淺析能耗分析系統在數據中心節能降耗中的應用-安科瑞潘麗

摘要：數據中心的能耗問(wèn)題從未像今天這樣引起行業(yè)、全國甚至全世界的關(guān)注。在未來(lái)相當長(cháng)的時(shí)間內，數據中心能耗分析優(yōu)化不僅是數據中心重點(diǎn)研究對象，同時(shí)也是運維管理的重點(diǎn)難點(diǎn)。本文簡(jiǎn)述了數據中心節能的意義，重點(diǎn)介紹了常用的數據中心節能措施，并以北方某數據中心為例說(shuō)明常用的數據中心措施的優(yōu)點(diǎn)。首先對數據中心能耗結構進(jìn)行分析，然后根據一線(xiàn)運維人員工作經(jīng)驗重點(diǎn)對除IT設備以外的兩大能耗較多的系統進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：數據中心；節能；空調暖通；能耗優(yōu)化

隨著(zhù)數據中心規模不斷變大，數據中心的IT設備、電力設備、暖通設備耗電量、耗水量在急速增加。綠色數據中心的概念正成為一個(gè)數據中心條件。PUE是衡量一個(gè)數據中心能耗的關(guān)鍵指標，低PUE值得數據中心不僅給企業(yè)節省大量運維成本，同時(shí)也體現了數據中心運維人員管理、技術(shù)的高水準。目前，全球先進(jìn)數據中心PUE值在1.5以下，而我國許多數據中心宣傳PUE值在1.8左右，實(shí)則達到2.5。這反映出我們在數據中心的節能方面還有很多工作要做。

根據我國數據中心業(yè)內調查統計，一個(gè)面積在1000m2的機房，在沒(méi)有采取能耗優(yōu)化的情況下，其每年的用電量基本都在1700多萬(wàn)kWh左右。

從數據中心電力消耗來(lái)看，數據中心屬于高耗能產(chǎn)業(yè)。在中國實(shí)行數字中國的今天，數據中心逐漸成為城市建設、發(fā)展中不可或缺的角色，我們期待著(zhù)國內同行從業(yè)者努力將PUE值降到無(wú)限接近1。

數據中心主要耗能源

影響數據中心能耗的因素有很多，其中空調暖通設備是主要的因素，同時(shí)也是容易實(shí)現能耗優(yōu)化的領(lǐng)域。但數據中心的其他領(lǐng)域例如供配電設備(UPS電源不間斷設備、變壓器、母排等)、日常照明、消安防設備、建筑結構體本身熱輻射等。

2.1供配電設備對數據中心能耗的影響

數據中心的耗電量巨大，其中以UPS因電感產(chǎn)生很大的諧波，所以會(huì )有較大的電力損耗。提高UPS效率是數據中心在節約能耗方面需要研究的地方[1]。UPS效率不是一個(gè)恒定值，它隨負載變化而變化。如圖1所示，UPS效率隨負載增加而提高。當負載在0%~30%時(shí)，UPS效率極低，所以一般不建議UPS在此區間內運行；當負載在30%~70%時(shí)，UPS效率由85%上升到90%。當負載在70%~100%時(shí)，UPS效率恒定在90%左右。所以建議UPS負載穩定在80%左右效果較好。目前在建大部分數據中心都采用多臺較小容量UPS并聯(lián)而不是單臺較大容量，UPS優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：首先可以確保其中一臺UPS出現故障的情況下可以由其余承擔其負載，確保了數據中心用電安全。其次，可以使UPS工作容量在30%以上，使得UPS效率增加，減小UPS損耗。

圖1 UPS工作效率－負載率曲線(xiàn)

2.2空調暖通設備對數據中心能耗的影響

據美國采暖制冷與空調工程師學(xué)會(huì )(ASHRAE)技術(shù)委員會(huì )9.9(簡(jiǎn)稱(chēng)TC9.9)統計報告顯示，數據中心各部分的用電量分布大致如圖2所示。

圖2 數據中心用電量分布

由圖2可知，空調制冷系統能耗在數據中心所有系統中占比第二，達到31%，是UPS能耗占比的約3倍，因此，空調制冷能耗優(yōu)化空間較大、成效較快、節約成本較多。大部分企業(yè)將數據中心的能耗分析優(yōu)化集中在了空調制冷這一領(lǐng)域，優(yōu)秀的空調制冷能耗分析優(yōu)化方案可以很大降低數據中心能耗和PUE值。

安科瑞能耗統計分析（能源管理）解決方案

4.1概述

建立高效的能耗監測管理系統，對建筑各類(lèi)耗能設備能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數據進(jìn)行統計和分析。能夠合理的確定各區域建筑能耗經(jīng)濟指標及績(jì)效考核指標，發(fā)現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動(dòng)節能的意識。

①　搭建數據中心智慧能源管理系統的基本框架，對各個(gè)用能環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；

②　排碳數據化：通過(guò)系統可實(shí)現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實(shí)現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實(shí)現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各個(gè)功能區能耗對比，實(shí)現能耗排名，增強工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進(jìn)行綜合的分析、統計、打印和查詢(xún)等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營(yíng)管理部門(mén)提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時(shí)查詢(xún)，并根據采集數據進(jìn)行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統信息化、自動(dòng)化水平。

4.2平臺部署硬件選型

5結語(yǔ)

近年來(lái)，我國大數據產(chǎn)業(yè)保持著(zhù)良好的發(fā)展勢頭。運用大數據管理企業(yè)、治理國家提升了企業(yè)、政府的管理能力，大數據的發(fā)展、應用已經(jīng)上升到國家戰略高度。隨著(zhù)大型數據中心不斷地發(fā)展，其內部結構越來(lái)越復雜、設備功率越來(lái)越大。因此，無(wú)論從企業(yè)管理運營(yíng)成本還是環(huán)境保護角度出發(fā)，我們都應該在現有條件下提出一套節能方案，實(shí)現最大化節約能源。數據中心節能應該貫穿數據中心的整個(gè)生命周期，應該根據不同階段、不同設備狀況提出不同方案。

數據中心節能不是一蹴而就的，而是經(jīng)過(guò)在運維一線(xiàn)摸索、實(shí)驗才可以得到的。這種節能的思想應該滲透到運維人員每一次操作、每一個(gè)角落，才能做到真正的節能。