極端節(jié)能方法6 - 如何降低數(shù)據(jù)中心能耗?

　　在21世紀(jì)初，直流電在數(shù)據(jù)中心中非常流行。因?yàn)楫?dāng)時(shí)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器電源轉(zhuǎn)換效率僅為75%。但是隨著電源轉(zhuǎn)換效率的提高，數(shù)據(jù)中心開始采用效率更高的208伏交流電。到2007年，直流電已經(jīng)不再流行。然而在2009年，直流電又重新流行起來(lái)，這要?dú)w功于高電壓數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品的出現(xiàn)。

　　在早期的數(shù)據(jù)中心當(dāng)中，電力公司輸出的 16000伏交流電先被轉(zhuǎn)換為440伏交流電，然后再轉(zhuǎn)換為220伏交流電，最后再轉(zhuǎn)換為110伏交流電后才提供給服務(wù)器。每一次變壓都會(huì)浪費(fèi)一些電力，由于轉(zhuǎn)換率低于百分之百，損失的電力被轉(zhuǎn)化為熱能(由于需要冷卻系統(tǒng)將這些熱量散掉，因此將導(dǎo)致更多的電費(fèi)開支)。直接轉(zhuǎn)換為 208 伏交流電可以減少一次變壓，當(dāng)時(shí)服務(wù)器內(nèi)置電源最大效率為95%。

　　到了2009年，新的數(shù)據(jù)中心設(shè)備可以將電力公司輸出的13000伏交流電直接轉(zhuǎn)換為575 伏直流電輸入到服務(wù)器機(jī)架上。服務(wù)器機(jī)架將575 伏直流電一次性轉(zhuǎn)換為48 伏直流電后直接為機(jī)架上的服務(wù)器供電。每一次轉(zhuǎn)換時(shí)的效率都是老式AC 變壓技術(shù)的兩倍，并且轉(zhuǎn)化的熱量也更少。盡管廠商宣稱，可以節(jié)約50%的能耗，不過(guò)大多數(shù)專家認(rèn)為節(jié)約能耗25%更為可信。

　　這種方法需要一些資金投入，不過(guò)所涉及的技術(shù)并不復(fù)雜，并且已經(jīng)被證實(shí)十分有效。一個(gè)潛在的隱性開銷是48伏 直流電傳輸需要較粗的銅電纜。焦耳定律告訴我們，在功率相同的情況下，由于電流更大，低電壓比高電壓需要更粗的導(dǎo)線。

　　極端節(jié)能方法7：將熱量排入地下。在氣候比較溫暖的地區(qū)，外部空氣冷卻無(wú)法常年使用。比如，愛荷華州冬天的氣溫不是非常低，但是夏天的溫度卻非常高，空氣的溫度在華氏90至100度左右，這種溫度不適合使用外部空氣進(jìn)行冷卻。

　　通常地下數(shù)英尺處的溫度相對(duì)較低，并且比較衡定。地下幾乎不會(huì)受到如下雨、酷暑等戶外天氣的影響。如果將管道埋至地表深處，吸收了服務(wù)器熱量的冷卻水將在地下進(jìn)行循環(huán)，這樣冷卻水的熱量就被周圍溫度較低的土壤所吸收。

　　雖然這一技術(shù)并不復(fù)雜，但是地溫冷卻需要大量的管道。與此同時(shí)，建立一個(gè)成功的地溫冷卻系統(tǒng)需要進(jìn)行仔細(xì)的分析和計(jì)算。由于數(shù)據(jù)中心是持續(xù)產(chǎn)生熱量，單一的地溫冷卻槽將導(dǎo)致周圍土壤溫度飽和，進(jìn)而導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)失靈。你需要分析一下數(shù)據(jù)中心周邊土地的散熱能力，確定特定區(qū)域內(nèi)能夠吸收多少熱量，地下含水層是否能夠提高散熱能力。此外，還需要確定這一方法是否，以及會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)什么影響。

　　極端節(jié)能方法8：通過(guò)管道將熱量排到大海里。與地溫冷卻系統(tǒng)不同，大?？梢詿o(wú)限地吸收數(shù)據(jù)中心排出的熱量。海水冷卻系統(tǒng)與地溫冷卻系統(tǒng)相似，不過(guò)你需要有充足的水源，如位于美國(guó)與加拿大邊境的五大湖可以作為冷卻水源。

　　將海水作為數(shù)據(jù)中心的冷卻水是最為理想的情況。在濱海地區(qū)，通過(guò)熱交換器，海洋可為數(shù)據(jù)中心降溫。谷歌在2007年為此申請(qǐng)了專利。不過(guò)，谷歌的海水散熱方案并不適合我們，因?yàn)樵诠雀璧姆桨钢惺紫纫獡碛幸蛔鶏u嶼。

　　如果你的數(shù)據(jù)中心緊鄰海邊、大型湖泊或是內(nèi)陸水道，那就情況就非常簡(jiǎn)單。數(shù)十年來(lái)，核電站就一直在用海水或湖水降溫?！叭鸬溆?jì)算機(jī)”網(wǎng)站在去年秋天曾經(jīng)報(bào)道稱，谷歌在芬蘭Hamina將一個(gè)紙漿廠改造成了一個(gè)采用這種冷卻方式的數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心將冰冷的波羅的海海水作為唯一的冷卻方式。與此同時(shí)，這些海水還作為數(shù)據(jù)中心的緊急消防用水。谷歌的實(shí)踐證明該方案具有極高的可靠性。由于原紙漿廠已經(jīng)鋪設(shè)了用于從波羅的海抽取海水的直徑2英尺的管道，因此谷歌在改造時(shí)省去了不少開銷。

　　淡水湖也可以用于冷卻數(shù)據(jù)中心。美國(guó)康奈爾大學(xué)位于紐約伊薩卡的校區(qū)利用附近的卡尤加湖為其數(shù)據(jù)中心和整個(gè)校園提供冷卻用水。為此，該校區(qū)在2000年率先建立起了一個(gè)名為“湖水冷卻系統(tǒng)”的冷卻設(shè)施。該設(shè)施每小時(shí)可抽取3.5萬(wàn)加侖水，并將這些華氏39度的湖水輸送至2.5英里處的校園內(nèi)。

　　無(wú)論淡水還是海水冷卻系統(tǒng)都需要一個(gè)昂貴的組件——用于冷卻數(shù)據(jù)中心的熱交換器。這種熱交換器可將用于直接冷卻數(shù)據(jù)中心的冷卻水與外部抽取過(guò)來(lái)的天然冷卻水隔離。這種隔離是必須的，萬(wàn)一出現(xiàn)泄漏，既可保護(hù)環(huán)境，也可以保護(hù)精密的服務(wù)器設(shè)備。除了昂貴的熱交換器外，海水或湖水冷卻系統(tǒng)只需要一些普通的水管。

　　你希望節(jié)省多少資金呢?這些技術(shù)的價(jià)值在于它們并不互相排斥：你可以同時(shí)使用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)你的短期目標(biāo)和長(zhǎng)期目標(biāo)。你可以先采用最簡(jiǎn)單的辦法——提高數(shù)據(jù)中心的溫度設(shè)置，然后再根據(jù)節(jié)約情況評(píng)估一下剩余的其它節(jié)能七種方法