在气候寒冷的北方地区,室外冷空气可以直接导入数据中心,用于冷却IT设备。微软在爱尔兰都柏林的数据中心将这种技术方案发挥到了极致:整个数据中心使用的是“无冷却器”模式,也就是说,数据中心不需要任何制冷设备,而是使用免费的外部空气进行冷却。
除了直接使用室外冷空气,我们还可以将热空气通过换热器,与周围低温水源或地下水,甚至土壤进行换热冷却,也能为数据中心的制冷系统提供额外的冷量。这些资源不仅可以大大降低数据中心的电能消耗和耗电成本,更是一种清洁无污染的能源。
选址是关键:美国地产大亨DonaldTrump曾经在他的电视真人秀《学徒》中说过,地点选择是商业成败最关键的因素。同样,地点选择也是“绿色数据中心”成败的关键,因为地点决定了是否有清洁、免费的能源供给。
目前世界上大规模的数据中心主要集中在北纬44度到北纬46度之间,究其原因可以发现,在此纬度范围的年均日照时间较长、水资源较丰富、冬季较长、年均气温较低,这些条件使提供免费的供电及制冷资源成为可能。
绿之“节流”
与“开源”的“靠天吃饭”相比,“节流”就偏向于“人定胜天”了。“节流”旨在通过技术手段,改造或优化数据机房,从而达到“绿色”的标准。接下来我们看一下IT、制冷、配电、建筑设计这四个能耗大户如何节能:
IT系统的节能:IT设备是数据中心的核心设备,又是最大的能耗单元。随着新技术的产生和新产品的应用,IT设备正朝着高效节能的方向发展。
比如刀片式服务器,通过对服务器部件的技术升级和优化整合,显著提升性能、降低用电与冷却成本,以及占地空间需求;固态(SSD)硬盘作为存储单元的应用,使得存储速度更快、能耗更低、发热量更小;虚拟化技术可以将多台物理服务器整合到一台服务器上来,按照5:1的比例,虚拟化技术可以节省最多80%的物理服务器所消耗的电力和冷却资源。
制冷通风系统的节能:制冷系统是数据中心排名第二的能耗大户,消耗的电能一般占到数据中心总耗电量的25%以上,所以在制冷系统方面,同样存在巨大的节能空间。
大型数据中心的制冷,可以采用水冷机组代替传统风冷机组,提高制冷机效率,降低制冷设备电能消耗。
机房制冷可以采用密闭冷、热通道技术,避免冷热空气混合,达到高效制冷的目的,这种技术至少可以减少25%的制冷系统能耗。同时还可以采用热风循环系统,使用机房热风对办公区域、配套区域进行供暖,达到降低建筑整体能耗的目的。
除此之外,精确送风技术也得到越来越广泛的运用,该技术让冷风直接冷却机柜,并根据每个机柜温度的不同,调节进气量,避免资源浪费。
此外,使用变频空调,或者在保证设备正常运行的情况下调高空调温度,都可以有效地降低能耗。
配电系统的节能:配电系统的重要组成是UPS,它保证了数据中心的电源稳定,但是随着数据中心规模的不断扩大,UPS的耗电也变得越来越多。除了传统的针对UPS和电池的节能技术升级以外,飞轮和高压直流电源成为配电系统节能的两个发展方向。
飞轮储能作为一种机械储能的方式,比传统化学蓄电池的效率高8%左右,达到98%。同时,飞轮UPS不需要空调降温,节约了空调的成本和耗电量。另外,它的寿命长达20年,可靠性较高,还节省了更换蓄电池的费用。