數據中心供配電系統的節能設計

文/王光榮

當前，很多企業都運用數據中心自動化運維管理，在很大程度上提高了整體管理效率。因此，確保其持續穩定發揮作用是十分重要的，其供配電系統需要保證運行平穩，且利用先進的技能措施來降低企業成本，對于提升企業運維效率具有積極意義，是行業內研究熱點。對此我們還要了解其節能措施面臨的問題，提出相應的解決措施，實現數據中心供配電系統節能化。

1 數據中心電源系統能耗現狀分析

在數據中心運維管理中的供配電系統中，主要包含了電源系統、輔助設備等在內，其是以計算機為載體，以信息技術為依托的，是一種先進的數據管理技術。在當前隨著數據中心供配電系統的不斷升級，其硬件設施也在不斷增多，導致耗電量持續攀升。在城市運行中，數據中心電能耗能占據了很大比例，在一些發達城市的商業中心去，數據中心運維管理電能消耗占到總體電能消耗的25%左右。此外，一些企業的規模比較大，但其數據中心仍然采用耗能巨大的UPS系統，進一步加重了數據中心的能耗負擔。

當前我國針對國內數據中心供配電系統的耗能情況和系統發展等，制定了相關的節能設計參照等級和標準，不僅包含了計算站場地安全要求、供電系統設計實施規范，還包含了通用性用電設備設計準則等。一般情況下，在進行數據中心供配電系統節能設計時，需要保證數據中心使用性能，且符合管理要求，并且要考慮到網絡中斷會造成的經濟損失和社會影響等。在明確設計機房等級的情況下，根據具體的設計標準和選定的適宜供配電系統，確保節能設計符合標準。

2 數據中心供配電系統節能設計需求

在當前我國經濟建設和精神文明建設發展良好的情況下，同時人們對綠色環保更加重視，在數據中心供配電系統節能設計中，必須要明確設計需求，才能保證節能設計符合實際要求和相關標準。其設計需求主要是三方面的內容：

（1）在節能設計中，需要按照容錯系統標準來配置相關設備，避免在數據中心的供配電系統運行中，受外部電源終端、設備故障等因素影響而影響系統的正常運行；

（2）設置不間斷電源系統時，要按照2N標準進行配置，并且其采用的備用電池要保證其連續使用時間達到15分鐘以上；

（3）選擇數據中心供配電系統內后備電源，應選擇柴油式發電機，具體要根據實際情況來靈活切換。

3 數據中心供配電系統節能設計

3.1 評價指標

在數據中心供配電系統節能設計中，要關注其評價指標，具體可應用PUE即電源使用效率，在供配電系統中為數據中心的工作者直觀展現電能消耗狀態，提供供配電管理的指導依據，其在數據中心供配電系統中的應用受到很大關注。

3.2 電源系統結構

數據中心供配電系統主要有兩種，即高壓直流電供配電系統和交流供配電系統。當前，很多企業的數據中心相關設備選擇時，會采用大規模的服務器和小型機，在其使用過程中，很容易出現電源不穩定的情況，對網絡工作的安全性造成不良影響。因此在數據中心供配電系統節能設計中，要進行嚴謹的分析研究，選擇最佳的配置方案。

3.3 空調配電系統設計

在對空調配電系統進行節能設計時，要先了解數據中心供配電空調系統的運行特性，參考相關施工和驗收規范、節能設計標準等，結合當前空調配電系統的運行特征來進行節能設計。

（1）要控制好環境溫度，將系統內部的溫度有效降低，在此狀態下使機柜可以進行自然冷卻降溫。同時在這樣的冷卻環境中，受溫度影響空調自身的能量也會逐漸消散，是符合節能設計要求的。

（2）經過對封閉機柜柜門和送風管的改造，將空調冷風送到各個機柜，在對送風風壓和溫度進行精密設計的情況下，各個機柜中的風道閥門可以對送風量進行有效控制，使空調能耗有效降低。最后可在現有送風口和送風管道的基礎上，適當加設風口和風管數量，實現將冷氣直接輸送到機柜門的上方。同時重新設計封閉式柜門，使其更加符合機柜相關要求。

3.4 照明系統設計

當前我國在數據中心供配電系統照明節能設計中，需遵循國家相關設計條例中，對各主要場所照明節能設計的規定，具體如表1所示。

一般情況下，信息化機房內照明系統的照度需控制在500lx，其它輔助性區域要在300lx以上。在此基礎上選擇數據中心機房系統內部照明裝置時，適宜選用雙管格柵LED燈，且標準要符合場所具體需求。

3.5 模塊華UPS系統設計

當前我國數據中心機房中的UPS是處于負載工況下的，而初級機房運行中應當處于輕負載狀態，因此其面臨的能源消耗是非常嚴峻的，并且還會涉及到一定的IPS故障、并機系統震蕩等問題。因此其節能設計需要從負載水平入手，積極引進國外先進綠色休眠設備和技術，對機房的負載水平科學控制，根據其負載來控制需要投入的UPS臺數。如果當前滿足了冗余n+1供電，則多余的UPS會自動進入休眠狀態當中。

3.6 高壓直流系統設計

在數據中心供配電系統中，應用高壓直流供電形式與UPS系統是不同的，在熱能減少和效率提高的情況下，其原有空調負荷會不斷降低，發揮出優于UPS系統的節能效果。同時，高壓直流供電模式下，可以省略逆變器環節，只需采用控制轉換步驟的方法即可提升系統電能轉化的效果。對此，在數據機房實際設計中，建議采用240V的高壓直流供電模式，可實現持續性的不間斷供電，同時可降低能耗，取得良好的節能效果。

4 結束語

在時代發展的過程中，我國數據中心也向著綠色環保化、規模化和集中化的方向發展，在其供配電系統節能設計中要明確其設計標準、等級和實際需求，對其節能設計進行深入的分析研究，提升整個系統的節能設計水平，滿足其發展要求。