確定數據中心所需的電源容量與關(guān)鍵負載

不論何種規模的數據中心，在準備提高其環(huán)境容量前，都必須首先進(jìn)行需求評估。需求評估基本可以確定由IT設備負責的業(yè)務(wù)應用的可用性需求?？梢詫r(shí)間不緊迫或分批處理性質(zhì)的業(yè)務(wù)流程的負載功率和空調系統設置為“N”配置，沒(méi)有內部冗余提高可用性。時(shí)間緊迫的工作可能需要關(guān)鍵組件系統中有某種程度的冗余，使用“N+1”拓撲結構的配置。每個(gè)關(guān)鍵系統元件都有一個(gè)冗余設備，這樣如果某個(gè)單元出現故障，系統仍然 可以維持IT 關(guān)鍵負載的正常運行。要求絕對可用性 (7x24) 的最關(guān)鍵數據中心應用環(huán)境應使用2N拓撲結構， 這樣關(guān)鍵系統就擁有完全冗余。雖然某個(gè)關(guān)鍵系統會(huì )出故障，但是另一系統會(huì )保持負載的正常運行。這也提供 了某種程度的可同步維護性，可以在另一系統承擔負載時(shí)對該系統進(jìn)行維護。

無(wú)論實(shí)際UPS系統設計是何種配置(N、N+1、2N)，其核心問(wèn)題都是如何為關(guān)鍵負載提供充足電力并對其進(jìn)行冷卻，必須得到很好解決。對所需容量估計不足可能會(huì )導致將來(lái)被迫中斷電力以增加容量，而估計過(guò)高則會(huì )導致額外的初始安裝成本以及高額的運行維護費用。

確定支持數據中心所需的電源功率容量

大多數數據中心都位于大型建筑物內。建筑物的一部分會(huì )專(zhuān)門(mén)作為數據中心或數據機房，本文介紹的確定電源功率的步驟會(huì )有助于估計這部分建筑所需的電源功率。在計算功率容量需求時(shí)，穩定狀態(tài)功率和峰值功率之間 的差值十分關(guān)鍵。有關(guān)電源功率變化原因的詳細信息，可登陸www.apcc.com/cn參閱完整版APC第43號白皮書(shū)“數據中心和網(wǎng)絡(luò )機房中的動(dòng)態(tài)電源功率波動(dòng)”。如果所安裝的空調系統、制冷機或備用發(fā)電機等關(guān)鍵組件需要共用或需要為數據中心之外的設施提供負載，估算系統容量需要咨詢(xún)工程師進(jìn)行更為全面而復雜的分析。

圖1說(shuō)明了電力容量在數據中心各種負載間的典型分配比例。該細分圖假設數據中心的面積為5000 平方英尺(465 平方米)，初始穩定狀態(tài)關(guān)鍵負載為50 kW，未來(lái)穩定狀態(tài)負載再加50 kW。假定制冷系統為直接膨脹(DX)式，并且市電電壓為480伏交流電。

關(guān)鍵負載

不論是單機架環(huán)境還是完整規模的數據中心，正確規劃數據中心的第一步就是確定要為其供電并提供保護的關(guān) 鍵負載大小。關(guān)鍵負載是指構成IT業(yè)務(wù)架構的所有IT硬件組件：服務(wù)器、路由器、計算機、存儲設備、通信 設備等等，還包括保護它們的安全系統、消防和監控系統。這個(gè)過(guò)程首先需要列出所有這些設備，包括它們的銘牌額定功率、電壓要求以及是單相設備還是三相設備。然后必須調整銘牌信息以反映預期的真實(shí)負載。銘牌功率需求是指該產(chǎn)品在美國新產(chǎn)品承諾實(shí)驗室(Underwriter’s Laboratory)要求的最壞情況下的功率消耗數值，在絕大多數情況下，該值遠遠高于預期的運行功率水平。著(zhù)名工程咨詢(xún)公司和電源制造商的研究顯示，大多數IT設備的銘牌額定值至少超出實(shí)際運行負載33%。美國國家電氣標準(NEC)和類(lèi)似的國際規范組織都 已認識到這一事實(shí)，允許電氣系統設計者累加預期負載的銘牌數據，再乘以不同的系數，來(lái)估計并非所有設備都滿(mǎn)負荷運行的情況。另外，還可以使用高級估算器。諸如此類(lèi)的計算器收集了各家制造商的功率消耗數據，并進(jìn)一步指定不同的設備配置。

在A(yíng)PC官方網(wǎng)站上，IT專(zhuān)業(yè)人員可以根據“品牌”配置服務(wù)器的典型機架構造。該工具在后臺運行，可以累加給定服務(wù)器配置內每個(gè)組件的已知功率需求。例如，如果用戶(hù)指定某臺服務(wù)器，就會(huì )要求在此框內記錄CPU的數量和其他詳細信息。用戶(hù)輸入信息后，UPS選擇器會(huì )計算機架所需的總功率。工具還包括了有關(guān)制造商推薦的輸入電壓和電源插頭的重要信息。

有了組成關(guān)鍵負載的預期組件列表，通過(guò)使用估算計算器就可以得到基本負載。對于計算器中沒(méi)有列出來(lái)的IT設備以及消防、安全和監控系統的功率需求，應使用下列步驟：

累加預期負載的銘牌功率。如果設備上沒(méi)有列出功率，可以將電流(安培)和設備電壓相乘得到VA值，該值近似等于設備消耗的功率。

將預期的VA數乘以0.67以估計關(guān)鍵負載的實(shí)際功率(以瓦計)。

將這個(gè)數字除以1000就得到預期關(guān)鍵負載的千瓦級(kW)負載數值。