鑒于剛剛過去的十月份被數據中心業界宣傳推廣為節能宣傳月(Energy Awareness Month)，同時世界能源日(World Energy Day)也于10月22日正式舉行，能源效率問題再一次成為了許多數據中心管理人員所備受關注的話題。雖然對于跨諸多行業的專業人士來說，能源效率都是一個相當重要的考慮因素，但對其真正引起高度重視的還當屬數據中心市場——尤其是云計算供應商、托管服務公司和其他IT服務提供商，他們正在快速開放多租戶數據中心(簡稱MTDC) 。

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正是由于上述這些企業組織所面臨的激烈的競爭壓力，迫使大型企業數據中心，配套設施和MTDC們必須保持極高的能源效率。在本文中，我們將為廣大讀者諸君概述這些類型設施所面臨的一些獨特的能源方面的挑戰，然后還將為大家介紹最新的不間斷電源系統(UPS)，空氣密封保持解決方案和節能器如何幫助降低于電力消耗相關的運營費用，同時還不削弱可靠性和靈活敏捷性。

MTDCs常見的能源效率挑戰

為了滿足嚴峻的能效要求，MTDC以可能產生一些顯著性的挑戰的方式保持著其運行，這些方式包括：

極端的操作溫度。大多數MTDC供應商所支持的客戶均廣泛采用了虛擬化和刀片服務器。雖然這兩種技術都極大地提高了數據中心的計算密度，但它們也在較小的空間內產生了巨大的熱量。分散這些熱量可能是相當困難且成本代價昂貴的任務，其需要通過借助高密度和耐高溫的基于機架的配電單元(PDU)。

冷卻效率低。托管在老建筑中的MTDC通常依賴于所謂的“混亂的”空氣分配方法來將操作空間的溫度保持在可接受的限度范圍內。在這樣的冷卻方案中，在服務器機房周圍的計算機機房空調(CRAC)單元泵出大量的冷空氣，冷卻IT設備并幫助同時將熱服務器所排出的熱廢氣朝向設施的返回管道推動。然而，通過允許熱空氣和冷空氣的混合和再循環，混亂的空氣分配策略也降低了冷卻效率，并提高了電費成本。

低UPS負載。為了保持可靠性，許多MTDC采用冗余UPS或2N架構，其中多個單元在部分負載下操作運營，因此如果一臺設備發生故障或需要維護，則其他設備可以快速補償。盡管這種部署有助于防止停機中斷，但是其同時也降低了能量效率，因為輕負載的UPS浪費了更多的功率，并且會比完全負載產生更多的熱量。

最大限度地提高能源效率的最佳實踐方案

MTDC運營商們有多種選擇來應對這些和其他方面的效率挑戰。新一代復雜的UPS可以幫助他們提高效率，而不會影響可靠性。這種設備有兩種基本類型：

可變容量模塊化UPS。許多雙變換UPS現在包含多個電源模塊。最先進的類型還允許數據中心可變地加載這些模塊。因此，不是將負載均勻分布在所有低層模塊上，而是可以讓企業組織完全加載一個或多個模塊，并使其他不需要的模塊處于待機狀態。如果硬件發生故障或其他問題導致負載要求突然跳躍，則UPS可以自動并立即激活備用模塊。最終結果是實現了在正常條件下的更高的效率，更好的機械可靠性，而當發生問題時又能夠保持連續的正常運行。

多模式UPS。可變的、模塊化UPS僅在雙轉換模式下工作，而多模式UPS提供兩種工作模式。在正常操作中，UPS以高效節能模式運行，但如果電源條件超出預定容差，它們會自動立即切換到雙轉換模式。當電源質量恢復到可接受的水平時，UPS自動切換回節能模式。

雖然今天的雙變換UPS的效率通常超過94%，但多模式的效率則能夠高達99%，即使在更輕的負載下也是如此。因此，他們為MTDC客戶提供了低運營成本和高可靠性的最終組合。一些多模式UPS還具有內置諧波抑制能力。諧波是數據中心的電壓或電流波形中的失真，通常來自非線性負載，如服務器、變頻驅動器和熒光燈。如果得不到妥善的解決，諧波可能降低能量效率和可靠性，被可能會縮短成本昂貴的電氣設備的使用壽命。

在過去，關注諧波的數據中心運營商們不得不將寶貴的場地地板空間用于專門的減災技術。但在今天，他們可以選擇使用配備諧波降低技術的多模式UPS。具有此功能的舊器件設備只能在雙轉換模式下減少諧波，但更新的最先進的UPS模型可以減少諧波，在節能模式下執行功率因數校正和平衡負載。

使用節約裝置

雖然大多數數據中心將繼續依賴CRAC，但CRAC的確占用了數據中心寶貴的占地面積，同時維護成本高，并且是能源消耗的大頭。因此，MTDC業主們越來越多地部署更小的CRAC，​​將其遷入機架行或完全消除它們，或僅將其用作更節能的冷卻技術(例如節能器)的備份。

有兩種基本類型的節能器：

水方面的節能器：充分利用寒冷的室外溫度來冷卻在冷卻系統的封閉冷卻回路中的液體。

空氣方面的節能器：將服務器所排出的熱廢氣泵出數據中心，并借助來自戶外的空氣實現自然冷卻。根據許多專家的研究顯示，盡管這類節能器在北緯的寒冷地區的采用時最有效，但是空氣方面的節能器在一天中的至少一部分時間段的確是實用的選擇，即使是在溫和或溫暖的氣候條件下。

MTDC使用哪種節能器取決于諸多變量因素，例如其所處的地理位置位于何處以及是否使用液體冷卻，但幾乎每家MTDC都將受益于節約器所提供的“免費冷卻”。

一套綜合全面的冷卻解決方案

通過部署一套策略來組織，管理和保護IT設備，MTDC運營商們可以顯著降低其冷卻成本。對于更加強化的解決方案，在密封結構中組織封閉式服務器機柜的密封解決方案，可捕獲熱廢氣，并將其排放到CRAC或其他冷卻系統，然后將冷卻空氣直接輸送到服務器設備的進氣口。運營商們還可以使用集成的電源管理軟件來管理具有智能PDU和UPS系統的虛擬環境，從而提高效率。

以這種方式組織和控制空氣流顯著提高了冷卻效率。例如，為了補償再循環排氣的影響，熱通道/冷通道密封方案必須經常將回風冷卻至55°F(12.78℃)。然而，基于密封遏制的冷卻系統完全隔離回風，因此它們可以在更暖的65°F(18.34°C)條件下安全地輸送供應空氣，可以顯著降低與冷卻相關的能源消耗。

作為其所帶來的一個額外的好處，空氣密封遏制解決方案通過保護服務器免受由排出的熱廢氣引起的熱關機，從而提高了可靠性。它們還通過賦予設施操作人員更大的自由度，來以最適合其需要的任何方式定位服務器機架，而不是在熱通道/冷通道配置需要的剛性對齊，均勻布置的行中提高了靈活性。

將所有這些有效措施結合在一起

那些將能效問題視為優先考慮要素的運營商們可以獲得許多好處。 通過使用更高效的UPS、空氣密封解決方案和節能器可以幫助MTDC業主們減少功率浪費并緩解冷卻負載，同時提高可靠性和靈活性。 我們期待借助“節能宣傳月”的推廣，能夠幫助MTDC運營商們了解如何利用這些優勢來幫助企業實現長期的業務成功和增長機會。

關于作者

本文作者Ed Spears是北卡羅來納州羅利的伊頓關鍵電源解決方案部門的產品營銷經理。 他在電力系統行業擁有36年的經驗，在UPS系統測試，銷售，應用工程和培訓方面有豐富的經驗，同時還具備在電信，數據中心，有線電視和寬帶公共網絡領域的電源質量工程和營銷 方面的工作經驗。