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数据中心行业的能源如何做到绿色环保?

时间:2023-03-18 00:14:23 科技观察

前言每个中小型机构都不需要建设自己独立的数据中心来进行业务处理和安全服务。安全服务平台为业务处理量提供统一的安全数据服务。中小型机构只需要建立和维护自己的办公管理等制度。一方面,这减少了中小型组织对数据中心的投资。另一方面,一个统一的数据中心将大大减少电力消耗、房屋占用和装修材料消耗。安全服务平台将建成“绿色数据中心”。数据中心通常是指在建筑物的物理空间内对数据信息进行集中处理、存储、交换和管理。其中,计算机设备、服务器设备、网络设备、通信设备、存储设备等通常被认为是数据中心的IT关键设备,而供配电设备、空调设备等则是保障数据中心的IT关键设备。安全性、稳定性和为可靠运行设置配置的基础设施。为了满足数据中心内的业务和信息处理需求,IT关键设备通常需要24*7全天候运行。关键IT设备运行需要配置,消耗大量电能,产生大量热量。为保证IT关键设备在规定的环境要求内正常运行,需要通过空调设备的运行来维持IT关键设备对温度和湿度的环境要求。这时,空调也消耗了大量的电能。同时,数据中心建在建筑物内,所使用的建筑材料和围护结构的热工性能也对数据中心的环境有直接的影响。旧的数据中心规划效率低下。效率低下的根本原因如下:功率和冷却??设备尺寸过大使用冷却系统冷却高密度用于低密度应用。平面图设计效率低下气流模式冗余(可用性)效率低下电力和冷却效率低下设备冷却设备运行效率低下设置气流或液体过滤器堵塞冷却设备节能器模式堵塞或无法使用到数据中心扩展。在消耗的电力中,很大一部分是为了满足网络电子设备和楼宇运行的需要。这些电子设备会产生大量热量,这是数据中心面临的主要问题之一。随着温度升高,IT硬件变得不那么可靠。据估计,温度升高10oC(18oF)会使电子设备的长期可靠性降低50%。具有讽刺意味的是,数据中心运行所依赖的一些核心网络电子设备产生的热量降低了它们的效率和寿命:网络设备每消耗1W的功率,就需要1W的冷却功率。频繁更换这些配件,一方面产生大量电子垃圾,同时增加运营成本。浪费能源的冷却是对资源和金钱的浪费。由于气流管理效率低下,大型数据中心最多只能提供设备所需制冷量的270%。“保护地球、环境和各种生物的安全和可持续发展,用行动促成积极变化”的绿色运动已经蔓延到世界各个领域。绿色建筑和绿色IT的概念在建筑和IT领域逐渐形成。就其特点而言,数据中心与建筑和IT两个领域密切相关。广义的绿色数据中心是“绿色建筑+绿色IT及其范围延伸”,狭义的绿色数据中心是“绿色IT+绿色IT及其范围延伸”。绿色建筑是指在建筑的整个生命周期中最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)。保护环境,减少污染,为人们提供健康、适宜、高效的使用空间,以及与自然和谐共生的建筑。绿色IT是指IT设备能耗低、电磁辐射低、噪音低、限制使用有害物质、节省空间。绿色IT范围的延伸是指IT基础设施供配电设备、空调设备的低能耗、高能效、降低全生命周期成本、优化场地布局、合理气流组织、虚拟化和环保化以及其他与IT环境和管理相关的设备应用监控、监测等软件管理措施。国际上对绿色数据中心的定义是在数据中心的机械、照明、电气和IT系统中实现最大的能源效率和最小的环境影响。绿色数据中心的实现一、绿色数据中心实现的几个视角绿色数据中心的实现可以概括为技术实现和产品实现。绿色数据中心的实现包括从设备的芯片到建筑内外环境的方方面面,从小到大从设备层面、设备层面、设施层面、软件层面、场地层面、建筑层面,环境层面、管理层面等,从内到外多角度实现数据中心的绿色特性。绿色数据中心的基本特征是期望能源效率最大化和环境影响最小化。因此,低能耗、高能效、更低的生命周期成本、节省空间和优化空间、限制有害物质的使用、低电磁辐射、低噪音,都是绿色数据中心需要达到的最基本的内容。2.设备级集成电路芯片和电子器件是设备的基础。芯片器件的能耗也是决定IT设备能耗的主要因素。因此,降低芯片器件的能耗,降低散热,提高主频,采用多核,提高密度,缩小空间,做到“功耗不变,性能提升”。是当前芯片器件厂商努力的目标,也是用户选择的目标。3、设备层面数据中心的IT设备主要包括:计算机设备、服务器设备、网络设备、通讯设备、存储设备等。服务器设备是数据中心的重要设备,数量和空间占用较大,并且它也是数据中心中消耗更多能源的设备。近年来,服务器的形式发生了重大变化。从原来的主机型、落地式到现在的机架式、刀片式。与机架式服务器相比,刀片服务器更密集且功耗更低。所谓刀片服务器,是指服务器扁平扁平的外形,形似刀片,故形象地称为“刀片服务器”。一个标准高度的机柜可以插入多个插卡式服务器单元(即刀片),它实际上是一块符合行业标准的板卡,具有处理器、内存、硬盘等,并且安装了操作系统。因此,一个刀片就是一台小型服务器),这些刀片组合起来进行通信和共享数据,在系统软件的协调下同步工作,成为一种高可用、高密度的新型服务器。这些刀片服务器共享系统背板、冗余电源、冗余风扇、网络端口、光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标。一个机箱对外就是一台服务器,多个刀片机箱也可以级联起来组成更大的服务器。集群系统。由于一个标准的机架式机箱通常内置8到14台刀片服务器,这些服务器共享冗余电源,大大提高了服务器电源的工作效率。由于刀片服务器体积小,在同等速度和配置的情况下,比机架式服务器更省电、更节能。服务器等IT设备应考虑选用高性能芯片和低能耗器件,并具备冗余电源、冗余散热和送风设施以及动态管理方式。IT设备需要选择功耗低的产品和有效功耗率高的产品。IT设备采用低损耗直流供电是未来的趋势。4、在设施层面,为IT设备提供支持的数据中心基础设施主要包括:备用发电机、UPS不间断电源、配电设备、空调设备、照明设备、消防设备、安防设备等。数据中心常采用柴油后备发电机、蓄电池、UPS主机等组成后备不间断供电系统。由于发电采用柴油作为动力燃料,因此在运行过程中需要进行通风、排烟和噪声处理。蓄电池采用免维护密封铅酸蓄电池,对环境有一定影响。对此,采用“绿色”替代技术和产品将成为一种趋势,例如:可再生能源的生物燃料(生物柴油、植物油、乙醇、甲醇等);生物柴油不含铅和硫,是无毒的,可降解渗漏;金属化镍氢电池;集成燃料电池系统(取代电池组和柴油发电机);采用磁悬浮飞轮储能技术,无需传统电池等的UPS电源系统。UPS不间断电源主机的“绿色”主要体现在:采用数字控制技术,精度高,抗干扰能力强,易于实现故障诊断和隔离,便于监控和管理。高效节能UPS应具有交流电源的功率因数校正和电流谐波抑制、输入谐波失真小、功率因数高、对非线性负载的适应性强、低负载率下效率高等特点。UPS模块化方式可根据需求变化,容量可灵活扩展。与IT设备配套采用无变频直流电源等。空调设备是绿色数据中心关注的重点。空调设备从最初的机房独立机柜式发展到IT机柜区域机柜式、门板式、侧板式、高密机柜顶装式、吊装式、吸顶式弥补了底部送风的不足。配方等冷源也从常用的风冷式、水冷式发展到冷冻水式、乙二醇水溶液式、乙二醇自冷式、自然低温风冷式、双冷源空调设备形式多样化和制冷剂多样化的目的是为了能够有针对性地进行选择,以达到更有效的制冷效果和更高的能效比。空调设备选用制冷性能系数高、能效比高的空调设备。采用精准制冷和动态智能散热技术,通过热传感器实时检测IT机柜环境,通过软件计算散热需求,动态调整,精准制冷。有效降低能源成本。照明设备选用高效节能的光源、灯具及配件。场地照度、照度均匀度、照明负荷功率密度值等照明指标按《建筑照明设计标准》要求配置。采用高效、灵活、组合的灯光控制系统。5、软件层面的虚拟化是通过软件实现硬件“绿色节能”的有效手段。虚拟化技术是将多台利用率较低的低端IT设备(服务器设备和存储设备)合并,运行在一台或少量高端IT设备上。例如,一台物理服务器可以分成多个相互隔离的小服务器,每个虚拟小服务器都有独立的IP。虚拟化可以提高系统适应性,提高IT设备的有效利用率,降低设备能耗。电源管理软件也是降低功耗的有效工具。IT设备的处理器都有节电装置。电源管理软件可以通过设置管理策略来控制功耗,也可以对设备的功耗进行监测、统计和控制。环境设备监控软件具有对环境及空调设备、电气设备、照明设备的显示、记录、测量、控制、报警、趋势分析和提示等功能。以先进的技术和合理的方式达到节约能源消耗的目的。6、站点级站点是IT关键设备和IT基础设施的放置场所,也是人员工作的场所。场地的合理总体规划、空间平面布局是实施“绿色”技术的重要环节。总体规划定义了站点的层次规模和系统组成。空间和布局决定了场地的分隔和设备的布置。现址采用密闭围护、大空间、少隔断、适宜的空间容积(标高、净高、层高)、人机区分离等,都是其提倡的设计理念和节能策略。场内IT设备区布局应根据IT设备类型、系统分组特点、设备发热量、机柜内设备布局密度、设备和机柜技术确定的冷却方式等因素确定。行组和柜体三层空调制冷气流组织,包括空调设备位置、送回风方式、送风口设置、回风口设置。高密机柜采用“冷端”和“热端”送回风通道、平衡分布设备布局是主要的气流组织节能策略。在现场,目前采用机柜作为IT设备的承重安装方式,尤其是IT设备的高密度化趋势,要求机柜具有60%~80%的高通孔率才能实现良好的散热性能,配置CPU、放置电流、温度、湿度和热量传感器,实现精确配电和精确冷却,提高机架单元的能效。7.建筑物级别数据中心通常是建筑物或建筑物的一部分。在数据中心内,通过空调设备的运行来保证IT设备运行所需的特定温湿度环境。因此,数据中心建筑围护结构的热工特性是影响空调设备能效的重要因素,是节能的重点。复合墙体节能技术是在主体墙体结构的基础上增加一层或多层复合保温材料,以提高整个墙体的热工性能。根据保温材料在墙体中的位置,复合墙体节能技术工艺分为内保温(这是数据中心建设中最常用的形式)、中保温、复合保温和外保温四种类型.常用的保温材料有:矿棉、聚苯板、聚氨酯、石膏板等。所选保温材料的传热系数值越小或热惯性指标值越大,围护结构的传热能力越低结构,保温性能越好,越有利于节能。8、环保层面绿色节能主要集中在各种资源的合理利用和环境保护。数据中心的建筑建设需要充分利用当地供应的可再生材料,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、低电磁辐射、低噪音、限制有害物质的使用以保护环境和减少污染。数据中心支撑区、辅助用房等区域适当使用自然光源,为数据中心工作人员提供健康、适用、高效的空间利用,与建筑内外环境和谐共存。自然。9.管理水平管理是一项广泛而多样的工作。对于绿色数据中心建设过程的管理,以及绿色数据中心运行阶段的管理,都有国家政策法规和标准。在当前日常运营成本(主要是能源消耗成本)在总体成本中所占比例呈逐年上升趋势的情况下,建设阶段需注意项目初步设计的合理性和适用性,充分考虑如何降低日常运营成本(能源成本)。在运营阶段,通过优化IT应用系统的综合运营管理方案,保持“绿色”提高能源效率,通过管理力度降低总体拥有成本,提高整体经济利用率数据中心。具体措施如下:(1)利用现有房屋建设数据中心。(2)采用整体节能设计,绿色节能装修。装修措施如下:减少装修用铝量:铝是能耗最高的金属冶炼产品之一。减少1公斤装修用铝材,可节约能源约9.6公斤标准煤,相应减少二氧化碳排放量24.7公斤。如果能做到这一点,每年可为全国约2000万户家庭改造,将节约标准煤约19.1万吨,减少二氧化碳排放量49.4万吨。减少装修用钢材:钢材是住宅装修最常用的材料之一,钢材生产也是耗能、排碳大户。减少1公斤装修用钢材,可节约约0.74公斤标准煤,减少二氧化碳排放量1.9公斤。如果能在全国约2000万户家庭的年改造中做到这一点,可节约标准煤约1.4万吨,减少二氧化碳排放3.8万吨。减少装修木材用量:适当减少装修木材用量,不仅可以保护森林,增加二氧化碳吸收,还可以减少木材加工和运输过程中的能源消耗。使用不到0.1立方米的木材进行装修,可节约约25公斤标准煤,相应减少二氧化碳排放量64.3公斤。如果能做到这一点,每年可为全国约2000万户家庭改造,将节约标准煤约50万吨,减少二氧化碳排放量129万吨。减少建筑陶瓷的使用:在家装中使用陶瓷可以使房子更加美观。然而,浪费也随之而来,有的家庭甚至出现了奢侈的装修。节约1平方米建筑陶瓷,可节约约6公斤标准煤,减少二氧化碳排放量15.4公斤。如果能做到这一点,每年全国约有2000万户家庭进行改造,将节约能源约12万吨,减少二氧化碳排放30.8万吨。(3)服务器设备采用节能高效的刀片服务器。PC设备降低了显示器的配置。(4)电源采用UPS设备,空调制冷采用行级制冷,优化气流。照明采用节能灯。(5)使用电源管理软件控制电源使用。(6)安防方面,设置了烟雾探测器、门禁、水浸、红外线等。(七)完善数据中心管理措施。