数据中心如何变得更加环保

作者:兰洋科技    浏览量:3848    时间:2023年08月24日    标签: 液体冷却 碳足迹 空气冷却 PUE

数据中心使用大量电力为其数千台服务器供电。 从数据中心的位置到服务器机架的放置,数据中心管理者可以采取多种措施来提高数据中心的电源使用效率(PUE)。

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数据中心的 PUE 定义为输送到数据中心的总电量除以 IT 组件使用的电量。 该值越低,数据中心的能源效率越高。 当然,采购可再生能源显然是第一步。 尽管如此,其他方法,例如提高进气温度、优化电力输送以及在正确的时间使用正确的系统,都可以有助于打造更加绿色的数据中心。

在较高温度下工作

使用传统空气冷却机制时,进入服务器的空气(入口温度)由机房空调 (CRAC) 维持。 数据中心空调的使用方式对 PUE 计算影响最大。 减少空调用量可显着降低 PUE,从而降低 OPEX 成本。 在世界各地,许多数据中心都将入口温度保持在过低的水平。 数据中心运营商可以通过将入口温度提高到制造商建议的最大值来减少电力使用。 最近对 400 多名 IT 专业人员和数据中心经理进行的调查结果显示,入口温度范围很广,这表明大多数 IT 管理员将入口温度限制在制造商的“最高”限制以下。

从源头捕获热量

CRAC 是优化以降低总体 PUE 的最重要变量。 特别是在使用液体冷却解决方案时,数据中心的 PUE 可以显着降低。 虽然数据中心基础设施可能需要修改或添加,但长期节省的运营成本将超过初始成本。

液体冷却

CPU 和 GPU 的液体冷却可以显着减少数据中心 CRAC 单元的需求以及周围空气流动的需求。 有几种不同的方法可以使用液体冷却来减少强制风冷的需要。

直接芯片(DTC 或 D2C)冷却

此方法将冷液体传递到热 CPU 或 GPU 上。 由于液体在消除和传输热量方面比空气更有效,因此 CPU 或 GPU 可以保持在其热设计功率 (TDP) 范围内。 当扩展到大中型数据中心的数千个系统时,这可以带来显着的节省。

后门热交换器 (RDHx)

机架的后门包含液体和风扇,可在空气进入数据中心之前冷却服务器排出的热空气。 热液体在返回数据中心 CRAC 之前需要冷却。 这种液体冷却方法使数据中心的空气温度保持较低,减少了对 CRAC 的冷却需求,从而减少了数据中心所需的电量。

浸没式冷却

通过浸入式冷却,整个服务器(或服务器组)浸没在介电液体中。 液体分子与热 CPU、GPU 和其他组件的紧密接触是冷却服务器的有效方法,因为需要从服务器上拆下风扇。 在沉浸之前必须对服务器进行一些小的修改。 整个服务器机架可以通过这种方式冷却。

热通道冷通道

如果数据中心的热通道和冷通道是分开的,则使用 CRAC 可以节省大量电力。 当设计热通道和冷通道时,进气和排气不应混合,从而使数据中心冷却运行更有效。 为了充分冷却,需要安装成排的机架,使机架的后部彼此相对,形成热通道。 因此,设计节能数据中心时一个重要的最佳实践是拥有热通道和冷通道。

优化电力输送

交流电到直流电的转换需要产生一定的热量。在数据中心输入交流电源时,需要将系统的电源转换为直流电源。每次转换都会损失能量,导致数据中心效率低下。更有效的转换将导致在转换过程中浪费更少的能量,热量是必须从系统中去除的副产品。

钛电源是最有效的选择,提供96%的电源效率。铂金电源的效率略低,为94%。黄金电源提供92%的低效率。当涉及到电源的输出范围时,电源的效率不是线性的或平坦的。大多数电源在其额定容量的上范围内运行时,都能以最高效率运行。这意味着提供400瓦功率(50%容量)的800瓦电源的效率将低于提供同样400瓦输出功率(80%容量)的500瓦电源。

绿色能源来源

数据中心的能源对其碳足迹有最显著的影响,并为环境带来最大的好处。针对商业客户的可再生能源项目包括通过公用事业、第三方电力购买协议(PPA)或可再生能源信贷(REC)进行发电。由数据中心拥有或控制的分布式可再生能源生产是最理想的。但是现场可再生能源并不总是能满足数据中心的能源需求。幸运的是,清洁电网能源可以增强这一点。随着电池技术的进步和规模的扩大,现场部署的能源存储解决方案也越来越有效,成本也在下降。

重新考虑选址标准

大型数据中心的运营成本很高。例如,单个超大规模数据中心可能需要100兆瓦的电力来保持服务器、存储和网络基础设施按预期运行(足够为80,000个美国家庭供电)。此外,虽然电子设备消耗了数据中心消耗的大部分能源,但冷却这些电子设备以保持工作温度可能会消耗40%的设施能源。

建筑成本包括土地价值和建筑成本。建筑价格因地理或地区而异。与建造住宅或办公楼不同,数据中心的位置有一些独特的要求,需要考虑“绿色”并交付商定的服务水平协议(sla)。气候、能源定价、自然灾害风险、水成本和网络带宽成本等因素都会影响数据中心位置的选择。

数据中心对世界经济至关重要。现代生活的许多方面都依赖于数据中心,为了提供每个人都使用的服务,数据中心消耗的电力比以往任何时候都多。虽然CPU每瓦的工作量不断增加,但需要降低数据中心的总体功耗。数据中心运营商可以采取以下几个行动。这些措施包括在较高的温度下运行系统,配置数据中心的冷热通道,以及采购绿色能源。数据中心只需采取几个步骤就可以降低PUE,从而在未来几年内降低运营成本并减少二氧化碳排放量。

本文标题:数据中心如何变得更加环保

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