如大家所知，绿色节能是数据中心未来的重点发展方向。许多数据中心管理者抱怨自己的机房耗能严重，PUE值居高不下，殊不知数据中心是一幢综合性建筑，体系庞杂，供配电、制冷、照明等等不一而足。由此可知，数据中心的节能可以通过很多不同途径来实现，通过量变引起质变。今天让我们通过这篇文章，看看联通是如何在云数据中心中通过各种不同系统的技术优化实践，逐步推行“绿色节能”理念的。
建筑系统
一般来说，数据中心的基础运维优化，涉及到硬件与软件两部分。在数据中心的机房环境、动力设施、空调及IT设施等方面采取节能优化措施，可称为“硬件”节能；而在机房规划与设计、部署、运营、维护和管理等方面采取节能优化措施，可称为“软件”节能。毫无疑问，建筑系统属于硬件的范畴。
据悉，联通在自己的云数据中心里执行《公共建筑节能设计标准》DB13(J)81-2009和《居住建筑节能设计标准》DB13(J)63-2007，合理安排建筑物的朝向和间距，使机房楼能够大限度利用自然采光和自然通风，以此维持室内舒适的条件。数据机房采用无外窗的设计，避免能量的浪费。建筑的外墙、屋顶采用高保温性能建筑材料和构造方案，能够有效防止热量散失及降低空调能耗。
另外值得一提的是，选择高效节能灯具也是数据中心节能的必要措施，比如光源可以选用高效的T5三基色荧光灯管。机房照明分列设置，可根据需求开启全部或者一半灯具，从而达到节能的照明效果。
图1 联通云数据中心整体节能示意图
变配电系统
如果说建筑系统是数据中心的骨干，那么变配电系统则是数据中心的动脉，这一系统是否有序运行，决定着整个数据中心躯体运转是否正常。而作为负责运输能源的系统，变配电系统在节能问题上同样大有可为。
在整个变配电系统中，最引人注目的无疑是高压系统分散式供电系统。联通在数据中心里采用分布式供电，将10kV市电直接引入各模组，使得供电系统能够就近为用电负荷供电，减少线缆的损耗，同时减少电缆投资以及建设费用。
其次，非晶合金变压器也足够吸引眼球。据悉，非晶合金变压器的空载损耗比普通干式变压器有比较明显的降低，并且还有噪声低等特点，可以有效节省运营成本，且其制作材料可以分解、回收、不污染环境。
再来关注柴油发电机。联通在数据中心里使用10kV高压柴油发电机组作为备用电源，由于电压等级高，这样就可以减少输电线路损耗，大量减少低压电缆的使用量，从而节约了建设成本。
最后，供配电系统当然少不了UPS。联通在自己的云数据中心里采用了高频UPS设备，与工频UPS相比，高频UPS使用效率高，能够有效控制谐波电流，并且具有自身功耗小的特点，值得数据中心尝试。
制冷系统
说完了建筑系统和变配电系统，接下来该轮到节能领域的重头戏——制冷系统了。
制冷系统的奥秘，在于集中式水冷空调。在联通的云数据中心，机房空调系统采用的是高能效比的离心式冷水主机，其奥秘在于——将供回水温度由7℃-12℃提高到10℃-15℃。这样一来，便可以在保证IT负荷正常运行的前提下，提高了冷冻机组制冷效率，降低了制冷能耗。
图2 机房制冷系统结构图
接下来给大家说一个比较新奇的词：Free Cooling技术。什么是Free Cooling技术？这是一种利用自然冷源免费制冷的技术，通过冷却塔、板式换热系统，在过渡季节利用自然冷源进行免费制冷，减少或停止冷冻机组的运行时间，减少压缩机的运行功耗，从而达到节能降耗的目的。
.再看变频水泵、EC风机，冷冻水泵、冷却水泵以及室内末端机组的送风风机均使用了变频技术，可以实时根据热负荷情况，使设备运行在最经济状态，降低能耗。
与此同时，合理的气流组织和余热回收也相当重要。联通的云数据中心机房采用下送风、下回风、封闭冷通道的方式，达到合理规范气流组织的目的，提高冷源的使用效率，避免了冷源的浪费。而机房楼辅助用房采用水环热泵VRV空调系统，冬季从机房集中空调冷却水系统中提取机房排除的废热供暖，这样就能提高能源利用率。
图3 机房气流走向示意图，红色代表暖流，蓝色代表冷流
动力环境集中监控系统
说了这么多硬件，接下来该说说数据中心里的软件了，这里重点提一下PECS动力环境集中监控系统。
所谓PECS动力环境集中监控系统，英文全称Power-Supply & Environment Centralize Supervision System，它的职责是将动力、环境设备通过前端采集、传输网络及后台数据库集中整合到统一的监控平台上，向管理者提供对前端设备的实时遥测、遥信、遥控及遥调，对重要数据、告警的统计、对比分析和归类整理，为设备建设及维护提供客观、科学的依据。数据中心管理者可根据它提供的PUE曲线，监控基地基础设施能耗情况，通过曲线分析、加强能源使用管理，降低数据中心能耗。
图4、图5 PECS动力环境集中监控系统示意图
值得一提的是，这一系统支持能耗查询功能，管理者可以通过系统查询每个设备的用电情况，分析各设备的能耗及其使用情况，从而有效地进行能耗管理——怎么样，是不是很智能呢？正所谓“硬件还要软件配”，软硬兼施，才是数据中心管理之道。
结语
除了本文中提到的几种已经在联通云数据中心得到应用的技术，当下业界还有些比较流行的新技术，比如云节能技术、高压直流技术、新风制冷技术、三联供技术、光伏供电技术等等，本文就不在此一一提及了。大家若是感兴趣，可以对这些技术进行深入了解，并进一步在数据中心中推进实施，为绿色数据中心的建设工作贡献自己的力量。
热门专题
