云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計及實踐

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1、 云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計及實踐 【摘要】隨著信息技術的不斷發(fā)展，云計算在社會發(fā)展的各個領域都起到了很大的作用，其應用范圍非常廣泛，并且隨著時代的進步，也在不斷進行改革和創(chuàng)新。其中，云數(shù)據(jù)中心是云計算業(yè)務發(fā)展的重要載體，為了滿足社會實際需要，促進云計算的進一步發(fā)展，云數(shù)據(jù)中心在設計上開始注重節(jié)能設計，其實踐應用水平也在不斷提高。本文主要對云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計及應用實踐進行分析。 【關鍵詞】云數(shù)據(jù)中心；綠色節(jié)能設計；應用實踐 近年來，云計算業(yè)務發(fā)展非常迅速，而云數(shù)據(jù)中心也在與時俱進不斷向前發(fā)展，其規(guī)模不斷擴大，效率逐漸提高，智能化突出，并且成本逐漸降低。通過對電力系統(tǒng)、空

2、調系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)等方面進行合理設計，云計算業(yè)務的水平得到提高。為了與時代發(fā)展相適應，云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計及應用實踐，越來越受到重視。在實際設計和應用過程中，要對具體的云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能方案進行分析研究，不斷進行優(yōu)化，提高云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計方案的合理性和科學性，從而推動社會與企業(yè)的進步發(fā)展。 1云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能配電系統(tǒng) 1.1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)分析 在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中，主要是以UPS為主要的在線交流方式。切換時間較短，IT設備能夠穩(wěn)定運行。UPS配電系統(tǒng)具有一定的通用優(yōu)勢，對大多數(shù)的配置交流電源的服務器和交換機來說，都能夠滿足其具體需要。在UP

3、S配電系統(tǒng)的應用中，能夠對市電進行整流和逆變，從而轉化成標準的220V交流電，為服務器電源模塊供電，在通過服務器電源模塊內部轉化作用，12V的直流電得以正確輸出至服務器主板，這個轉換過程非常的復雜，很容易出現(xiàn)問題。同時，在數(shù)據(jù)中心的設計中，為了提高UPS配電系統(tǒng)的運行效率，避免由于單機系統(tǒng)的故障而阻礙其他系統(tǒng)的正常運行，一般會應用多臺UPS并機，提高系統(tǒng)的負載容量，這就使配電系統(tǒng)的結構更加復雜，一旦出現(xiàn)故障，維修非常困難。對于UPS配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設計，雖然已經(jīng)增加了一定的貢獻系統(tǒng)安全系數(shù)，但是從實際情況來看，其電能的損耗還是很大，與之相關的空調系統(tǒng)的耗電量也較大，不符合節(jié)能環(huán)保的實際要求，

4、通過對實際的數(shù)據(jù)中心進行檢測，UPS配電系統(tǒng)的效率也較低。 1.2高壓直流配電系統(tǒng)分析 隨著數(shù)據(jù)中心設計水平的不斷提高，隨著交流電向直流電的轉換與發(fā)展，在數(shù)據(jù)中心設計上，其供電架構基本上是以直流電供電為主。這主要是因為對于大多數(shù)的服務器電源模塊來說，能夠完成220V交流電和240V直流電的兼容。因此，在對數(shù)據(jù)中心進行設計時，就能夠用直流電來代替交流電，同時對直流電進行模塊化設計，而且也不需要進行逆變轉換，有效的提高了配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。對于240V直流電的轉換，其級數(shù)要比220V交流電轉換級數(shù)少，效率自然也就提高了，相關設備的運行水平也得到了提高，進而提高了整個配電系

5、統(tǒng)的運行效率。但是對于高壓直流配電系統(tǒng)來說，也存在一定的局限性，而且服務器電源也沒有得到相應的優(yōu)化，隨著數(shù)據(jù)中心設計的發(fā)展，一種更具優(yōu)勢的電源架構出現(xiàn)，那就是圖2高壓直流配電系統(tǒng)市電到IT設備的不間斷電源架構，此架構仍然使用的是直流電UPS系統(tǒng)，但是去掉了服務器的電源模塊，供電方式為機架集中式電源PSU。在交流或者直流機房中比較適用。與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)運行效率相比，得到了很大的進步，對云計算業(yè)務的發(fā)展具有一定的促進作用。 1.3市電直供配電系統(tǒng)分析 對于數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計來說，主要的目標就是在保證配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的基礎上，減化電源轉換的過程，提高配電系統(tǒng)的運行效率。隨著數(shù)據(jù)中心

6、配電系統(tǒng)的不斷進步與發(fā)展。市電直供配電系統(tǒng)逐漸發(fā)展起來，在此系統(tǒng)中，直接取消了UPS系統(tǒng)，市電與服務器直接相連，在服務器中采用12V電池來啟動主機，保證服務器的連續(xù)運行。其備用的配電架構為48V直流電源，在數(shù)據(jù)中心設計上，配電系統(tǒng)的電能損耗達到最低。在市電直供配電系統(tǒng)的不斷發(fā)展中，通過吸收先進的經(jīng)驗，對其進行不斷的改進，240V直流電促成的后備配電架構出現(xiàn)，云數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)發(fā)展起來。此配電系統(tǒng)，能夠有效處理市電異常情況，維持市電正常運行，提高了電源切換的效率，與云數(shù)據(jù)中新設計的高效性、高應用性、高維護性等優(yōu)勢相符。市直供電方案很大程度上減少了親配電系統(tǒng)的轉換程序，減少了轉換層級，配電效率明顯

7、提高。 2云數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)節(jié)能設計與應用分析 2.1傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)分析 在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心設計上，對于空調系統(tǒng)的設計，主要是控制機房內部的整體溫度和濕度。具體的設計觀念是先進行機房的冷卻再進行IT設備的冷卻。在機房空調設計的具體過程中，首先要對機房內的建筑符合和IT設備負荷進行計算，合理選擇溫度指標，結合機房的具體情況，對實際氣流組織方式進行合理匹配，這也是設計的核心內容。對于機房的空調系統(tǒng)設計，一般主要有集成制冷系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心設計來說，耗能較高，主要是因為數(shù)據(jù)中心設計上，冷熱通道沒有很好的區(qū)分，機架的密封性不好，冷熱

8、混流情況時有發(fā)生，空調系統(tǒng)的運行效率不高。 2.2云計算數(shù)據(jù)中心的溫度與濕度設計 對于空調系統(tǒng)設計來說，重點就是要設計好IT設備的溫度和濕度，提高區(qū)域化制冷的效率，設計出科學合理的制冷方案。隨著云計算的不斷發(fā)展，IT設備適應溫度與濕度的能力越來越強。根據(jù)服務器設計的標準溫度，還在進行更加優(yōu)化的設計。高溫服務器也得到了一定程度的發(fā)展。這對于云數(shù)據(jù)中心設計中，空調系統(tǒng)溫度與濕度實際標準的變化也具有一定的影響。通過對云數(shù)據(jù)中心設計的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，空調系統(tǒng)溫度和濕度的控制范圍也在發(fā)生變化，服務器運行的溫度與濕度適應能力也在不斷提高，促進了云數(shù)據(jù)中心設計的節(jié)能化發(fā)展。 2

9、.3高溫回風節(jié)能空調系統(tǒng)的設計與應用 在高送風回風溫度節(jié)能空調系統(tǒng)的設計與應用中，主要是根據(jù)出水溫度的不同，了解空調系統(tǒng)的制冷效果和能耗情況，通常空調的回風溫度提高一度，空調系統(tǒng)就會節(jié)能3%。因此，在云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計上，冷凍水空調設計的溫度已經(jīng)得到了提高，空調系統(tǒng)的節(jié)能性能已經(jīng)非常突出。通過對不同類型的空調系統(tǒng)的耗能情況進行分析比較發(fā)現(xiàn)，其中耗能最高的是機房級別的風冷空調，其次是冷凍水空調，而芯片級別的制冷系統(tǒng)耗能最低。因此，在云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計上，要想提高節(jié)能強度，優(yōu)化空調系統(tǒng)，就要保證散熱傳遞環(huán)節(jié)盡量減少，要與IT設備的散熱源不斷接近，送風和回風的路徑要盡量縮短，回風溫

10、度要適當提高，空調系統(tǒng)的運行效率才會得到提高。 2.4低能耗加濕系統(tǒng)的設計與應用 在云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計中，低能耗加濕系統(tǒng)的應用非常典型。在此系統(tǒng)中，利用純凈水在多孔介質和空氣中直接噴灑，形成水霧，在通過送風氣流送出，整個加濕過程不需要電能加熱，只有水泵和風機的能耗，電能消耗明顯降低。 2.5自然冷空調系統(tǒng)的設計與應用 在云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計上，隨著溫度與濕度控制范圍的增加，經(jīng)過處理的室外低溫新風和室外低溫冷水被直接應用，已經(jīng)成為一種可能。利用自然冷風對機房的IT設備進行散熱處理，不僅明顯的降低了能耗，也具有一定的環(huán)保性。特別是在自然低溫水資源和自然

11、冷風條件較好的區(qū)域，提高自然冷空調設計的強度，利用板式換熱器把冷水引入機房內，與機房氣流進行隔離換熱，再利用室內冷風對IT設備進行冷卻，自然冷風空調系統(tǒng)的設計與應用，對于提高空調運行效率，最大化的節(jié)能具有重要意義。 3結論 綜上所述，隨著云計算規(guī)模的擴大，在云數(shù)據(jù)中心設計上，節(jié)能性越來越受到重視。要根據(jù)實際情況，在具體的設計中，優(yōu)化設計方案，降低能耗，提高設計的應用水平，促進云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計的更大發(fā)展。 參考文獻 [1]韓玉，韓亞明，劉水旺.云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能設計及應用實踐[J].科研信息化技術與應用，2012，06：56~65. [2]彭成磊.云數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能需求的虛擬機負載均衡技術研究[D].南京大學，2016. [3]鐘景華，朱利偉，曹播.綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計與建設初探[J].智能建筑與城市信息，2013，10：21~30. [4]王洪亮.云數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].山東大學，2012. [5]楊威，高立同，劉彥宏，趙鑫.綠色節(jié)能與安全的高校數(shù)據(jù)中心建設[J].中國教育信息化，2013，01：68~70. 4