现如今，尽管IT业界的各种新兴技术可能正发生着各种突飞猛进的快速变化，但每家数据中心仍然需要依赖电力资源的消耗来维持其运行能力。故而，数据中心运营商们仍然需要通过更新电源使用、冷却和电气设计方案，来提高数据中心的运营效率。
针对数据中心的能耗
即使当前的整个数据中心行业掀起了整合物理资源，并将部分的IT功能迁移到场外异地的新趋势，但为数据中心内部的各种设备供电仍然是一项不变的、且成本代价高昂的需求。而与此同时，尽管业界对于能源的需求并没有改变，但持续减少能耗的方法仍一直在持续的演变着。
在本文中，作者Robert McFarlane将为我们广大读者诸君介绍一系列控制冷却成本的方法，其中包括最近受到广泛关注的密封遏制(containment)的方法。但是，通往更高效的数据中心运营的最重要一步可能是简单地确定基础设施使用的功率，并搞清楚相关的功率到底被用在了哪些领域。这方面的监控和测量工作常常被忽略了，但是这恰恰是发现低效率症结的关键，然后才可以通过采用诸如以更高电压运行服务器和更新UPS不间断电源基础设施的方法来加以解决。
相信在参阅了本文之后，或将有助于您企业采用现代化的、信息更为全面的方法来解决数据中心供电的老大难问题。
数据中心更高效的电源使用策略
数据中心头号最重要的需求无疑是电力资源。即使是最有效率的能源之星评级的服务器也需要消耗电力资源，而大多数支持基础设施也是如此。电力资源是一种昂贵的商品，而且其成本价格还在不断上涨变得更高，因此数据中心在运营过程中的电力节省无论是在企业财务方面还是在环境保护方面都是有意义的。
传统上，冷却系统一致是数据中心所运行的基础设施中最为低效的部分，仅次于电力使用中的计算设备。近年来，主要的冷却改进已经显示出了节能的能力，并且几种冷却改进方案已被业界所广泛采用。而与此同时，在电气设计中，也已经取得了同样重要的进步，但大多数技术进步并不是众所周知的，因此这些新技术的采用普及速度也较慢。而数据中心通过同时利用冷却和功率技术的改进，可以实现最大幅度的能耗减少。
随着新的系统和设计技术逐渐发挥其功效，新的最佳实践方案也开始走到最前列。故而数据中心管理人员们需要更好地了解管理其基础设施及其处理，存储和网络系统的重要性。原因很简单：它们需要节省电费账单。对于某些企业组织而言，还可能来自于其对于环境保护的企业负责。通过遵循最佳实践方案，购买节能型硬件，安装或升级到最新的电源和冷却设备，以及对数据中心的所有元素实施恰当的管理，大多数企业组织均可以大幅降低能耗，并提高效益。
测量功率使用，以实现更高的效率
即使到了提高能源效率的理念已经深入人心的今天，大多数数据中心的管理人员对于他们的设施到底使用了多少电力资源仍然并不清楚。
绿色网格组织是一家帮助企业组织节省能源，并履行环保责任的组织，该组织开发了两项衡量和追踪节能工作有效性的指标：电源使用效率(PUE)和数据中心基础设施效率(DCIE)。两者计算的都是数据中心的所有设备所使用的总功率与计算设备所使用的功率之间的比率。总功率包括计算机、空调和中央机械设备、不间断电源(UPS)和布线损耗、照明、甚至直接支持数据中心的办公室所消耗的电力资源。
PUE是用总功率除以计算所消耗的功率得到的比值。运行效率最高的数据中心的PUE值可达1.2至1.5。但不幸的是，大多数数据中心的PUE值仍然在2.5到3.5的范围内。
DCIE是PUE的反比，即用计算所消耗的功率除以总功率，并且其表现形式为百分比。低PUE数值要比其等效的DCIE比例更令人印象深刻，这可能部分的解释了为什么PUE目前已经成为业界更加公认的测量效率的方法。
但是，无论数据中心是通过采用PUE还是DCIE来测量其能源效率，都需要获得进行计算所需要的具体数据，而这在大多数数据中心的操作运营中都是缺乏的。有时，是缘于企业的数据中心建筑与其他建筑共用同一电表，或者是因为电费帐单直接被寄到了企业的会计部门，或者两个原因均有。由于缺乏有用的数据信息，故而很难了解您企业之前的努力实现的成效如何，以及节能措施如何能够帮助您数据中心进一步提升效率。
监控功率的使用当然是提高效率的一个重要步骤，但在数据中心的支持和计算系统中，有许多需要优化的领域。例如，无论数据中心所使用的技术类型如何，掌握一台服务器何时不再被使用了，都绝对有助于实现能耗的最小。这需要更为复杂的监控，而不仅仅是看看总的用电量，并会带来一系列数据中心基础设施管理产品的开发。这些产品包括了从单个电源板上监视工作负载的应用程序到能够跟踪每款电气和机械设备乃至计算硬件的系统，以及维护库存记录，提供变更控制和布线文档记录。
借助冷却技术节省电力资源的消耗
一旦数据中心通过监测和测量电力使用情况奠定了基础，那么就到了其提高能源效率的时候了。数据中心在其运营中应该已经遵循了一系列重要的冷却基础知识了，例如热通道/冷通道机柜配置、用冲裁板填充未使用的机架空间、堵住活动地板的空气通风孔、并清洁旧电缆以改善空气流量。所有这些步骤措施都有助于减少能源的浪费，但采用更新的技术可以节省更多。
另一种方法是密封遏制(containment)。 通过将冷进口的空气供应给设备，或供应给设备所排出的热的废气，使冷却得到改善，增加了空调的容量能力并且节约了能源——所有这些仅仅是通过在热通道或冷通道周围添加屏障。 但是当您数据中心采用密封遏制措施时，请务必注意遵守最新的国家消防协会标准的要求。 千万不能堵住喷头或气体系统的接口。
根据美国采暖，制冷和空调工程师协会的TC 9.9标准，将设备入口温度提高到75至80华氏度(24至27摄氏度)之间也可以节省大量的电力资源。而如果您的数据中心采用了使用密封遏制的方法的话，这将变得更加有效。
在冷却设备上使用变频驱动器(VFD)是另一种提升能源效率的方法，该方法将冷却考虑与更新的电气设计技术相结合。设置适当的传感器(温度、压力、速度和湿度)的驱动频率。这反过来，能够控制风扇、转速压缩机、水泵、冷却机组和冷却塔的速度，以符合实际的需要。当电机转速降低时，能量消耗急剧下降;将VFD与电子换向电机(electronically commutated motors)相结合，可以节省更多。此外，借助变频器，您数据中心可以以较低的总功耗持续运行冗余冷却。这是一个真正的双赢局面。
提高能源效率的电气方面的考虑事项
还可对数据中心的电力基础设施进行其他方面的更改，以降低能耗。
计算机电源在较高的电压下(例如，在208伏电压而不是120伏电压情况下)能够更有效地运行，甚至大多数传统硬件可以自动感测。在机柜运行三相电路(特别是高密度的机柜)通常是提供208 V电源的最有效的方式，并且还为负载增长提供最大容量。208 V电路需要两相导线，但通过运行只有一个额外的导线运行一款三相系统的所有三相导线，将获得三条208 V电路。如果您数据中心仍需要几条120 V电路，还要安装第四条中性导线。在现有数据中心，为208 V接线新机柜，并升级剩余机柜的机会正在出现。
即使是更高的效率，加上简化的操作，也可以通过使用欧洲415 V / 240 V电源标准获得(通常称为“400伏”)。这个标准在四根电线上为设备提供240 V的电源(相同的三相电线加上一个美国标准的208 / 120 V系统中性线)。计算机电源在240 V比在208 V条件下更有效地运行，但欧洲的配置更多的优势在于其能够更容易的相位平衡。相位平衡需要重新插入负载，将它们从一个相位迁移到另一个。这在240 V电压下更容易执行，其中的负载移动一次只在一个相导线，而在208 V电压下，则需要移动三个相位的其中两个，直到达到一个平衡的组合。
使用一个可扩展的UPS基础设施也可以有助于减少能耗。这种方法尽可能只提供所需要的电力资源量，但其可以随着电力负荷的增加很容易地实现扩展。可扩展的UPS系统让您数据中心得以能够根据实际需求增加容量，无论是通过插入额外的模块的形式或是通过软件控制解锁额外的内置容量。通过将让UPS容量与实际负载相匹配，您数据中心能够始终保持在UPS负载曲线最有效的部分运行。这在2N冗余架构设计中尤为重要。
另一种备用电源系统是飞轮UPS。在该装置内部是一个沉重的、不断旋转的轮，其存储动能，而不是使用电池来存储电能。当公用供电电源发生故障时，电力继续产生，直到飞轮减速，这通常需要20到45秒的时间。飞轮有时与电池一起使用，以最小化电池消耗。这在经常发生短时间的电源中断的地方特别有用，因为电池的使用寿命会因为多次的放电和再充电而降低。
数据中心的运行不能没有电力，但通过良好的设计和周密的管理，数据中心可以消耗更少的电力资源。
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