现代金融业绿色数据中心的构建

现代金融业绿色数据中心的构建一、何谓绿色数据中心A、绿色数据中心的概念绿色环保是当今全球社会的发展主旋律，我国经历了前些年的资源消耗性发展，现在也紧跟全球发展主旋律，各行业都在推进节能减排、可持续发展的战略，以银行、证券、保险业为代表的金融行业信息化建设（数据中心）也在积极推进节能环保的绿色发展战略。当代银行的数据中心现状：当代银行业信息化建设进入数据大集中时代，各大银行总行级别的数据中心面积少则数千平米，多则数万平米，如此大规模的数据中心能耗十分惊人，每年的电费可以达到惊人的8位数，为了减少能耗，降低成本，建设绿色数据中心是当代银行业信息化建设的主旋律。绿色数据中心：比较大众化的概念是在其设计、建设以及运行生命周期全程中，资源利用率高、能源消耗低，符合环境保护要求，对生态环境无影响或影响极小的数据中心。PUE是数据中心的总能耗与IT设备能耗的比率。如果对象是活动地板环境中的服务器和交换机等IT设备，则将其作为一个整体部分功率，为该部分提供的能源量应尽可能地减少以提高设施的效率。下面是用来计算PUE的公式以及相关解释。ITotherelectricalmechanicalPPPPusepowerequipmentITcenterdatatodeliveredPowerPUE数据中心输入的电能数据IT设备消耗的电能=数据中心效率B、数据中心能耗效率量化指标—PUEPUE(耗能有效性)评级效率1.5优秀0.671.5to2很好0.5to0.672to2.5好0.4to0.52.5to3一般0.33to0.43差0.33PUE值的常用评价标准C、建设绿色数据中心的侧重点如何将数据中心建设为一个绿色的数据中心，其中最主要的工作是降低PUE值，提高数据中心的能源利用效率。在现代机房整体建设已比较成熟的情况下，降低PUE值需要从多方面进行，积少成多，提高整体效率。二、金融业绿色数据中心的构建主体思路—分析—解决常规数据中心的能源消耗分析图Chiller33%Humidifier3%CRAC9%ITEquipment30%PDU5%UPS18%Mainswitchgear/Generator1%Lighting1%WasteHeatOUTWasteHeatOUTINDOORDATACENTERHEATINDOORDATACENTERHEATElectricalPowerINElectricalPowerIN$0$10$20$30$40$50$60$70$80$9019961997199819992000200120022003200420052006200720082009024681012141618NewServerSpendingPowerandCoolingInstalledBase(MUnits)数据中心所支付的电费已经超过买服务器的费用了综合分析需要从以下几个方面进行改进机房的能耗指标，提高机房的PUE值建筑围护结构系统空调制冷系统UPS、电源系统及照明系统IT设备系统低成本能源及自然冷源的使用2、1建筑围护结构能耗高的因素结构设计不合理建筑材料热传导性能高保留有大面积窗户机房密闭性不佳，漏风严重局部保温不完善建筑围护结构应对措施：规划的预见性，防止过度规划造成空置能源浪费。预期负载机房容量已安装容量实际负载过度规划造成的浪费120%100%80%60%40%20%0%012345678910过度规划造成的浪费已安装容量预期负载机房容量实际负载预期负载实际负载已安装容量过度规划造成的浪费容量百分数120%100%80%60%40%20%0%012345678910机房容量建筑围护结构应对措施：进行模块化扩容，减少一次投入成本及空置能源浪费。建筑围护结构应对措施二：围护结构采用的建筑材料使用低热传导性能的环保节能材料，降低机房制冷量损失。取消外窗，防止太阳辐射消耗能量。设计全封闭型的数据中心，提高机房密闭性能。在机房制冷控制区域对维护结构进行保温处理，防止机房相邻区域因温度、湿度差异较大而产生冷凝水，同时降低制冷的负荷。2、2空调制冷系统效率不高的影响因素设备问题未能根据现场情况选择最合适的空调系统红外、电极式加湿器耗能高空调风机节能性低设定工况不佳气流组织问题空调设备摆放位置不合理，与出风位置形成气流短路机房地板下结构混乱，产生极大风阻送风量总体浪费、局部不足机柜及服务器摆放不科学，未形成冷热通道，制冷效率低新风问题新风量设计过大机房密闭性不佳导致漏风2、2提高空调制冷系统效率的策略设备问题根据数据中心现场情况及地域情况选择最合适的空调系统选用节能的加湿系统如：湿膜加湿选用直流风机代替传统皮带轮风机设定空调最佳工况，防止出现部分空调正在加湿，部分空调正在除湿的情况N室内控制温、湿度状态点：N湿膜加湿过程：电级/红外加湿过程：湿膜加湿对精密空调制冷需求：电级/红外加湿过程对精密空调制冷需求：+增加20%湿膜加湿节能设计2、2提高空调制冷系统效率的策略气流组织问题合理摆放空调设备位置，风口地板与空调保持6英尺以上距离，避免气流短路优化机房地板下结构降低风阻对线缆穿出地板的开口处进行密封处理有效使用机柜封闭盲板，减少冷热空气的混合空调摆放与机柜排垂直；避开冷通道机房功率密度高时，空调机分散安放，送风均匀机房功率密度高时，应适当提高活动地板铺高和地板风口出风速度有条件时可在空调机顶部接回风道，热通道上方加回风口（有吊顶机房）空调机管线尽量布置在空调机后部。将大功率、高负荷的服务器摆放在机柜的底部或中间物理方法隔离冷热通道合理的气流组织—常规的冷热通道分离冷池—冷風通道封閉变风量地板变频风机冷冻水变流量冷池温度控制冷热通道隔离布局案例•冬季空调系统功耗降低4-8%•夏季空调系统功耗降低20-40%222019年8月11日星期日可靠性（R）是指某项产品或服务于指定时间内在设计运行条件下无故障工作的概率。•刀片服务器机房作为高密度机房制冷设计采用热通道全封闭式气流抑制系统，冷空气从机柜前端进入机柜设备，变成热空气从机柜后端排出，通过热通道顶端的回风管道被强制排气扇吸至精密空调的回风区域，经精密空调处理后再变成冷空气排出，从而形成良性送风循环。高密度机房的综合性设计2、2提高空调制冷系统效率的策略新风系统问题国标规定：1、总送风量的5%2、每人≥40m3/h三项中选最大一项3、维持正压按照第1条计算，往往过大；按照第3条很难计算新风量过大产生的问题：1、增加空调系统负担2、过滤器易堵塞新风量过小产生的问题：1、不能满足人的需要2、不能维持正压，即不能达到机房所需的洁净度和温湿度结论：1、建议按照≥一次换气和每人40m3/h两项中较大者2、机房严格密封2、3UPS、电源系统及照明系统能耗高的因素UPS设备自身效率UPS轻载时效率低电源系统三相不平衡带来线损谐波治理不佳带来的额外能耗照明系统自动化程度低能耗大照明系统照度机械性参考设计规范，全机房范围采用高照度设计，忽视按需设计MostdatacentersoperateinthisrangeMostdatacentersoperateinthisrangeUPSload%offullpowerrating100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%PowerdeliveredtoloadInternalpowerconsumptionofUPS91%91%90%90%90%90%89%89%88%88%86%86%84%84%80%80%75%75%60%60%0%0%EFFICIENCYEFFICIENCYUPSinternalpowerconsumption(loss)No-loadportionoflossstaysconstantfromfullloadallthewaydowntozeroload{}No-loadlossispresentevenatnoloadUPS的效率与负载率2、3提高UPS、电源系统及照明系统效率的策略选用高效率UPS使UPS运行在经济状态下调整电源系统的三相平衡对谐波进行抑制对电力系统进行无功补偿引入智能照明系统，提高自动化程度按实际需求对照度按需设计2、4IT设备能耗高的因素IT设备选型落后，自身能耗高服务器、存储设备使用不合理，设备利用率底，CPU空载耗能高2、4降低IT设备能耗的策略选用低能耗IT设备，淘汰高能耗设备合理规划服务器及存储设备的使用架构，提高服务器及存储设备的虚拟化程度，提高资源的自动化分配，在合适系统上引入云计算及云存储，提高资源的利用率2、5低成本能源及自然冷源的使用寻找能源成本低的地方建设数据中心如Google将太阳能引入机访电力供应系统。Intel为在新墨西哥州的RIORancho工厂安装太阳能电池板，测试使用太阳能为数据机房进行供电的可靠性。微软在寒冷的西伯利亚建立一个1万台服务器的数据中心，冬天制冷电力需求极小。微软还在冰岛论证数据中心的建设，主要利用当地廉价的地热资源和寒冷的自然环境。采用冰蓄冷系统利用电价差减少成本引入自然冷源方式对数据中心进行制冷，降低成本如：freecooling如在冬天利用室外冷空气为板式换热器提供散热，降低数据中心电力消耗。