如何利用节能解决方案打造绿色数据中心

　　在企业既有的办公空间改建数据中心，对数据中心设计工程师而言是一项艰巨的任务。空间大小、楼层高度、对外窗户的有无和数量，都会产生极大的影响。耗费数据中心几乎一半电源的空调系统，更是影响机房是否节能的关键因素。

　　台达电子的台北总部原有两个数据中心，分处两栋办公大楼。新的数据中心改建项目计划将两者合而为一，达到资源集中化和系统整合，更可拥有高可靠度、环保和模块化设计下的超高扩充性。

　　台达电子作为一家在世界各地都有销售网点、生产设备及研发中心的企业，需要拥有高度计算机化的系统以有效处理全球业务。为保护企业资源规划(ERP)、电子邮件服务器、网页服务器和其他各种应用程序服务器等各种重要系统及IT应用，数据中心基础设施的可靠度是优先的考虑因素。

　　此外，可能更重要的是，台达电子决心基于“Smarter，Greener，Together共创智能绿生活”的理念，打造一个年平均电源使用效率(PUE)低于1.43的新机房，以符合Green Grid联盟所定义机房效率的黄金级标准。

　　新建成的数据中心占地约230平方米，分为冷通道封闭区A/B和热通道封闭区C/D，共有63套机柜，计划在5年内达到240kW~280kW的IT设备容量。另有独立房间储放两套UPS及多组电池柜。用于显示台达Infra Suite Manager数据中心基础设施管理系统、IT设备使用率和实时视讯监控的2x3LCD液晶面板电视墙，可实时、充分地对数据中心能耗进行监控并管理机房设备。

　　针对新数据中心的改造，台达电子从空调系统、电源、机柜、环境管理系统四大方面入手，具体方案包括：

　　一、空调系统

　　诸多因素使得两个旧机房每年耗费大量电力。旧数据中心的PUE值高达2.01，即每1kW的IT设备功率消耗，需要等量的非IT功率消耗来冷却。新的数据中心为大幅度提高能效达成PUE1.43以下的目标，台达电子采取下列六大对策：

　　1.冷/热通道封闭及Row Cool系列机柜式精密空调的应用

　　冷/热通道封闭设计方案，可避免冷热空气混合，提高冷却效率。搭配贴近热源的台达RowCool系列机柜式精密空调的应用，可以有效移除热点，避免IT设备过热导致宕机。

　　2.冷冻水式空调系统

　　相较于传统气冷式空调系统，冷冻水式空调系统可节能三成，以40RT(冷冻吨)的系统为例，能耗可从1.25kW/RT降到0.89kW/RT。

　　3.变频HVAC(高压直流)系统

　　Row Cool系列机柜式精密空调的连续可调式风扇转速和水量控制有助于大幅度节能，风扇速度降低一成，估计可节能27%。Row Cool系统中直流风扇及室外机组皆采用变频技术。冷却水塔的风扇采用可变气流量控制，冰水主机和冷凝水泵浦则采用可变水流量控制。

　　4.自然冷却Free Cooling(空气侧及水侧)

　　在台北市的天候状况下，一年里有46%的时间可采用自然冷却。温度低于25℃时，空气侧自然冷却自动启动，将外部冷空气导入机房，并将Row Cool机组、泵浦、冷却水塔及冰水机组关机。温度低于15℃时，水侧热交换器及冷却水塔自然冷却系统启动，机房冰水机组则关机降低能耗。

　　5.数据中心与大楼冰水主机智能同步

　　台达电子的台北总部大楼获认证为“钻石级绿建筑”，能耗较一般办公大楼低58%。大楼本身配备两套冰水主机系统：

　　数据中心冰水机组日间关机，使用大楼高效率冰水主机。夜间数据中心冰水主机开机，为数据中心提供冷气。数据中心空调系统与大楼空调系统智能同步，将节能效果发挥到极致。

　　6.最佳机房温度设定

　　按国际标准的建议值，数据中心温度变化范围在18~27℃及20~25℃之间。数据中心温度一般虽然设定在符合建议范围的18~20℃之间，但仍有改善空间。

　　粗略估计，数据中心温度每升高一度可带来2%~3%的节能。依此规则，如把冷信道的温度从18~20℃提高到25℃，数据中心可节能10%~14%。此外，RowCool系列机柜式精密空调的入水温度也可提高进一步节能，通常的做法是将冰水入水温度设定在7℃，如果提高到13℃，数据中心可节能20%。

　　除空调系统外，台达数据中心整体基础设施解决方案还应用到高效率电源系统、模块化机柜及数据中心环境管理系统，使整个数据中心各方面都达到绿色节能。

　　二、UPS电源系统

　　数据中心对可靠度、效率及扩充性的要求，对UPS电源系统是极大的挑战。新数据中心所采用的台达Modulon DPH系列UPS，是新一代全模块化、可热插入、AC-AC效率达96%的高性能UPS，其热插入电源模块可支持数据中心从中长期的无缝升级。台达电子的PDC及PDU也采用模块化设计，例如，其输出断路器可热插入、两组配电盘各可扩充达42组断路器。PDC及PDU具备优异的电源保护及监控能力，其弹性及扩充性可配合实际的配电需求。

　　三、机柜及配件

　　气流管理对于配备中高功率密度机柜的机房极为重要。台达电子的台北总部新机房长期规划机柜功率密度可达10kVA~15kVA。模块化机柜的开孔率达70%以上，可满足高密度IT机房的需求。机柜具有高承载力，静态承重达1420kg或动态承重达1000kg，不占太多宝贵的机房空间。

　　四、环境管理系统

　　台达数据中心管理系统(DCIM)系统的Infra Suite Manager，整合各种设施及IT设备于单一平台。环境监测器(Enviro Probe)搭配中央监测站(Enviro Station)可以对能源、电力系统、空调、环境、保全、资产、服务器监控等各种装置，进行无缝、实时及完整的管理。PUE历史纪录可协助IT管理人员，分析及了解机房电源使用的效率。

　　总之，这座采用多种绿色空调、电源、机柜解决方案的节能数据中心已经改造完成并正式投入使用，可望达成以下节能效益：

　　PUE优化：PUE值从2.01改善到1.44(2014年7到10月)，估计可达成黄金级数据中心的目标。在冬季气候下，PUE将因自然冷却而进一步提高。

　　节能：与两座旧数据中心的能耗相比，新数据中心的总能耗将降低30%。

　　节省空间：台达电子台北总部的数据中心所占用的总空间从300平方米(两座旧数据中心分别为170平米及130平米)缩减到230平米，减少23%。