NREL的数据中心布置有高温通道。当服务器设备冷却时,它将空气从机房中抽出,穿过机柜的前部,然后将温暖的空气从设备的后部吹入安全通道。 (来源:丹尼斯·施罗德)

数据是计算机用户通常认为理所当然的事情。所有这些零都必须住在某个地方,而他们的“家”通常是业务数据中心。像任何家庭一样,数据中心也会消耗大量能源。 2006年,美国环境保护署(EPA)发表了一份报告,预测到2011年,“服务器和数据中心的全国能耗可能几乎翻倍……超过1000亿千瓦时,相当于每年74亿美元的电力成本。”

美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)的数据中心最近受益于“极端家庭改造”,因为它已从租赁的办公空间转移到实验室的超节能研究支持设施(RSF)。预期将汲取的经验教训将帮助全国范围内的数据中心实现零污染。

您的PUE状况如何?

电源使用效率(PUE)是确定数据中心的绿色程度的关键指标,它显示了数据中心使用电源的效率。 PUE是数据中心使用的总电量除以计算机设备的总电量之比。数据中心可获得的最高分数是1.0。

“我们的PUE已从旧位置的3.3提高到RSF的1.15;上个月,我们的平均值为1.12。” IT基础架构和运营部NREL经理Chuck Powers说。 “当PUE达到1.3时,通常将数据中心视为世界一流-我们已经重新定义了世界一流。我们有很多工作要做,我们已经取得了成功。”

与许多与NREL的RSF相关的项目一样,能源解决方案的精髓在于其简单性。尽管NREL具有从头开始构建数据中心的优势,但是所应用的实践可用于新旧数据中心,包括:

•管理气流-优化并重复使用;

•使用节能冷却技术;

•升高工作温度;和

•升级备用电源。

杂乱无章的电缆会阻碍气流,并防止热风吹过电缆。作为其节能实践的一部分,NREL将电缆整理在机柜的背面。 (来源:丹尼斯·施罗德)

管理空气并重用它

气流管理对于绿色数据中心非常重要。 Powers说:“服务器机架的背面通常看起来像是一碗装满意大利面条的碗。” “所有这些电线都到处阻碍气流,并防止热空气吹过电缆。”我们非常小心地整理机柜背面的电缆。”

在NREL,可以说实验室已采取积极措施来管理气流,包括设置过道,以免冷空气和热空气混合在一起。

数据中心布置有热通道气流遏制。当服务器设备冷却时,它会从机房前部的机柜中抽出空气,并将温暖的空气从设备的后部吹出(温暖的过道)。 RSF数据中心的服务器行的背面彼此面对,过道上方有天花板,并设有通风孔以收集温暖的空气。

Powers表示:“由于热量的存储方式,我们能够利用数据中心的热量来加热RSF。”在RSF的第一个科罗拉多州冬季,数据中心为222,000平方英尺的设施提供了大量的暖气。

NREL高级研究工程师Shanti Pless说:“整个冬天,数据中心热通道的热空气温度为80°F。” “在冬季,我们将这些废热用于白天加热RSF的室外空气,而在晚上,当RSF通风系统关闭时,它将用来加热迷宫中的热量,这样就浪费了热量第二天可用。这是一种简单而优雅的解决方案,它利用建筑物的混凝土结构作为热电池。”

热风曾经是数据中心的祸根,但现在不再如此。走进1980年代的服务器机房通常需要添加一件毛衣,因为设备要保持凉爽,以防止机器过热。 Powers说:“当今的服务器可以承受更多的热量,建议温度范围为60-80°,湿度低于60%。” “将工作温度提高到80°意味着您需要的冷却和能源大大减少。我们一直在监视数据中心的温度,以在不影响服务器的情况下尽可能提高该数字。”

母亲本性很酷

数据中心变暖意味着在科罗拉多州等较凉爽的气候下,大自然可以在一年中的大部分时间提供自然冷却。

Powers说:“实际上,您必须清点可用的自然资源,并利用这些资源来帮助减少数据中心的冷却或电力负荷。” “在科罗拉多州,一年中有70%的时间只能使用直接过滤的空气来冷却数据中心。一年大约有30%的时间,我们可以使用节能的蒸发冷却来进一步冷却空气。一年平均只有33个小时,我们看到高热量和高湿度相结合,需要冷冻水来冷却空气。”

科罗拉多州还具有平均每年晒300天的优势。光伏(PV)安装在RSF和相关停车结构的屋顶上。组合的2.5兆瓦系统将抵消整个RSF,停车场和数据中心的年度能耗。

由于科罗拉多州凉爽干燥的气候,NREL只能使用通过此进气口吸入的直接过滤空气来为数据中心每年提供70%的冷却。 (来源:丹尼斯·施罗德)

提升设备的能源效率

移动数据中心为NREL提供了更换设备以提高其能源效率的机会。

Powers说:“在我们的数据中心迁移到RSF之前,我有两年的时间开始整个更换周期。” “我们用刀片服务器取代了传统服务器-节省了30%的电力。我们还能够虚拟化或处理曾经在20台或更多服务器上运行的工作负载,并将其放在一个节能刀片上。我们以20:1的比例从每台服务器302瓦降低到每台服务器10.75瓦,大大降低了服务器的电源需求。”

数据中心的UPS或不间断电源为NREL节省了另一个主要能源。 NREL的旧UPS的能源效率为80%,而新UPS的能源效率为97%。

Powers说:“在负载为100千瓦(kW)时,我们就节省了17 kW,或将能耗降低了17%。” “旧的UPS产生了额外的20 kW热量,需要进行冷却。通过用超节能的UPS替代UPS,我们正在将数据中心的总电力需求降低19%。”

新的数据中心使NREL的数据年度碳排放量每年减少了近500万磅,运营成本每年减少了20万美元。

NREL所做的大部分工作都可以在任何数据中心重复进行。鲍尔斯说:“这里也有巨大的改造机会。” NREL现在被要求帮助其他组织优化其数据中心。我们所做的许多事情都可以极大地改善现有数据中心的能源效率,并且许多实践可以以低成本实施。”

发布日期:2011年7月18日