綠色節能模塊化數據中心建立分析

劉慧婷

【摘要】? ? 近些年，數據機房得到了快速發展，因此一個關鍵的問題就是如何減少數據中心能耗，推進數據中心朝綠色方向發展建設。對于模塊化數據中心來說，屬于一種新型的數據中心，較之傳統的機房建設模式，具有突出的優勢。本文就對于綠色節能模塊化數據中心的建立的有關內容，作出具體分析，以供參考。

【關鍵字】? ? 綠色? ? 節能? ? 模塊化? ? 數據中心

引言：

在數據中心的發展過程中，高能耗、資源浪費嚴重是其中的突出問題。數據中心這種產業具有較高的耗電量，隨著數據中心的不斷進步和發展，也帶來了高水平的資源消耗。因此，為了實現能源的綜合利用，貫徹節能理念，就要不斷提高數據中心的能源利用率，建設綠色節能的模塊化數據中心，滿足各項建設需求。

一、模塊化數據中心的概述

1.1傳統數據中心范式

對于我國大多數的數據中心來說，在機房設計時，依然沿用傳統的布置方式，采用地板下送風和敞開式機柜，這種下送風的空調系統和固定的地板通風板，基于機柜數量來安排地板通風板數量，在夾層內部，進行各種管線的鋪設，將活動地板下面的空間，當做靜壓送風通道，這樣就能夠利用活動地板中的風口，進行機房空調中冷風的輸送，讓其到達主機房和機柜內。但是在這種長距離的送風過程中，空調的冷風會出現沿途冷量損耗。如果在敞開式的機柜內部，進行通道的布置，實現密封隔離的效果，也會導致冷熱氣流發生混亂，從而造成能量損耗。在施工安裝的過程中，一般都會對于高架地板的制作高度，提出較高要求，同時還會嚴格要求樓層高度，這種機房在建設過程中，總體上的周期比較長，而且后期拓展比較困難。

1.2微模塊設計方案

對于模塊化機房來說，是由微模塊組成，對于傳統數據中心中的機房內的各個系統，包括配供電系統、機柜系統、空調系統、消防監控系統、綜合布線系統等，對其進行一體化操作所形成的產品，能夠將模塊化設計的優越性充分發揮出來，在模塊化系統中，能夠快速的進行分布式部署，這樣不僅可以減少機房的建設成本，而且還能夠有效地縮短建設周期。在微模塊的部署時，并未對機房的空間環境，具有較為特殊的要求，不需要進行地板的抬高以及特殊裝修。微模塊機房就是實現了數據中心的基礎設施的整合，讓其能夠成為一體式的機房，具有高效性和智能性，對于消防、監控、供電、運維、管理、擴容等多方面的內容，都可以有效應對。微模塊數據中心相比較傳統的建設方式來說，能夠有效解決以往施工周期長、復雜程度高的問題，而且對于質量標準進行了統一，改善了以往機房末端的智能運維問題。微模塊不同于傳統機房，采用底板下送風的方式，而是利用列間或者是底座式的空調，通過就近制冷的方式，這樣也使得送風距離更短，有效地降低了送風過程中所出現的冷量的消耗，而且還能夠減少空調風機能耗，防止出現冷熱氣流混亂的問題[1]。

1.2.1供配電系統

在微模塊的供配電系統中，主要成分為精密配電柜系統、UPS系統、PDU和電線電纜、防雷接地附件等等，并且依靠智能數據采集、防雷、電力監測、電網隔離等措施，對于IT設備，進行冗余的智能配電的提供，這樣就能夠從整體上，提高配電管理的水平。在進行單一的微模塊的部署過程中，可以在微模塊內放置UPS，如果要開展多個微模塊的集中部署，就要利用集中供電的方法，一套UPS由多個模塊共享，并且將電池和UPS進行外置，對電池間和UPS單獨進行配置。

在供配電的監控系統中，也要利用配電柜中所設置的智能電量分析儀，對于電流、電壓、功率、電能消耗量、報警信息等數據，進行實時的采集，之后要進一步檢測配電柜中各個設備的開關狀態[2]。

對于數據中心的UPS系統而言，在傳統的系統設計中，較常出現配置過小或過大的問題，如果配置過大，就容易出現帶載率的降低，從而使得UPS效率低下，如果配置過小，就會在后期擴容的階段加大難度，不能夠符合具體的業務需求。在微模塊數據中心解決方案中，主要是應用模塊化的UPS，這樣就能夠防止擴容問題的出現[3]。

1.2.2制冷系統

在設備運行的過程中，制冷系統所發揮的作用，就是能夠確保設備具有良好的運行環境，對溫濕度進行合理的調控，保障設備的持續、安全運行。在傳統的系統設計中，主要采用的是精密空調送風系統，通過地板下送風，能夠確保均勻出風，同時還能夠照顧到一些遠距離的區域，而且通過消聲箱的設置，能夠有效地減小風噪。這種系統具有一定的缺點和不足，比如說在初期階段，需要進行較大的投資，而且不能夠對靜壓箱進行任意更改，只能夠依靠當前的風量展開設計，否則就可能會造成送風不均的問題。這種系統不能夠增加末端的負荷，機柜位置也不可以進行調整和改變，后期的可擴容性不理想。

在微模塊的方案中，通過底座式空調以及冷通道內列間制冷的方式，讓空調和其周圍的機柜，當做一個制冷單元，在小范圍內進行送風和回風，而且各個氣流組織之間，不會出現互相的干擾，大大的提升了制冷的效率。而且這種方式并未對地板高度提出特殊要求，因此就能夠更快的進行擴容操作。

對于底座式空調來說，作為一種新型的制冷方式，所采用的是就近制冷，這種空調一般要在機柜的底座下部放置，并且在冷通道的底部設置通風口，空調的結構方式為頂部送風之后回風，在微模塊的冷通道內，直接吹入冷風，不僅能夠減少送風距離，而且還能夠降低輸送冷風過程中的損失，讓冷空氣具有更高的利用率。在一個微模塊內，進行多個室內機的配置，這樣就能夠對于空調進行備份冗余，確保制冷系統能夠穩定、安全的運行。

1.2.3 智能管理系統

在智能管理系統中，能夠實現實時的采集和監測功能，同時在系統中，還能夠集中監控數據中心的動力和環境、對于容量、能效、基礎設施進行管理。在管理平臺中，數據中心的運維人員能夠有效地獲得告警和監測信息，并且較為精準的定位異常和故障信息的位置，這樣就能夠在數據中心運行的過程中，提高安全水平，減輕運維工作的壓力。

二、模塊化數據中心的優勢

2.1 數據中心的節能技術分析

對于數據中心而言，由兩部分能耗組成，分別為基礎設施用電和IT系統的用電，這二者各占總用電量的50%。在基礎設施的總用電中，還下屬空調系統、供配電系統、其他輔助系統三部分的用電，其中以空調系統的用電量最多，約占總能耗的32%。因此，為了減少數據中心的能耗，就要針對IT系統、空調系統以及供配電系統的耗電量，進行有效的降低。

在對IT系統的配置進行優化時，可以選擇具有較低能耗的服務器，以及節能型的芯片。通過這些高能效的IT設備的應用，能夠在提升系統的運行效率的同時，還能夠減輕IT系統所帶來的能耗。

在優化供配電系統時，可以應用直流供電的方式，通過這種系統的采用，能夠在轉換的過程中，減少電能的消耗，不僅保障了供配電系統的安全性，而且還能夠提高電源的使用率。

在進行氣流組織的優化和完善時，要根據實際的需要，對通風地板的數量以及通風量，做出相應的調整，并且要對冷熱通道進行封閉處理，就能夠實現對風量、冷量的精細化管理。另外，還要在其中引入節能技術的應用，確保其具有較高的實用性，能夠有效減少數據中心的能耗，解決能耗過高的問題。

2.2 綠色高能效

在數據中心的生命周期中，最高的成本就是電力成本。在傳統的數據中心的設計時，會根據IT的需求，對于基礎設施進行計算和配置，這也就會導致在數據中心的運行初始階段，就造成了電力成本的浪費。因此針對這一問題，模塊化的分布式部署就能夠實現有效解決。數據中心能夠在實際需要的基礎上，進行微模塊的配置以及增加，同時在部署微模塊時，還能匹配數據中心的制冷量、供電量和實際負載需求，不僅能夠提升系統的效率，還能夠節約電力成本。對于供配電系統來說，電源微模塊一般都是用標準化的接口和架構，因此具有較高的電能轉化率。在空調系統中，所采用的送風模式具有更高的精準性，這種直接的送風方式，能夠有效地改善局部熱點問題，同時在很大程度上，減少了冷量的損失，提高了數據中心的制冷效率。

2.3 快速分布部署

在模塊化數據中心的建設過程中，呈現出配件統一化、產品模塊化、生產標準化的顯著特點。對于所用到的組件，都是由工廠提前預制，并進行統一的編碼，能夠靈活的對組件進行搬運，在空調、機柜、電源、電池等設備進入現場之前，就要開始組裝，因此能夠讓現場的管理工作更加便捷。另外，在微模塊的底座中，也具有一個能夠自由調節高度的地腳螺絲，可以在一定范圍內，進行高度的調整，因此如果所面對的廠房的地面平整度不佳，也無需額外花費成本，進行地面水平的修葺。所以，不管是在舊廠房的改造還是新廠房建設中，這種可調節的底座都具有較大的優勢。在完成組裝以后，就能夠立即的投入使用，這樣就能夠大大提升工程的交付速度。

2.4 智能管理

在模塊化的數據中心中，設置了集中監控運維系統，具有較高的智能性，而且能夠實現對于各個部位的集中監控，針對數據中心中的子系統，展開集中管理，掌握不同模塊的實時運行狀態，這樣就能夠做到24小時無人值守的工作方式。在每一個模塊中，都進行了平板電腦的配置，能夠與智能管理系統相連，利用平板電腦，就能夠實時的進行運行數據和信息的獲取，并開展平日的檢修和故障處理工作，這樣就能夠降低人為操作的失誤率，讓設備能夠更加安全的運行。而且在該系統中，還能夠實現多種數據管理方式，具有超強的報表功能，通過各項功能的實現，能夠提高機房管理的精細化程度，有效降低運營的成本。

三、結束語

綜上所述，對于模塊化的數據中心的建立，具有綠色、節能的特點，而且自身具有較高的靈活性，適用于多種規模的數據中心，而且優勢明顯，不僅能夠實現節能高效的目標，同時建設周期較短，能夠有效地減少運營成本，因此是當前數據中心在發展過程中，一個主要的發展方向。

參? 考? 文? 獻

[1]高書辰，萬凱.關于綠色節能模塊化數據中心建立的探討[J].中國能源，2020，42（11）：44-47.

[2]王超.數據中心機房基礎設施建設新技術研究[J].中國金融電腦， 2020（08）：60-64.

[3]郭豐.模塊化數據中心的設計理念、發展與實踐[J].智能建筑， 2020（08）：65-68.