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机房节能趋向系统化、智能化、精细化

原创 Linux操作系统 作者:无聊岁月 时间:2009-04-03 09:26:57 0 删除 编辑

机房是能耗的重头,就目前的机房整体运营情况而言,在节能环保方面还有更大的上升空间。

机房节能一直是节能环保的关键环节,也已得到了行业内各方用户的普遍关注,与呈几何级数增长的能源消耗和IT设备扩充速度相比,节能环保工作还是面临着很大的压力。如何为机房进一步节约能源已经成为了一个关键的问题,机房的建设和运维需要被涂上更深的一抹绿色。

与之前的节能减排概念相比,现在企业在节能方面的努力正在由被动向主动转变。曾经,部分节能减排举措是按照国家强制标准来制定的,而现在更多的企业是从实际运营以及社会责任的角度出发,节能减排已经成为一种切实的提高运营效率的手段。

运营商维护技术处的相关负责人表示,目前在运营商内部,已经要求从战略管理的高度实施节能减排,在运营维护管理的过程中,从明确目标、责任分解、举措落实和资源保障等方面保证节能减排工作的顺利开展。此外,节能减排工作也正在逐步从粗放式管理向精细化经营转变,正在逐步实现对基础数据的分析和总结,对能耗进行量化的制约。另外一方面,节能降耗也不只是运维部门的事情,整个过程中应该涉及计划、建设、运维多个部门,以便于工作上的协调统筹和安排。

在电信行业内,电信企业最主要的节能工作是在节约电能方面,而机房节能又是重中之重。为了帮助更多的企业在机房节能方面有更多的思路,本期专栏特邀请了行业内各个领域专门从事机房节能相关工作的负责人来为机房节能出谋划策。在机房节能领域,我们的行业企业任重而道远。

配套设备成“电老虎”

通信世界:在运营商机房中能耗最大的设备是哪些?目前机房在能耗方面存在什么样的问题?

赵雷:随着信息技术的普及,数据中心的IT设备数量增长加速。数据中心能耗需求的增长速度高于其它领域,企业每年在用电成本上的花费越来越高。在现在机房的能耗中,主要的消耗是来自于IT设备能耗、制冷系统能耗、电源和照明设备的能耗。

谢卫刚:受IT硬件规模大幅度增长的影响,电信运营商的数据中心机房也必然相应发生改变,而导致这种变化的一个最重要的原因,是IT设备以及数据中心制冷所引发的巨大能耗。数据显示,通信业每年要消耗200亿度以上的电能,各种能耗费用超过100亿元人民币,耗电总量在各行业中排名第14。

根据调查,在数据中心中,单纯用在IT设备及服务器、存储上的电力输入只占总消耗的30%。也就是说,当数据中心消耗了100度的电能时,用在IT设备或者服务器上的只有30度。APC也同样认为能否顺应电信运营商数据中心密度的提升而实现有效的电能共赢,以及有效的冷却,这其实是影响电信运营商能耗的一个最关键环节。由于刀片服务器、虚拟化技术等被大规模应用,数据中心的密度也越来越高。空调的能耗甚至已经占到了机房电能消耗的一半以上。

林清民:只要是电子产品一定都会存在能源损耗等问题,相对来说,电能损耗和功率有关,功率越大损耗越高。机房里的主要设备如空调、服务器、关键电源等都是耗能大户。
在这些领域也存在一些问题,一方面,企业只关注空调等高耗能的设备,却忽略了关键电源等基础设施的能耗。一般来说,UPS的供电效率越高,能耗越低。举例来说,从UPS本身的效率讲,工作效率小于90%的UPS自身效率低,必然使总体耗电量增加,电费的支出增大。另一方面,除了设备本身的节能以外,机房的后期管理、维护成本也是很多企业容易忽略的。具有维护简便、管理简单的设备能极大降低企业的TCO成本。

朱洪波:据初步统计,电力消耗在各类能源消耗中所占比例已超过80%,因此节能减排工作将以节电为重点研究对象。有数据显示,在电信运营商的总电能耗中,基站和核心数据机房的总电耗占到了90%以上,空调用电就占到了将近50%,所以要实现电信行业的节能减排目标,在确保机房温度符合通信设备正常运行的前提下,科学有效地降低空调用电、减少电力资源浪费应成为通信机房节能的主要手段。

林海青:在通信领域,数据中心的不断扩容增加了IDC机房的电能消耗,据全球权威机构Gartner预测:到2010年,企业每年在用电成本上的花费将大于它当年在硬件设备上的投资额。从机房用电分配来看,服务器设备占电能总能耗的52%,而制冷系统和电源系统各占38%和9%,照明系统仅占1%。在服务器设备用电无法削减的情况下,要想节电就得从制冷系统和电源系统这两个用电大户下手。

机房节能提升运营商竞争力

通信世界:机房节能对运营商的现实意义体现在哪些方面?

林海青:随着通信产业的高速发展,通信网络的节能减排问题也日趋严峻。对于运营商来讲,由于电信体制改革进一步深化,在整个的电信市场竞争越来越激烈的情况下,进一步提高管理水平、降低成本、提高收益,节能减排也越来越成为一种不可忽视的手段。

赵雷:从宏观层面来说,国家倡导节能减排,运营商应该主动自觉地贯彻国家相关政策,另外,运营商重视节能环保,有利于在广大用户心中树立良好的形象。而从微观层面来说,运营商重视节能,将可以节省电费开支,提高企业的盈利能力和运营效率,从而提升电信运营商的综合竞争实力。

林清民:企业对机房的维护支出成本在降低:有数据调查显示,在美国,企业3年的纯能源成本消耗已经等同于设备购置成本,而在其他一些发达国家,甚至等同于2倍设备购置成本。

对于企业而言,减少能耗中的浪费部分不仅提高了企业的经济效益,更提高了企业的社会效益。在当今倡导建设“节能型”企业的趋势下,企业更应该明确自己的社会责任感,通过建设“绿色数据中心”,有效降低能耗、节约能源,提升自身的品牌形象。

节电措施至关重要

通信世界:从目前实践总结来看,成效比较显著的节能降耗手段和措施有哪些?

周德超:作为电源技术有限公司,我们发现机房和通信基站的室内温度对所使用的蓄电池运行寿命影响很大,阀控式密封铅酸蓄电池(简称VRLA电池,下同)最佳运行的环境温度为20~25℃,行业内普遍认为VRLA电池35℃下的使用寿命只有25℃下的一半,即从10年左右降到5年左右。而低温下VRLA电池的充放电性能也会降低,特别是-15℃以下,VRLA电池的性能急剧下降。所以在使用VRLA电池的基站和机房都要求安装空调,使VRLA电池的运行环境温度保持在15~25℃。盛夏时空调的设置温度每提高1℃,即可降低耗能5%。仅中国移动在全国的通信基站就有20多万个,所以通信基站节能降耗的潜力和意义重大。

 
2008年10月中国移动决定夏天将移动基站空调的设置温度从25℃提高到28℃,这样每个基站空调至少可节能15%。

机房的电子设备、开关电源等对环境温度的敏感性远比化学电源低,而在化学电源中,VRLA电池的运行环境温度对其使用寿命有十分直接的影响。所以,建议在机房中,运营商可只对VRLA电池单独隔成一空间而安装空调,使机房内只对VRLA电池恒温,可以大大节约能源的消耗。但要注意的是,VRLA电池单独隔成的空间要定期换气通风,防止长期密封。

在东北、大西北的机房和通信基站,冬季十分寒冷,而IEC61427-2005标准规定VRLA电池运行的极限温度为-15℃~40℃。理士电池要求在-20℃以下使用时必须采取保温措施。我们认为,在合适的地方,采取电池地埋也是节能降耗的好办法。

朱洪波:现在空调节能产品的设计和开发理念是尽可能地利用自然冷却技术,将原有空调压缩机的工作时间缩短,这样给整个空调运行能耗带来很大的节能空间。自然冷却技术就是利用环境中取之不尽的低温冷空气对基站或机房内部进行冷却,减少空调压缩机工作的时间,从而实现大幅度的节能。自然冷却技术受环境温度的影响很小,即便是在热带地区依然可以使用,而且节能效果非常理想。

林海青:这几年的通信行业发展迅速,大量的不间断的通信维护使用电量增长也非常迅速,所以通信行业的节能潜力非常大。很多通信设备能集成各种各样的解决方案,有线解决的方式可以达到70%,一些先进的通信基站,用低功耗的设备,整体的优化可以降低能耗30%甚至40%。

目前阶段,通信节能主要是节电,主要包括了机房空调自适应的控制、供电系统的谐波治理、综合化的治理、绿色环保能源的应用等。更多的末端设备采用风力、阳光等自然的能源进行电源的储备,来满足末端设备的供电要求。这些技术的研发和应用取得了一些实际的效果。

林清民:一是从关键电源及其他基础设施方面入手,在机房基础设施的设计及实施方案上开始进行节能工作。二是从产品本身设计开展节能工作,减少设备能耗,以达到节能降耗的效果。

一般来说,如果UPS的功率因素低会使电网的电压下降,电气设备得不到充分的利用,大量的无功电流在线路上流动占用了线路资源,降低了线路传输有功电流的能力,增加附加损耗,降低发电、输电及用户设备的效率。再者,蓄电池是UPS的心脏,也是UPS系统组成中重要的部分。现在的智能化多模式电池管理技术,包括分阶段的充电技术、定期的电池检测和激活技术、电池均衡性检测技术以及电池放电模糊调节技术等,综合了传统恒压充电、恒流充电、二阶段充电等充电方式的优点,采用微处理器控制技术对电池进行多模式管理,提高UPS的充电效能,延长电池的使用寿命,减少废旧电池对环境的污染。

节能投资要有长期眼光

通信世界:实现节能降耗是为了降低运营商的能源成本,另一方面也需要改造以及新设备的投入,这两者之间的平衡点怎样选取?

林清民:就像前面所说的,企业几年的纯能源成本消耗等同于设备购置成本,虽然更新改造会带来一定的投入,但是在未来节省下来的成本累积将会多于前期的成本投入。另外,在改造采购新设备时,就应当将设备未来的可扩展性充分考虑在内,以最少的前期投入,达到最好的改造。我们的产品采用的无主从自适应并联技术能够分充满足企业改造升级的需求。另一方面,从社会角度来说,节能减排、建设资源节约型社会是企业必须承担的责任和义务。

赵雷:运营商,需要进行全面的考虑,通过计算TCO(Totalcostofownership),TBU(Total benefit of usership),PUE(Power Usage Effectiveness)等多维的参数,就可以找到平衡点。

细微之处不容小觑

通信世界:哪些设备以及配套产品对于运营商机房会起到关键的作用?

林海青:基于通信行业数据中心节能的趋势,北京突破电气有限公司于日前推出了“突破远程监控PDU”系列新产品,我们希望这些产品会在未来在运营商的机房中起到关键的作用。如果我们可以实现精细化的精准送风,从长远的角度对数据中心节能降耗有非常大的价值和意义。

朱洪波:气流组织也是运营商机房中的关键配套手段,合理的气流组织分布会给整个空调运行带来锦上添花的节能效果,通过改善基站和机房内的气流组织,使环境内部的温度分布均匀,满足高温在上、低温在下的温度自然分布规律,使冷量的利用率提高,避免冷热气流混合,这种送风方式比上送风空调提高2~3℃送回风温差,所需送风量小,可以节能15~20%。

新技术将带来新应用

通信世界:在节能降耗中有哪些新技术和新产品是值得关注的,有可能在未来成为趋势?

赵雷:在制冷系统方面主要有以下几类技术和产品有可能成为趋势:水冷技术(如威图LCP产品),免费天然制冷技术(如威图Recoolingsystems),冷通道封闭技术,动态智能冷却技术等。

在电源系统方面:模块化UPS技术、效率更高的UPS产品等。而在照明系统方面:除了选用节能灯具,最好选用有利于反射光源的白色机柜。

林清民:需要使用一些清洁能源,比如说太阳能、风能产品,另外,还有一些节能装置。比如说科华公司的能量回馈装置,它能够将回收的80%的电能再次循环利用到负载中,实现电力循环使用。

林海青:因为通信企业耗能主要集中在通信机房内,不管是设备耗电还是空调用电。在这两个方面,在运营商及各相关企业的努力,已经进行了相关的节能技术研究应用,像对陈旧耗电大设备的更新改造,采用更多新的节能技术,像机房电源智能解决方案、供电系统的谐波治理、新风节能技术、自适应节能技术、变节能技术等,通过技术创新实现节能降耗。

 

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