效邏輯十項(xiàng)策略的運(yùn)用實(shí)際上節(jié)約了2/3寶貴的高層空間、1/3不間斷電源（UPS）以及40%的精確制冷。
Emerson 能效邏輯十項(xiàng)策略
Emerson 推薦的旨在提高數(shù)據(jù)中心能效的十項(xiàng)策略分別是：
1. 低功率處理器：
當(dāng)今采用的處理器的典型熱設(shè)計(jì)功耗（TDP）平均為91瓦特。生產(chǎn)商擁有比標(biāo)準(zhǔn)處理器節(jié)約平均30瓦特的低壓型的處理器，但卻與高壓型有著相當(dāng)?shù)男阅堋H此一項(xiàng)可使整個(gè)數(shù)據(jù)中心的電力消耗減少10%。
2. 高效率電源：
采用同類最佳的技術(shù)可使電源的效率達(dá)到90%以上，并使數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電力牽引節(jié)約124kW，相當(dāng)于全部1127kW 的11%。請注意，某些電源在部分負(fù)荷下可能比其它狀態(tài)表現(xiàn)的更出色，而這些電源則是您的第一選擇。
3. 服務(wù)器能源管理：
滿負(fù)荷運(yùn)作的數(shù)據(jù)中心很少存在。如果沒有能源管理軟件，閑置的電力牽引會(huì)高達(dá)80%，但是啟動(dòng)能源管理后，這一數(shù)值會(huì)縮小至45%。這相當(dāng)于節(jié)約86kW電，或減少了數(shù)據(jù)中心8%的負(fù)荷。
4. 刀片式服務(wù)器：
由于多個(gè)服務(wù)器共享電源、冷卻風(fēng)扇和其它設(shè)備，刀片式服務(wù)器比同等的機(jī)架式服務(wù)器節(jié)約10%的能源。在分析中，Emerson 發(fā)現(xiàn)：當(dāng)20%的機(jī)架式服務(wù)器被換成刀片式服務(wù)器后，總體能耗降低1%。雖然這一節(jié)約并不算多，但是它很重要，因?yàn)樗梢允瓜旅娴诰劈c(diǎn)所探討的高強(qiáng)度設(shè)施發(fā)揮效用。
5. 服務(wù)器虛擬化：
由于服務(wù)器技術(shù)的優(yōu)化，虛擬化的應(yīng)用越來越多，從而增加服務(wù)器的虛擬化并減少所要求的物理服務(wù)器的數(shù)量。虛擬化可以為一個(gè)5000平方英尺的數(shù)據(jù)中心節(jié)約8%的電力牽引。
6. 高壓交流配電：
在大多數(shù)的美國數(shù)據(jù)中心中，不間斷電源（UPS）系統(tǒng)向服務(wù)器提供208伏的電力供應(yīng)。如果這一電壓能夠提高至240伏，那么服務(wù)器中的電力供應(yīng)將會(huì)以更高的效率運(yùn)作。高壓交流配電的采用可以節(jié)約最高達(dá)2%的能源消耗。
7. 冷卻最佳做法：
采用最佳做法，例如地板空隙密封、機(jī)架空位擋板的使用及避免冷熱空氣混合，可以節(jié)省開支。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）同樣可以被用來識(shí)別低效率和優(yōu)化數(shù)據(jù)中心氣流。僅采用最佳做法就可以將冷卻系統(tǒng)效率提高5%，而且?guī)缀鯚o須任何新技術(shù)的投資即可使整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能源成本降低1%。
8. 可變電容冷卻：
計(jì)算機(jī)房專用空調(diào)器（CRACs）采用更新的技術(shù)，例如數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)和可變頻率驅(qū)動(dòng)，可以在部分負(fù)荷的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)持續(xù)高效。在冷卻水為基礎(chǔ)的空調(diào)系統(tǒng)中，使用可變頻率驅(qū)動(dòng)可以使數(shù)據(jù)中心的能源消耗額外節(jié)約4%。
9. 高強(qiáng)度輔助冷卻：
數(shù)據(jù)中心能效的優(yōu)化要求傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心強(qiáng)度轉(zhuǎn)型為一個(gè)能夠支持更高強(qiáng)度的環(huán)境。這意味著一些冷卻負(fù)荷從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)房專用空調(diào)器（CRAC）單元轉(zhuǎn)向輔助冷卻系統(tǒng)，而這一系統(tǒng)能夠節(jié)約30%的冷卻成本。在 Emerson 分析中，每一機(jī)架12kW強(qiáng)度的20個(gè)機(jī)架使用高強(qiáng)度輔助冷卻，而其余 強(qiáng)度的40個(gè)機(jī)架采用傳統(tǒng)的室內(nèi)冷卻，那么整個(gè)數(shù)據(jù)中心的能源成本將降低6%。
10. 監(jiān)測與優(yōu)化：
冷卻控制系統(tǒng)能夠監(jiān)測數(shù)據(jù)中心的狀況并對(duì)多個(gè)單元的活動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而避免沖突。在 Emerson 分析當(dāng)中，由于系統(tǒng)層次上的監(jiān)測和控制，額外的1%的節(jié)約得以實(shí)現(xiàn)。
為了完善能效邏輯策略，Emerson 還介紹了能效計(jì)算器，使數(shù)據(jù)中心的專業(yè)人員能計(jì)算出其設(shè)備的能效，從而幫助他們確定一個(gè)性能和能耗的基準(zhǔn)。該能效計(jì)算器還可以測量時(shí)間進(jìn)度，優(yōu)化最具生產(chǎn)力的做法，并將進(jìn)度上報(bào)于管理層。
