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导致数据中心效率低下的五大因素

2012/11/21 10:25:51 作者：UPS应用来源：UPS应用
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　　　　　数据中心消耗的电力实际上只有约30%用来为IT负载供电(有效电力)，其余电力均被电源、制冷及照明设备所消耗。

　　　
　　有这么一个案例，电力以电能形式进入数据中心，但几乎所有电力(99.99%以上)均以热量形式从数据中心散发出去(其余电力则经IT设备转化为计算能力)，数据中心消耗的电力实际上只有约30%用来为IT负载供电(有效电力)，其余电力均被电源、制冷及照明设备所消耗。
　　
　　可以说这个数据中心的效率为30%，因为只有30%的总输入电力用于IT负载。因此，70%的输入电力未对该数据中心做任何“有用功”，导致数据中心效率低下。要明白如何能够显著减少这种低效率状况，我们需要了解造成低效率的五大关键因素。
　　
　　电能流经一个典型的2N数据中心的过程
　　
　　电力都用在了哪些地方？
　　
　　虽然大多数用户都知道数据中心里的电源、冷却和照明设备的消耗是一种浪费，但事实上，下面所列的五大因素才是造成数据中心效率低下的主要成因：
　　
　　1、电源设备的效率低
　　
　　2、制冷设备的效率低
　　
　　3、照明系统的电力消耗
　　
　　4、电源和冷却系统过度规划
　　
　　5、配置因素造成的低效率
　　
　　虽然大多数用户都知道电源、冷却和照明设备效率低是一种浪费，但事实上，上面所列的其他各项才是造成低效率的主要因素，大多数用户还不是很清楚这一点。APC第113号白皮书“数据中心的电力效率模型”中对上述五大主因进行了深入分析，这里只简述其功耗特性：
　　
　　1、电源设备的效率低
　　
　　UPS、变压器、转换开关和配线等设备在工作时会消耗部分电力(表现为热量)。虽然此类设备标称的效率评级很高(90%或更高)，但这些效率值却有误导性，其实不能将其用于计算设备在真实安装环境中损耗的电力。当出于冗余目的成倍配置设备或设备在远远低于其额定功率的情况下运行时，效率会明显降低。而且，电源设备中这部分“浪费”能源产生的热量还必须使用冷却系统制冷，从而致使空调系统使用更多的电力。
　　
　　2、冷却设备的效率低
　　
　　空气处理器、冷却器、冷却塔、冷凝器、水泵和风干冷却器等设备在执行冷却功能时会消耗部分电力(即，输入功率中会有部分以热量形式散发出去，而不是完全用于冷却的机械功)。事实上，冷却设备的效率低下(废热)通常远远高于电源设备的效率低下(废热)。当出于冗余目的成倍配置设备或设备在远远低于其额度功率运行时，效率会明显降低。因此，提高冷却设备的效率可直接增进整个系统的效率。
　　
　　3、照明系统的电力损耗
　　
　　照明会消耗电力并产生热量，这些热量又必须经制冷系统冷却，并相应地增加空调系统消耗的电力，即使此时室外温度很低。如果数据中心内没有工作人员时或在数据中心的未用区域仍开启照明设备，便会产生无用的功耗。因此，提高照明系统的效率或控制照明系统仅在需要的时间及地点开启，可极大地增进整个系统的效率。
　　
　　4、过度规划
　　
　　过度规划是造成电力浪费的最大动因之一，但却最难以为用户所认知和评估。当电源和冷却系统的设计值高于IT负载时，便会导致电源和冷却设备过度规划。下述因素的任意组合均可造成这种情况：
　　
　　·高估IT负载，并按照超大负载确定电源和冷却系统规模
　　
　　·IT负载分阶段部署，但却按照将来更大的负载确定电源和冷却系统规模
　　
　　·冷却系统设计不当，致使需采用过度规划的冷却设备才能顺利冷却IT负载
　　
　　从投资角度来看，显然安装过多的电源和冷却设备是一种浪费。过度规划还能极大地降低整体系统的电力效率，并导致过多的持续电力损耗，这一点却并不容易发现。
　　
　　电源和冷却设备过度规划导致数据中心电力效率降低的根本原因在于，负载减少时，许多电源和冷却设备的电力效率会大幅度下降。虽然某些电气设备(如电气线路)在低负载下效率更高，但大多数重要设备(如风扇、水泵、变压器和变频器)在低负载下的效率会下降(这是由“固定损耗”造成的，它在IT负载为零时依然存在)。制造商的数据表格通常只报告最佳负载(通常为高负载)下的效率，因此很难从该表格中发现这种效率下降。
　　
　　有关如何量化系统过度规划对功耗造成影响的详细技术说明，请参见APC第113号白皮书“数据中心的电力效率模型”。
　　
　　5、配置因素造成的低效率
　　
　　IT设备的物理配置会对冷却系统的能耗产生极大影响。不当的配置不但会迫使冷却系统超过IT设备的实际需要增加空气流动，还会导致冷却系统产生温度低于IT设备实际需要的空气。此外，物理配置可能会导致多种冷却设备发生“冲突”(如某台设备正在减少空气湿度，而另一台却在增加空气湿度)，形成会极大降低系统效率但又难以诊断的典型情况。目前新数据中心及现有数据中心内电力密度不断增加的趋势更加剧了这些低效率情况。当前，几乎所有正在运行的数据中心都存在这些配置问题，并由此产生无谓的能源浪费。因此，对物理配置进行系统优化的架构可大大减少能源损耗。
　　
　　关于APC
　　
　　施耐德电气旗下的APC,作为全球领先的关键电源与制冷服务提供商，为家庭用户、办公场所、数据中心以及生产制造应用环境提供业内先进的产品、软件及系统。凭借其雄厚的实力、经验以及广泛的施耐德关键电源与制冷服务网络APC提供贯穿整个服务生命周期的周全的计划、无缝安装以及维护整体解决方案。通过其独有的不懈创新，APC为关键技术和工业应用提供开创性的能效解决方案。
　　
　　在2007年，APC被施耐德电气收购，并与其旗下的MGEUPS成功合并成为施耐德电气旗下的子公司，提供关键电源与制冷服务。2008年APC收入达到26亿欧元，在全球拥有12,000名员工。
　　
　　APC解决方案包括不间断电源(UPS)、精密制冷产品、机柜、物理安全以及规划和管理软件，其中也包括业界最为全面的整合了电源、制冷与管理的解决方案--APCInfraStruXure架构。施耐德电气现拥有10万多名员工，业务遍及全球100个国家，2009年销售额达158亿欧元。
　　
　　

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