台達中國區首席資訊官視角：如何建造高能效的資料中心？

文章來源: DatacenterDynamics.com, Laura Luo 撰寫

台達集團中國區首席資訊官李怡寬先生表示，資料中心的高能效與選址、運營溫度、製冷方式、配電系統等因素密切相關。

隨著智慧手機、平板電腦、及其他智慧設備的普及，以及虛擬化、雲計算、物聯網等技術的推進，中國使用者對資料存儲、處理和傳輸產生了海量的需求，這也帶來了中國資料中心新建專案如雨後春筍般的崛起。

然而，資料中心是能耗大工廠。據估計，資料中心目前占到了全球能耗的3%左右。為此，中國資料中心產業在能源供給方面面臨巨大挑戰。為緩解能源供給以及環境惡化方面的壓力，中國工信部推出了一系列指導性和激勵性的政策，這包括推出《工業節能十二五規劃》，要求到2015 年將資料中心電能使用效率 (PUE) 值降低8%。

此外，工信部還聯合其他四個部委發佈《關於資料中心建設佈局的指導意見》，規定對於PUE在1.5以下的新建資料中心，以及整合、改造和升級達到相關標準要求 (暫定PUE降低到2.0以下) 的已建資料中心，在電力設施建設、電力供應及服務等方面給予重點支援。

為此，資料中心節能不僅是關係到中國資料中心擁有者、運營商和使用者能耗成本高低的問題，還是國家政策層面的導向，更是關係到環境可持續性發展的一個重大問題。資料中心領域的各家廠商，為迎合中國資料中心客戶的需求，也在努力推出節能高效的解決方案，以説明打造高效能的資料中心，並滿足環境的可持續發展要求。
全球電源管理與散熱管理解決方案廠商台達集團就是這樣的一個案例。自2008年正式推出資料中心產品線以來，該供應商就一直致力於為資料中心客戶打造高效能的資料中心。然而，證明供應商產品和解決方案高效的最佳方式莫過於該供應商將其應用到自己的資料中心當中，並獲得預想的效果。台達顯然也在嘗試利用這種方式證明自己在資料中心領域的實力。

作為一家全球企業，台達集團運營網點遍佈全球，在中國大陸、臺灣、美國、泰國、日本、新加坡、墨西哥、印度、巴西以及歐洲等地設有研發中心和生產基地。為支撐全球業務的發展，台達集團採用自己的資料中心解決方案在各地都建有資料中心，並在保證可靠性的前提下，努力做到高效節能。
近日，DatacenterDynamics記者參觀了台達集團上海運營中心 (該運營中心建築獲得LEED黃金級認證) 的資料中心，並採訪了台達集團中國區的首席資訊官李怡寬先生，就台達如何建設高效節能資料中心等相關問題進行了探討。

構建高效能資料中心幾大要素

在李先生看來，實現資料中心的高效能是一個系統工程，涉及選址、規劃、運維等各方面的精密籌畫。

李先生認為，資料中心節能最重要的一個先決條件就是選址。「由著名的IT巨頭公司，如谷歌和微軟規劃的大型資料中心, 在開始選址的時候，都會考慮能否在能效方面得到較好的回報。通常當地的氣候條件、電力和水利資源的配套都是要需要考慮的因素。如果一開始選擇在炎熱, 或電能和水資源供應得不到保證的地方建設資料中心，各項重要的能效指標都要打折扣。」

資料中心空間的過度配置也是造成高能耗的一個重要原因。「比如，在設計一個20個機櫃的資料中心時，規劃人員可能會為未來3~5年的業務發展預留出6~7個機櫃。然而，隨著伺服器運算性能的不斷提高，虛擬化和雲計算等新技術的日益應用，大多數的資料中心仍存在過度預留機櫃空間的狀況。這種空間的過度配置會導致需要製冷根本沒有設備的地方，而造成能耗的增加。」

 在資料中心節能領域，提高營運溫度也是產業人士熱議的一個話題。自美國採暖、製冷與空調工程師學會 (ASHRAE) 9.9技術委員會推出新的資料中心營運熱能指南之後，不少資料中心開始嘗試通過提高營運溫度的方式減少電力能耗。李先生認為，這也是資料中心節能應該重點考慮的問題。

「傳統資料中心伺服器的運行溫度維持在18~22度，從目前技術的發展角度來看，這個溫度設得太低了。這就像夏天家裡開空調一樣，如果目標溫度設在18度，壓縮機將一直以高負荷運轉，對應的結果就是高耗能。實際經驗告訴我們，高效的資料中心，包含高密度部署的資料中心，運營溫度維持在25~27度也是安全的。通過提高運營溫度，也可以大幅減少能耗，特別是製冷的能耗。」

此外，他認為供配電系統的效率對於資料中心效能水準也有較大影響。「某些資料中心雖然投入金錢與時間換裝精密空調和變頻式的壓縮機，卻仍然在使用傳統的低效能UPS；如果改而採用高效率的UPS (94%~95%)，就可以在供配電過程中避免不必要的電力損耗。」

在供配電系統節能方面，李先生看好高能效的高壓直流技術，並表示目前伺服器更新換代速度比以前快很多，和高壓直流技術也能夠做到比較好的相容。「目前，國內三大運營商在構建大型雲端資料中心的時候，高壓直流解決方案的採用，對供配電效率的提升有相當的貢獻。」

打造高效節能資料中心

作為綠色資料中心解決方案的一個宣導者，台達集團自身也致力於打造高效節能的資料中心，以支撐內部業務的發展。

據瞭解，在大中華區，台達集團在上海浦東、廣東東莞、臺北總部都運營有資料中心，主要用於支援內部ERP系統、郵件系統、網路系統、檔案系統等多種應用的運行。在這些機房當中，台達常用的節能手段包括有採用高效率模組化UPS、冷熱通道封閉、高通孔率機櫃、可變轉速風扇、冰水系統等。此外，它還可根據當地氣候條件，導入自然冷卻技術。

本次參觀的台達上海運營中心的資料中心是台達集團在全球範圍內運營的一個中型機房，運行有132台伺服器，承載250種應用，主要用於支撐企業內部業務的運營，包括企業自動化、ERP系統、郵件系統、文檔服務、網路中樞、會議系統、電話系統等。

台達上海運營中心資料中心

2012年，台達集團對這個資料中心進行了一系列的改造和升級，部署了自己研發的 InfraSuite 全套解決方案，涵蓋機櫃、列間空調、監視軟體、供配電等系統，以提高能效水準，並保證可靠性。

 

據李先生介紹，改造後的上海資料中心最大的亮點就是可以根據各個季節不同的溫度情況，在板式熱交換器 (自然空氣製冷)、空調製冷和水冷三套製冷系統之間自動切換，保證資料中心的能耗維持在較低的水準。

「當室外溫度小於18度的時候，板式熱交換器自動啟動。當氣溫保持在18~30度的時候，採用空氣製冷，氣溫達到30度以上就改為採用水冷。三套製冷系統在不同季節彼此作為冗余，其中空冷作為板式熱交換器的冗余，水冷作為空冷的冗余。」

 據瞭解，目前台達上海資料中心主要在冬天採用板式熱交換器，時間長達4.5~5個月左右；採用水冷系統的時間在2~3.5個月左右；其他的時間採用空冷系統。「三種製冷系統使用的時間取決於當年的氣溫。比如說，2013年上海非常炎熱，且持續時間長，使用水冷的時間就會比較長。而今年夏天，就沒有那麼熱，持續時間也沒有那麼長，就不需要使用那麼長時間的水冷系統。」

通過此次改造，台達還可以實現製冷方案的多段變頻控制。「我們上海資料中心採用的是可編程邏輯控制器、變頻器和室內外溫度探頭相結合的自動冷卻機制。在預設的條件下, 系統自動選擇板式/空冷/水冷其中一種冷卻機制；機組與水泵根據環境狀況自動變頻，以全功率、2/3功率、1/3功率、乃至於怠速運轉, 以達到最佳的冷卻/耗能比。」

台達還在這個規模並不大的資料中心中部署了高壓直流和高效UPS相結合的供電解決方案。「這個機房採用高壓直流和高效UPS雙活供電模式，其中10%的伺服器由高壓直流供電，90%的伺服器由UPS供電。這也在一定程度上説明節省了能耗，」 李先生告訴記者。

據李先生介紹，通過結合採用三種製冷方法，並配合使用熱冷通道隔離、高效供配電解決方案、資料中心基礎設施管理軟體 (DCIM)、LED節能照明系統等手段，這個資料中心全年的電能使用效率 (PUE) 可以保持在1.43左右。

「通過改造，台達上海運營中心資料中心的能耗已經從整棟建築物的17%降低到了11%。相對於這個已經獲得LEED黃金級認證的建築物來說，這是一個很不錯的成績。」他說道。