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澳门新萄京官方网站:增强数据中心能效,如何

2019-08-17 作者:服务器运维   |   浏览(166)

电源使用效率PUE)的测量给数据中心对比和改进电力使用提供了一个通用标准,但这个标准提供了大量的解释空间,许多组织会采用对自己有利的方法来解释,在这篇文章中,我们将分析PUE的潜在缺陷,并对PUE 2如何弥补这些缺陷做一些解释。

电力使用效率(PUE)是一个评价数据中心能源效率的通用指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比。PUE能帮助数据中心经理有效地管理能耗设备。

技术进步,因而更高端计算设备需求增加,相应也提高了数据中心的制冷和供电要求。到目前为止,数据中心的电力和制冷是影响能源利用效率的两个主要因素,各种组织需要采用几种方式来保证更好的PUE值。理解PUE的重要性有利于提高能源效率并降低成本,这个过程中需要优先考虑未来的投资以及现有建筑的专用化需求。

在现代数据中心的设计中,不间断电源(UPS)往往经常是易于被忽视的要素。而在本文中,我们就将与广大读者朋友们共同探讨关于企业组织如何有效的监控您数据中心的功耗的相关问题。并将进一步与您探索提高企业的盈利能力,并与此同时进一步降低企业运营成本的相关技巧和策略。此外,我们还将帮助您了解如何在数据中心电源发生故障时保护您企业的UPS系统。

新时代大背景下的数据中心

PUE的缺陷

计算某数据中心设施的PUE值有很多原因,但从长远来看,最好的原因是这个简单经济学原理:从能效角度来看,基础设施运营得越好,节省的能源成本越多。

PUE定义为总基础设施能耗和IT设备能耗的比值:

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柜式机房是顺应IT行业发展趋势和潮流,设计、生产的新一代适合需求变化的IT设备物理基础设施,在IT 应用整合趋势背景下,出现了两类融合机房各系统技术潮流新推出的创新型中小型模块化机房产品,即一体化机柜和模块化机房。其产品整合了配电、防雷、UPS、蓄电池、空调、门禁、PDU、环境监测、消防气流组织、线缆管理等多功能模块。为服务器等IT 核心设备营造一个可靠的运行环境,并可根据用户业务拓展需求,实现系统的弹性部署。所有部件工厂预制、预装、预调试、现场安装简单易行,一天内可实现快速部署。自带远程web界面监控功能,可实现单个网点远程运维。机柜配置多样化,适用于金融、政府、教育、医疗、公安、中小企业等机房需求。

PUE是评估和跟踪数据中心电源利用率的一种手段,通过这个指标可以帮助我们了解设施改进的效果,但我们很快陷入了PUE极限运动大赛,可以说,很多厂商宣称的PUE数值是不可信的,因为没有一家厂商能提供如何获取这些数值或如何测量的详细信息,因此PUE已经成了一个被操纵的数字。

如何计算PUE?

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为什么监控数据中心的功耗是至关重要的

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2009年10月29日,Green Grid发布了PUE白皮书2.1版本,也就是现在人们经常引用的PUE v2,它提供了一个更准确报告PUE的手段,但仍然存在混乱,2011年5月17日,数据中心效率工作组Data Center Efficiency Task Force,DCETF)发布了篇论文,阐述了测量和报告PUE的推荐方法。

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总基础设施能耗Total facility power)指的是运行一个数据中心的全部能耗,这包括IT系统,比如服务器、网络设备和存储的能耗,以及其他设备比如制冷系统、UPS、切换设备、发电机、PDU、电池、照明和风扇等)的总能耗;IT设备能耗IT equipment power)可以定义为计算、存储、KVM交换机、监控、笔记本电脑以及网络等设备的能耗。

在现代数据中心的设计中,最容易被忽视的要素便是对于功率的利用、消耗和监测情况的把控。即使当企业组织的数据中心已经建成之后,对于电力使用情况的考量也必须始终处于数据中心IT管理人员头脑的最前沿。企业数据中心制定正确的决策可以有助于提高服务器运行状况及数据中心的效率。而在另一方面,对于诸如监控数据中心功耗等简单事情的忽略,则会对数据中心操作运营环境产生不利的影响,进而提升昂贵的成本。通过对于本文中所介绍的一系列技巧的参考学习,相信将帮助您企业进一步熟悉关于数据中心电源管理方面的策略。

一体化机柜

几乎每个人都知道,PUE的定义非常简单,它等于输送给数据中心的功率除以IT设备真实使用的功率的值。

其实有几种测量PUE的方法。一是根据对容量、IT负载、功率以及冷却系统特性进行假设的模型进行估计。二是可以采用“时间点”测量来计算PUE的单个值,或者通过捕获连续测量值来看PUE如何随着时间的推移和变量的变化而变化,变量条件如天气条件、IT负载和冷却设备性能等。

更好PUE实现的几个方法

打造一处具有功耗意识的数据中心

一体化系列产品对比于传统的数据中心方案,是一套完整的数据中心解决方案,集机柜、配电、制冷、监控、综合布线、消防等系统于一体,实现了供电、制冷和管理组件的无缝集成。使模块化数据中心实现智能、高效的运行,让客户花费最少的投资,获得更多的收益,从而降低运营费用。除了本身融合各种系统为一体外,在对设备的保护上,还可从以下两方面考虑加以考虑:

PUE=输送给数据中心的总功率/IT负载功率

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1、数据中心的选址

这一理念其实很简单:您企业显然不可能对您根本无法监控的东西实施有效的管理。而运营一处经过了适当优化的数据中心的唯一方法便是为您企业数据中心的操作运营环境设计一款可靠的监控平台。但是,每处数据中心实际上都是独一无二的,而且不同机器和站点之间的电力需求也不尽相同。因此,企业数据中心需要调研的内容便包括了:数据中心当前的相关情况;从现在开始的未来五到十年内的长远规划情况;以及技术的采购将如何影响到您数据中心具体的用电量(无论是长期的还是短期的),这些都是非常重要的。

第一是高温自动弹开门装置。可设定自定弹开系统温度,在极端情况下,如柜内空调损坏,柜内温度超过设定温度时,自动弹开机柜前后门,从而为保护设备,更换空调争取到宝贵的时间。

澳门新萄京官方网站:增强数据中心能效,如何算出精确的PUE。PUE如果等于1.0是最佳状态,这意味着所有输入功率全部被IT设备使用,也就没有制冷,没有照明,甚至没有布线,因为它们总是会消耗掉一部分电力的,从技术上来说这是不可能的,大多数传统数据中心的PUE值介于2.5至3.5之间,但新建造的数据中心和集装箱结构数据中心的PUE通常号称低于1.1,如果真是这样那就非常完美了。

想要的到精确的结果,第二种方法是最有效的,尽管成本比别的方法要高。这需要预先规划和准备,在数据中心设施中安装仪表,并运行适当的管理软件系统来汇总和收集PUE指标定期报告的数据。

PUE值中的两个主要因素是制冷因素和电源因素,这会很大程度影响你选择建设数据中心的地方。比如, Delhi市的某数据中心环境温度高,那么需要更多的制冷能耗,这种数据中心需要有自然冷却和水冷方式的结合,才能得到较好的PUE值。

监视功耗。为了获得对于数据中心功耗情况全面而总体性的把控,企业组织应该从几个方面着手,监测其功率利用率。其中包括不间断电源(UPS)、机房的配电单元(PDU)以及操作运营空间实际的机架环境。电力管理的一大重要任务便是要很好的了解和计算数据中心的电源使用效率(PUE)。为此,企业数据中心应在UPS处进行测量,其将提供对于数据中心功耗情况的基本测量值。测量结果将被用于计算PUE,并识别能源的使用趋势。通过监控PDU,数据中心的管理员们可以防止PDU级别的某些过载情况。而通过有效地监控聚合PDU,管理员们还可以帮助确保电力在设施中均匀分布。可以说,对于数据中心功耗的最佳视角将来自于机架内的配电单元。现代机架式PDU具有集成的监视和控制功能,可实现持续的电力监控。这些PDU可进一步配置为向中央管理代理发送警报和更新,以进行对于数据的进一步分析。

第二则是柜顶的自动灭火装置,内装有专门提供为IT设备灭火的七氟丙烷,在火灾发生的一瞬间,就会在柜内均匀喷洒七氟丙烷,以达到灭火的目的。

那么是什么使PUE的数值变得如此低呢?很简单,减少分子或增加分母可以使PUE变得更小,PUE的值越小越好,因此近来出现了人为操纵的迹象,例如,有人选择了最佳的测量时机,选择户外很冷,照明系统全部关闭,用户几乎不在线时测量,甚至关闭冗余制冷系统才进行测量,这种时候测得的PUE值当然会很低,但它的确已经远远偏离了事实。

除了IT本身,数据中心的主要功耗是用冷却基础设施来保持工作所需的温度。因此,尽可能减少冷却设施的能耗是改善PUE的首要任务。

而在印度,要实现24小时不间断的可用电力是个大问题,那么为了得到更好的PUE必须缩小可行的选址范围,比如城市周边,以得到稳定可靠的电力。

由于机架和数据中心的功耗量常常会因为基础设施内的特定设备以及相应的负载而异,因此,每台单独的机架都应安装其自己的PDU。对于一些更高级的环境而言,电源工程师们建议在双总线环境中使用两个PDU。使用两个PDU会带来两个方面的帮助:其能够监视机架PDU的功耗情况,并提供更多的过载保护插座组。

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从前面给出的等式可以得知,数据中心输入总功率越小,PUE可能越好,不知道你是怎么测量IT负载功率的,如果是读取的UPS输出功率,那么你还得加上PDU配电装置)的传输损耗,布线损耗,机柜风扇用电等,这样才能让等式中的分母变大,使PUE变得更小,如果你数据中心的供电是建筑物内其它功能设施共享,如办公室,会议室,餐厅和大堂,或共享空调系统制冷机房或冷却塔,如果不能独立测量,那你需要精确估算数据中心输入功率,这对计算PUE是至关重要的。

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2、总基础设施规划

借助现代化的电源管理系统,企业组织数据中心的管理员们可以提供每小时伏特、千瓦、安培级别的PDU、分支机构级和插座级监控。由此,能源架构师们就可以使用可用的最直接的对于数据中心功耗的测量数据了。这些数据信息可以在数据中心管理层中得到有效使用,并支持带来更高的数据中心效率和可用性。但请务必记住,对于数据中心的监控是至关重要的,而所浪费掉的资源又如何呢?一台稳固的机架式PDU的设置不仅可以提供有效的电源管理,还可以用来支持对于IT服务的chargeback,并识别搁置的容量。现代化的机架和服务器机房PDU还可以使单独的插座实现远程的控制,以防止添加新的或不受控制的设备。毕竟,如果不受监控,则很有可能会造成危险的过载状况。

一体化机柜的配置

PUE 2的改进

PUE报告精度

让你的数据中心架构遵从LEEDLeadership in Energy and Environmental Design)规范,这也会帮助你减少总能耗。自维护的解决方案中,建筑允许室外光线进入,但同时又能阻挡室外热量进入。你也可以选择先进技术,比如在数据中心中的特殊区域采用高密度制冷,这样你就可以放置你的高性能设备来降低PUE值。

监测能源效率。数据中心的IT管??理员们都知道,能源成本的上升可以快速消耗掉数据中心大部分的运营成本。不幸的是,事实情况则是,许多企业组织的数据中心设施仍然严重缺乏稳固的能源监测能力。业界专家们所给出的答案来自集中式的监控系统。现在,集中式的监控系统可以在现有IT网络或专用网络上运行。当创建专用的电源监视环境时,我们所建议的最佳实践方案相当的简单:

一体化系列模块化机柜产品一般常规有单柜,双柜,三柜共3种基本配置可选,其容量有3KW,6KW,10KW,20KW四种组合配置,基本可以满足各种分支机构的机房基础设备需求,其精密空调的安装方式主要以模块化为主。当然也可以使用行间精密空调的冷却形式,机柜的数量也可根据需求增加并柜数量,但通常不会超过8台;

简单来说,PUE最初并不是为了用来对比数据中心之间的差异的,它只是一个跟踪独立数据中心周期时间内的能耗情况,操纵这个数字对数据中心自身而言一点好处也没有,获得准确的PUE值也是只为了内部改进,Green Grid一贯坚称PUE不应作为数据中心间攀比的指标,但怎么也阻止不了人们比较PUE的好奇心,于是引发了虚假PUE值的横行,不管怎样,即使要做比较,也应该有一个统一的基础,至少测量标准,测量方法应该保持一致。

PUE精度的等级

考虑建设模块化数据中心也是降低PUE的一种方式,在整个大的数据中心中隔离出一些小的数据中心,将不同功率密度的区域进行分区,比如高密度区、中密度区以及普通密度区,也可以实现你的PUE要求。

  • 对于2000到3000平方英尺的数据中心操作运营环境而言,通常选择使用现有的网络基础设施,而并不推荐新建一个单独的网络。
  • 具有更高数据中心要求的大型设施将受益于专用网络。这可以提供与楼宇自动化和管理系统的集成,以及管理企业组织的多处站点的能力。

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PUE v2对PUE指标做了4个主要的改变

为了计算一个有用的PUE值,整个数据中心设施电热性能的测量是至关重要的。Green Grid组织定义了四个级别的PUE报告,分别在准确性、成本和复杂性方面有所不同。

3、调整你的数据中心设计

对于数据中心电源的管理并不一定是一个手动的过程。自动收集流程,然后分析来自各款UPS和PDU监控系统的数据,可以通过追踪效率来帮助降低能耗。而拥有自动化系统的另一个主要好处便是其提高了IT生产力。能效监控使数据中心的管理员们能够跟踪整个数据中心的消耗情况,自动计算和分析PUE,并进一步优化替代能源的使用。UPS设备携带了大量丰富的数据信息。监控系统可以跟踪UPS的功率输出,并确定这些设备何时以其最高效率运行。使用现代化的、功耗敏感的系统,即使在面板上监控电源也是有益的。选择一款 系统,检查正常服务器和机架参数以外的电力使用情况,并查看非IT系统(如照明和发电机)的电力消耗情况,以确保这些系统的绝对最佳使用。

模块化数据机房

PUE v2确立了不同类型的PUE测量方法,Green Grid将其分成了1、2、3三个级,分别对应于基础级、中级和高级,DCETF增加了更基础的第4级,以PUE0到PUE3进行标识,级别越高越严格,接下来我将重点介绍DCETF定义的PUE0,PUE1,PUE2和PUE3。

一至三级关注的是连续监测,1级是最基础的,只需要在UPS水平上衡量IT设备的能源和电力设施的投入,测量的频率最低要求为一个月一次。

典型的数据中心设备可以分为顶部送风散热和底部送风散热,我们知道热空气会自动向上流动,如果采用底部送风的方式来提到顶部送风的方式,也可以实现更好的PUE值。

关于实施电力监控的相关技巧和好处

模块化数据机房则是为了应对云计算、云边缘计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化,为了提高数据中心的运营效率,降低能耗,实现快速扩容且互不影响而推出的快速预装式模块化数据中心。

除PUE 0外,所有测量结果都必须转换成能量,意味着要引入时间组件,如用千瓦每小时来代替千瓦,它必须包括所有输入能源,如气体燃烧产生的热量必须转换成千瓦每小时,此外,所有测量结果必须是在指定时间点测量的,至少要持续测量一年。

二级是要求至少每天测量一次的中间阶段。在这必须在PDU(电源分配单元)或RPP(远程电源板)的输出端测量IT设备消耗的能量。

设计以及布置机柜的位置可以直接影响你数据中心的PUE值,热通道/冷通道方式是个不需太多投入就能获得好PUE的一种方式。只需要很少的一些定制,你甚至可以放置一些风扇到顶部,就可以抽出热通道的热风。机柜内制冷机柜内带有制冷单元)也是另外一种提高能源效率的一种办法。

监视和管理数据中心电力的使用情况有诸多方面的好处,其中包括:

模块化数据机房具有多个具有独立功能、统一输入输出接口的微模块、不同区域的微模块可以备份,通过相关微模块排列组合形成一个完整的数据中心。与一体化机柜系统不同的是,模块化数据中心是将单体模块化的UPS、配电模块、精密空调放置在了一起,使其成为一个整体。配电模块组合成为PDF,机架式空调也改成了列间空调。使其成为一个整体的存在。所以模块化数据中心是一个整合的、标准的、最优的、智能的、具备很高适应性的基础设施环境和高可用计算环境。

PUE v2现在规定办公室,NOC等消耗的能量也必须包括在PUE计算公式内。

这两种情况的数据收集相对便宜。UPS系统、PDU和RPP具有测量的嵌入式仪表,因此没有额外的测量的必要了。

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图2 数据中心不同送风方式

通过降低能源和运营成本,提高企业组织的盈利能力:那怕能源消耗略有下降,也可以显著的带来成本的节约。

模块化数据中心单个模块一般可支持8—32个机柜的部署,支持单机柜功率密度为3kW~20kW。可提供独立的工作空间和维护空间,可解决机房局部的热点问题,实现机房的节能改造。同时,单个模块化数据中心还可以组合堆叠,组成大型的数据中心机房。从下图中我们也可以看出模块化数据机房的一系列优势。

PUE v2也明确了可再生能源,如风和太阳能的利用,对PUE没有影响,PUE与能源来自哪里,是什么能源完全无关。

如果非IT负载需要从UPS供电,则需要具有更高精度的二级方法。如果UPS仅为IT系统供电,则其嵌入式仪表可以仅仅是IT设备消耗功率的合理近似值,可用一级PUE报告。但是,如果空调单元也由UPS供电,则该假设不再有效,PUE也会不准确。因此,PDU二级方法的读取只能分配IT设备的功率测量。

4、隔离的需求

带来市场回扣和奖励:许多的组织机构、地方性的政府机构以及能源供应商们都会提供一定的能源节省方面的回扣和奖励制度,以帮助抵消实施更新、更节能技术的成本。 “能源之星”、“绿色电网”和“正常运行时间协会”等注重节能的绿色环保组织机构还提供了能源效率奖项和认证。美国一些州的政府机构还提供实施节能技术和方案的回扣和奖励措施。您企业可以在各州政府机构的可再生能源和效率激励数据库网站上找到相关退税政策的详细介绍。

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下面总结一下PUE v2的四大不同点,了解每个级别的最低要求,以及为什么不应该拿PUE来进行对比。

在最先进的三级,测量间隔减少到每15分钟一次,其指标的测量更精确。测量IT设备消耗的能量是单独计量机架PDU的读数的和。

在夏天,环境温度升高,因此需要额外更多的制冷。建议在数据中心的外墙上涂上隔热层来降低PUE。

准确的计费:对于数据中心能耗情况的有效监控可提供准确的能源使用数据,使相关费用的计算更容易,从而可以更公平地计算用户退款。

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PUE0:相当于原来的PUE,它仍然是在离散的时间点测量的数据中心总输入功率和IT负载功率,主要的改进是现在它规定读数采用IT设备利用率峰值期间的数值,PUE0不能展现动态负载的影响,因此测量时机的不同,最终的结果偏离很大。此外,IT负载功率采用UPS的输出会增加非IT开销,如PDU损耗,机柜风扇损耗等。PUE0仍然是基于功率而非能量,因此它只能用于100%电力驱动的数据中心,目前没有办法校准不同燃料。简短来说,用于跟踪独立数据中心各种变化的效果还是很有用的,但PUE0不应该用于不同数据中心之间的对比,即使它们的设计是一样的。

颗粒度测量

在屋顶上做隔热台阶也是获得更好PUE的一个办法。在很热的地方,屋顶是最先被加热的,因此可以种植一些植被在屋顶和露台上,并且每天浇灌它们,这样来得到一个环境友善的方式来隔离数据中心受外部热量的影响。

减少碳排放量:有效管理数据中心的用电量不仅可以减少企业自身的相关成本和碳排放量,还可以帮助降低总体的碳排放量。

模块化数据中心内含有许多系统,下面小编就供配电系统、智能管理系统,能源管理系统给大家一一道来。

PUE1:这是第一级基于能源或电源消耗计算的新PUE,它需要过去12个月内的总的千瓦每小时数值,所有燃料类型产生的能量都将转换成通用值,即千瓦每小时,与PUE0相比,这是最主要的一个改进,但它仍然沿用了UPS输出作为IT负载能量,因此有可能犯PUE0计算IT负载同样的错,根据实际情况,这些错误会不同程度影响到PUE的值。如果没有PDU,没有机柜风扇,以及其它一切都按照PUE1方法进行测量,最终计算出的PUE值应该非常接近真实值。

此外,如果数据中心是混合使用设施的一部分,则物理基础设施所消耗的功率计算就得更加精细。这是因为对电力设施输入功率的简单测量是不够的,额外的仪表可能不得不安装在诸如冷水机和空气处理机的各个设备上,这样的话测量的负载就是特定数据中心设施的各个部分了。

5、在服务器层面来得到更好的PUE

请记住,对于成功的电力消耗监测来说,这些小事情可能会带来相当大的不同。如下,我们将为广大读者朋友们介绍一些经常被遗忘的、关键性的功耗组件。

供配电系统

PUE2:PUE1和PUE1唯一不同的地方是IT负载能量的测量方法,PUE2是汇总的PDU的输出,正如前面提到的,如果输电线路没有用到PDU,PUE1和PUE2之间的差别就很小了。

另一个考虑因素是数据中心在负载和布局方面都会随着时间的推移而改变,电气基础设施也是一样。因此,数据中心设施中的电路需要用实时文件进行描述,弄清楚所服务的设备有哪些以及如何分配到不同的PUE准确计算。跟踪电路是安装任何用于获取准确数据的测量仪器的前提。

检查你服务器的效率,以及备用模式或者高压力情况下的功耗。给各种计算、制冷、温度范围以及服务器设备不同利用率下的电力需求等设置基准。

1、密切关注服务器机房的操作环境温度:通过在数据中心内安装网络温度传感器(包括在机架内,排气口,冷热岛等),可以帮助管理员们确保设备在ASHRAE建议的范围内运行(64.4到80.6华氏度)。而通过冷却检查,数据中心的功耗也可以实现正常化。这有助于保持服务器的正常运行,并降低电力成本。

机房的配电系统成为模块化数据中心一个关注点,微模块内部集成了UPS或者240V直流以及蓄电池不间断电源系统。不同的微模块可以由不同的电源系统供电,实现了同一房间内多种电源形式混用。最开始,UPS仅被视为一种备用电源。后来,由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题,使计算机等设备的电子系统受到干扰,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果,引起巨大的经济损失。因此,UPS日益受到重视,并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统机柜配电设备。如今,UPS供配电系统的标准化、模块化开始被大量采用,降低了MTTR、提高了可用性、扩展性、设备安装的施工质量,并降低了生产和销售成本。

PUE3:这是最准确的PUE测量方法,最终所有数据中心都会热切希望采用这种测量方法,它需要精确测量12个月内每个IT设备输入功率,目前只有少数数据中心有能力做到这一步,但毫无疑问这是最精确的方法。在我看来,任何声称低于1.3的PUE都是扯淡,除非所有设施设备全部按照PUE3级建造。

要汇总来自所有仪表的数据并定期计算PUE,需要使用良好的数据中心基础设施管理(DCIM)系统。 一旦部署完毕,DCIM可以提供PUE的精确连续测量,能帮助用户了解当前的PUE,还能了解PUE如何随着时间、IT负载、天气和冷却性能的变化而变化。

模块化数据中心有助于获得更好的PUE值,你可以隔离高功率的服务器区域,并且分散于数据中心的不同区域。虚拟化也可以在提升PUE方面有很好表现。

2、管理您数据中心的相关警告和警报:自动化系统可以帮助保持对于电力使用情况的时刻检查,并带来更为健康的操作运营环境。创建相应的警告和警报,以便管理员们可以采取更为积极主动的方式来处理非常重要的数据中心功能——电源管理。在实际性的麻烦问题发生之前,通过了解潜在问题所处的区域,管理员们可以采取必要的措施来卸载电源,或根据需要重新分配电源。

根据电路结构的不同,按照国际电工委员会标准IEC62040-3:19991,UPS分为三种类型,即:后备式、互动式(Line-interactive)、双变换式(Double-conversion)

现在我们应该知道PUE值的准确测量方法,在拿PUE1、PUE2或PUE3的数值进行比较时,应该让测量时间点保持一致,这样才有可比性,其实它们也是苹果和橘子的关系。

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6、UPS级变化来提升PUE值

3、保持电池的健康运行:企业数据中心保护数据,免受数据丢失或服务器损坏方面风险的最佳方式无疑是有一个适当的配置和健康的备份电池环境。一套最佳的实践方案是部署实施一款UPS或电池监控系统,其能够连接并跟踪每个电池内电池的健康运行状况。而最有效的电池监控系统将持续追踪所有电池的参数,包括内部电阻。这意味着使用直流测试电流来确保测量精度和可重复性。而实施预防性维护,电池更换程序和UPS监控的良好例行程序则有助于保持数据中心和电池系统的健康运转,这将在数据中心发生电力中断时带来益处。

我们以最常用的双变换式为例,向大家进行讲解其中的组成部分,下图为双变换式UPS组成的图例

PUE v2消除了含糊不清的地方,它提供了几种不同的测量方法,使得大多数人计算自己PUE值成为可能。

让UPS的容量和系统负载匹配来得到更好的PUE值。如果你的UPS负载率只有30%,系统效率将比较低。模块化数据中心可以帮助你在需要的时候投入需要的UPS容量。比如你已经有了500KVA的UPS容量,而你的需求又增加情况下,你可以额外再投入的一个100KVA UPS,而不是采用另外再建设一套系统的办法。

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PUE v2也为PUE值建立了4个等级,对于新建或重新改造的数据中心,全方位的计量应该纳入设计之中,这样数据中心才能真正成为能源使用效率高的设施。

7、存储级提升PUE的办法

UPS组成部分

...

存储能耗取决于你给不同类型存储设置的基准。

整流器功能:

·静态数据的存储,或者无需实时交易的数据存储

①完成交流转换为直流的电路;

·需要经常读取以及处理数据的高性能存储

②实现功率因数校正及升压功能;

至于服务器设备,你也可以考虑放置高性能存储服务于数据中心不同的区域,然后根据制冷以及电力需求来设计,来匹配不同PUE的水平。

③降低对电网的污染;

8、管理工具

逆变模块功能:

监控基础设施和测量效率要求严格的管理,一个简单的excel表单也许就有帮助。设计你自己的工具来更好得帮助你管理基础设置,经常的审查也可以帮助效率数据的比较,从而实现持续的改善。基于实时数据,每分钟获取一次,或者每小时获取一次,通过这种方式最终可以获得PUE的很大改进。

①完成直流转换为交流的电路;

你也可以采用绿色网格设计的数据中心成熟度模型DCMM)作为你目前PUE水平的基准,DCMM涉及数据中心的主要部分:电力、制冷、网络、存储以及计算。

②转换电池中直流的能量;

...

③通过开关管的高速动作,输出纯净的交流;

旁路模块功能:

①内部旁路当UPS主变换器出现故障或异常时,自动转内部旁路供电;

②维护旁路为了维护期间安全和保持负载电力连续性而用来允许隔UPS。

充电器功能:

①在交流输入正常的情况下,为电池提供充电能量;

UPS系统配置

其对应的共有5种工作模式,分别为市电逆变模式、 电池模式、旁路模式、ECO(Economy Control Operation)模式、维护模式,在此处就不多做解释。

另外UPS的系统配置也可分为三种:N系统、并联冗余N 1系统、双总线系统

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优点:

1、设计概念简单,硬件配置成本低廉;

2、UPS 工作在设计满负荷条件下,效率最高;

3、具备高于市电的可用性;

4、可进行并机扩展增容(并联多个额定值相同的 UPS 模块);

缺点:

1、可用性有限,UPS 模块出现故障,负载转到旁路供电,处于无保护电源

2、在 UPS、电池或下游设备维护期间,负载处于无保护电源下;

3、缺乏冗余,限制了在UPS发生故障时对负载的保护能力;

4、存在多个单故障点,这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。

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(并联冗余N 1系统结构图)

优点:

1、可用性要高于N配置;

2、可根据电力需求的增长进行扩展。在同一装置中可以同时配置多个单元模块;

3、硬件的布置不仅设计概念简单,而且成本低廉;

缺点:

1、两个模块必须采用相同的设计、相同的制造商、相同的额定值以及相同的技术与配置;

2、UPS 系统的上游与下游仍存在单故障点;

3、在UPS、电池或下游设备维护期间,负载处于无保护电源下;

4、由于各个UPS设备的利用率均低于额定用量,因此运营效率较低;

5、所并各台需要一个逻辑控制总线,以保证各台同幅、同频、统相,并完成冗余并机功能,因而存在单路径故障点;

5、并机台数增多时,需要外部静态开关和并机控制柜;

6、系统仍需要一个公共的外部维修旁路

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(双总线系统系统结构图)

优点:

1、两条独立的供电线路,无单路径故障点,容错性极强;

2、该配置为从电力入口到关键负载的所有线路提供了完方位的冗余;

3、不存在两个总线中的UPS同频、同相和均分负载问题,也没有环流问题,两个UPS 完全独立运行,相互隔离,可靠性大幅度提高;

4、无需将负载转换到旁路模式,即可对UPS、开关装置和其他配电设备进行维护;

缺点:

1、冗余组件数量多,成本高;

2、由于未达到满负荷工作状态,供电设备容量利用率低,工作效率低;

3、一般的建筑物不太适合可用性极高的双总线系统,

4、因为这种系统需要对冗余组件进行分开放置

智能监控系统

智能监控系统具有集中管理功能,同时支持对监控系统的远程管理与维护,远程操作界面与本地操作界面保持一致。监控系统主要针对模块化数据中心基础设施层各组成系统,如配电、制冷、安防及环境等系统,系统内各组成设备或部件的运行状态进行实时监控。监控系统采用分层式架构,主要分为数据采集层、数据运算及信息处理层、智能管理平台层。监控系统通过对模块化数据中心基础设施层内的各设备、部件、环境运行参数及相关信息的实时采集分析、运算与处理,实现对数据机房运维及业务等全方位的智能化管理,以充分实现模块化数据中心的可用性、开放性与可扩展性,并确保数据中心的安全性。模块化数据中心的监控量做为集中监控系统中的一个组成部分,通过交换机,将信号统一上传至中心机房的服务器上。模块化数据中心的监控架构如图所示。

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能源管理系统

能源管理包括电源系统监控和机房能效管理。是通过下列方式进行对能源的管理。

1、电源系统监控:系统通过PDF列头配电柜将所有配电模块集中放置在列头柜、ATS是市电与油机电切换、双路由电源切换必不可少的设备、UPS不间断电源当停电时能够紧急取代市电,供应电力给设备及蓄电池上的智能仪表标配的RS485接口,对机房供电系统各类电参数信息进行采集、分析,并通过人机交互界面进行实时显示。电源系统监控架构如图所示。

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2、机房能效管理:能效管理是通过对机房总用电情况及机房IT设备用电量进行实时监测,以清晰反映出机房整体及机房IT设备电量消耗分布情况。并通过这些数据进行统计分析,计算出机房PUE值。传统数据机房的PUE值都高达2,而模块化数据机房可将数值降至1.5以下。

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小结

国家工信部、国家机关事务管理局、国家能源局在2019年2月份联合发布的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》中明确指出,新建的数据中心机房的PUE值应当在1.4以下, 模块化机房是传统机房的一大进步,模块化数据中心将极大满足传统数据中心机房的局部高密部署和中小型机房的快速建设,其具有快速部署、安全可靠、灵活扩展和绿色节能等特点,已在数据中心的建设中发挥越来越大的作用。​​​

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