数据中心节能方案分析（精选9篇）
数据中心节能方案分析 篇1
随着数据中心数量不断的增多、规模日趋庞大，其对能源尤其是电能的需求缺口问题也日益显现出来。如何更有效地降低能耗成为数据中心从业人员最为关心的一个问题，绿色数据中心的概念也是在这样的背景下被人们所重视起来。
综合来说，我们可以从建筑节能、运营管理、能源效率等方面来衡量一个数据中心是否为“绿色”，而要想实现“绿色数据中心”就必须从整体的设计规划、工艺布局、暖通空调、电气工程等方面综合考虑。
1 冷热通道隔离技术
经过多年的实践和理论证明，在一个设计不合理的数据中心中，60%的空调机冷送风由于气流组织的不合理而被浪费。传统的开放式热通道结构数据中心面临着两大气流管理难题：冷热空气相混合现象和空调冷送风的浪费现象，这两种现象大大降低了空调制冷的效率。其中，冷热空气相混合现象指的是由设备产生的热空气和空调机的冷送风相混合，从而提高了设备的进风温度;空调冷送风的浪费现象指的是空调机的冷送风并未进入设备，并未对设备冷却而直接回流到空调机的现象。冷热空气混合现象也是导致数据中心温度不一致的主要原因，并且这种现象也大大降低了数据中心空调的制冷效率和制冷能力。如何解决这两种现象，最简单的方式就是机柜面对面摆放，形成冷风通道，背靠背摆放形成热风通道，这样会有效地降低冷热空气混流，提高空调使用效率。如图1所示。
隔离冷通道或隔离热通道哪种方式更好呢?
这两种方式都将空调的冷送风和热回风隔离开来，并使空调机回风温度提高，以此来提高空调的制冷效率，区别主要是可扩展性、散热管理和工作环境的适宜性。
隔离冷通道的可扩展性主要是受地板下送风和如何将地板下冷风送入多个隔离冷通道的制约。很多人认为空调机的出风量能满足设备的散热风量即可，但是他们忽略了高架地板下冷送风对于多个隔离通道的压力降和空间的限制。相反的隔离热通道则是使用整个数据中心作为冷风区域来解决这个问题。正因为这样扩大冷通道的空间，隔离热通道相比于隔离冷通道有着更多的空调冗余性能，多出的热通道空间将会在空调系统出现故障时，能够给予更多的宝贵维修时间。而且随着服务器设备的散热能力的提高，服务器所需的散热风量将会大大的减少。现在很多服务器的热风出风温度可以达到55℃。隔离冷通道的未被隔离部分空间的温度将会比传统数据中心大大的提高，这增加了数据中心工作人员的舒适度和减少了数据中心其他设备的使用寿命。
综上所述，虽然这两种方法都可以提高空调使用效率，但是相比较起来，隔离热通道比隔离冷通道的效率更高、适用性更好。
2 冷源方案的比较
统计数据表明，数据中心的制冷系统占机房总功耗的40%左右。机房中的制冷主要是由机房空调负责，所以降低机房空调的耗电量可以有效的降低机房的PUE值。数据中心中较为常用的节能制冷系统有以下四种：
(1)水冷冷冻水机组+自由冷却系统
本方案组成设备包含：水冷冷水机组、板式换热器、冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵、定压补水装置、加药装置、蓄冷水罐、末端空调机组等组成。整个系统由冷冻水系统和冷却水系统组成，系统分三种工作模式：正常制冷、部分自由冷却、完全自由冷却。
(2)风冷冷冻水机组+自由冷却系统
本方案组成设备包含：风冷冷水机组、干盘管、冷冻水泵、定压补水装置、加药装置、蓄冷水罐、末端空调机组等组成。本系统自由冷却用的干盘管可集成于风冷冷水机组内，系统分三种工作模式：正常制冷、部分自由冷却、完全自由冷却。
(3)自带冷源式风冷空调机组+自由冷却
自带冷源式风冷空调机组系统属于分散式空调系统，空调机组由室内机、室外机、干盘管组成。室外机内置压缩机，干盘管集中布置于室外，母管连接由水泵分配至各室内空调机，系统分三种工作模式：正常制冷、部分自由冷却、完全自由冷却。
(4)模块末端全空气空调机组水冷冷冻水
本方案组成设备包含：水冷冷水机组、冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵、定压补水装置、加药装置、蓄冷水罐、全空气循环风机组等组成。过渡季及冬季直接把室外冷空气经全空气循环风机组处理后送至机房内，以减少冷源部分的能耗，系统分三种工作模式：正常制冷、部分自由冷却、完全自由冷却。
数据中心到底使用哪种制冷系统，需要根据项目所在地的各项条件综合考虑。在我国长江以北地区，如果有条件建议采用水冷冷冻水机组+自由冷却系统的方式设计制冷系统，这样在冬季气温7℃～12℃时可以采用预冷的方式，使用部分冷冻机组。在室外温度小于7℃时，可以不启动冷冻水机组，完全用自由冷却系统对机房降温，大大减少了能源的消耗。
3 采用变频电机
空调系统的制冷能力和环境密切相关，夏天室外温度越高，制冷能力越低，因此大型数据中心空调系统的制冷量都是按最差(夏天最热)工况设计的(空调的制冷量一般要比其在理想工况下的额定值低，这时建筑物本身不但不散热，反而吸热)，这样，全年绝大部分时间空调系统运行在负荷不饱满状态。另外，大型数据中心的IT负荷从零到满载也需要相当长的时间，一般也在一到三年之间。还有，IT负载的能耗和网络访问量或运行状态相关，根据其应用的特点，每天24小时的能耗都在变化，一年365天的能耗也都在变化。比如，游戏服务器在早上的负载和能耗都比较低，但在晚上就比较高;视频服务器在遇到重大事件时的负载和能耗就比较高。
因此，在水冷系统中所有电机采用变频系统，这样可以节约大量的能量，其增加的投资一般在一年内节省的电费中就可以收回(基本满负荷情况下)。对于风机和水泵，输入功率和这些设备的转速的三次方成正比。例如，如果风机或水泵的转速为正常转速的50%，仅需要同一设备运行在100%额定转速时理论功率的12.5%。因此，当设备运行在部分负荷时，变速装置的节能潜力十分明显。
4 提高冷冻水的温度
冷水机组标准的冷冻水温度为7℃～12℃，水冷空调的标准工况也是7℃～12℃。但是这个温度范围对于数据中心来说有点低，将带来两个不利因素：
(1)这个温度大大低于数据中心正常运行在40%左右的相对湿度的露点温度，将在风机盘管上形成大量的冷凝水，需要进一步加湿才能保持机房的环境湿度。这个除湿和加湿过程都是非常消耗能量的过程。
(2)冷冻水的温度和冷水机组的效率成正比关系，也就是说冷冻水的温度越高，冷水机组的效率也就越高。根据YORK公司在网络上公布的材料，冷冻水温度每提高一度，冷水机组的效率就可以提高大约3%。
目前，在集装箱数据中心和高功率密度的冷水背板制冷技术中，都把冷冻水的温度设计为12℃～18℃，已经高于露点温度，完全不会除湿，也就不需要加湿。冷冻水的温度提高后，水冷精密空调的制冷能力会下降，实际的制冷能力需要厂家提供的电脑选型软件来确定，一般会下降10%～15%。但是由于冷冻水温度提高后，很少或基本不除湿和加湿，再加上采用EC调速风机，使电机产生的热量减少，导致整个水冷精密空调的实际制冷能力(显冷)下降并不多。
5 供配电系统节能
5.1 正确计算供电功率
使用用电管理软件正确计算用电功率和智能化控制系统用电，提高电源利用率。为机房建设规划提供正确的数据，智能控制整体用电量。
5.2 供配电系统节约电能的技术方法
主要是配电电压深入负荷中心、配电变压器的正确选择和经济运行、配电线路的合理选择和经济运行、电压调节和无功补偿等技术和方法的采用。配电系统的降损节能技术措施如下：
(1)合理使用变压器
根据用电特点选择较为灵活的结线方式，并能随各变压器的负载率及时进行负荷调整，以确保变压器运行在最佳负载状态。变压器的三相负载力求平衡，不平衡运行不仅降低出力，而且增加损耗。
(2)重视和合理进行无功补偿
合理地选择无功补偿方式、补偿点及补偿容量，能有效地稳定系统的电压水平，避免因大量的无功通过线路远距离传输而造成有功网损。对配电网的电容器无功补偿，通常采取集中、分散、就地相结合的方式;电容器自动投切的方式可按母线电压的高低、无功功率的方向、功率因数大小、负载电流的大小、昼夜时间划分进行。
(3)对低压配电线路改造，扩大导线的载流水平
按导线截面选择的原则，可以确定满足要求的最小截面导线;但从长远来看，选用最小截面导线并不经济。如果把理论最小截面导线加大一到二级，线损下降所节省的费用，足以在较短时间内把增加的投资收回。
(4)减少接点数量，降低接触电阻
在配电系统中，导体之间的连接普遍存在，连接点数量众多，不仅成为系统中的安全薄弱环节，而且还是造成线损增加的重要因素。必须重视搭接处的施工工艺，保证导体紧密接触，并可采用降阻剂，进一步降低接触电阻。不同材料间的搭接尤其要注意。
(5)采用节能型照明电器
根据建筑布局和照明场所，合理布置光源、选择照明方式、光源类型是降损节能的有效方法。推广高效节能电光源，以电子镇流器取代电感镇流器;应用电子调光器、延时开关、光控开关、声控开关、感应式开关取代跷板式开关，将大幅降低照明能耗和线损。
6 UPS不间断电源节能
UPS的节能必需从方案、UPS、电池、配电等方面全方位进行。
6.1 按需扩容的柔性规划
目前，数据中心大多是分期分模块的进行建设。考虑未来几年的扩容，在设计时UPS容量一般都考虑容量比较大些。一次安装几套大功率的UPS并机，初期负载量只有规划容量的10%～20%，导致UPS的利用率很低，造成电能的浪费，为了避免这种情况的发生，需要采用模块化的UPS，逐步扩容。
6.2 提高UPS能效
目前UPS均为在线式双变换构架，在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。提高UPS的工作效率，可以为数据中心节省一大笔电费，可见提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。因此在采购UPS时，应尽量采购效率更高的UPS。
当然UPS效率高不仅仅是满载时的效率高，同时也必须具备一个较高的效率曲线，特别是在“1+1”并机系统时，根据系统规划，每台UPS容量不得大于50%。如果此次效率仅为90%，就算满载效率达到95%以上，也是没有实际意义。所以要求UPS必须采取措施优化效率曲线，使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。
6.3 降低输入电流谐波，提高功率因数
谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络，由于非线性负载产生的非正弦电流，造成电路中电流和电压畸变，称为谐波。谐波的危害包括：引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温度升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命;干扰设备正常工作;无功功率增加，电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振，特别是柴油发电机发电时更为严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。解决方法主要有以下四种：
◆采用12脉冲整流器;
◆采用无源滤波器;
◆采用有源滤波器;
◆采用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。
7 高压直流供电技术
与传统48V供电系统类似，高压直流供电系统是由多个并联冗余整流器和蓄电池组成。在正常情况下，整流器将市电交流电源变换为270V、350V或420V等直流电源，供给电信设备，同时给蓄电池充电。电信设备需要其他电压等级的直流电源，采用DC/DC变换器变换得到。市电停电时，由蓄电池放电为电信设备供电;长时间市电停电时，由备用发电机组替代市电，提供交流输入电源。高压直流供电的优势有以下几点。
7.1 可靠性
直流电源模块化输出和电池直接并联给负载供电，后备电池与电源后段并联给服务器构成两路冗余供电，可靠性高，真正做到不间断;如果UPS后备电池只是与电源前段并联给DC/DC供电，整个系统供电对数据设备不是冗余供电模式。在某种原因下UPS系统崩溃，电池不能直接应用，导致后端设备断电，而采用直流供电，将杜绝系统崩溃带来的断电风险。
7.2 可操作、维护性
并机容易，并且可以做成系统解决方案，做到安全不间断割接，功率部分采用模块化，支持带电热插拔，可快速更换，功率部分和监控功能模块CSU之间正常工作受监控单元CSU控制，故障时各自独立控制，避免故障扩散。更换模块和监控单元CSU互不影响，便于维护。
7.3 提高负载的可靠性
计算机等开关电源内部的桥式整流变为直流电正负极防接反电路，即使计算机输入电源的正负极接反，也不影响计算机的正常工作。影响设备寿命和故障的一个重要因素是电容元件的失效问题，交流电经过整流桥之后是一个脉动直流电，使后面的电容元件不停的充放电，寿命缩短。采用直流供电，元器件的寿命延长。延长了负载设备的寿命，提高了其可靠性。
7.4 智能化管理
直流高压开关电源系统与传统48V直流电源系统一样，可以方便的对电池进行全面的智能化管理，具有完备的电池管理系统，有效延长了电池的使用寿命，降低了运营成本，提高了供电的可靠性;UPS电池管理简单、不全面，电池容量损耗速度快。
7.5 降低谐波干扰
对于计算机和服务器来说，采用直流输入，避免了相位和频率的问题，多机并联变得简单易行。无谐波干扰，UPS存在输出功率因数，一般在0.6～0.8。
7.6 安全性
直流高压电源系统是标准的电气柜，安全性高，并且对分路输出和母线的绝缘状况进行实时监控，对人身伤害预警大大提高;UPS非标准一体柜，安全性低。
7.7 高效节能
由于省掉了逆变部分，直流开关系统经过两次变流，电源效率达到92%以上，UPS系统经过四次变流，效率达到70%左右，这样大大节省能源，降低运营成本。
8 提高机房温度
根据中华人民共和国国家标准《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008), A类和B类机房的主机房温度要求保持在23±1℃，也就是22℃～24℃。ANSI/TIA 942-2005《Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers》中规定冷通道温度为华氏68～77度，也就是20℃～25℃。美国采暖制冷与空调工程师学会(ASHRAE)对2008年新建的机房冷通道温度从2004年的20℃～25℃提高到18℃～27℃。由于国家标准中规定的主机房温度没有指定是机柜前的进风温度，导致传统机房存在两方面不足：
◆由于没有冷通道或热通道封闭，机房温度特别低，设备内部的温度并不低，大量的冷气短路自循环;
◆机房温度往往低于24℃，处于过度制冷状态。
现代服务器和网络设备等并非传统观念(10年或20年前)中认为的那么娇贵，大部分服务器在温度10℃～35℃，相对湿度20%～80%都可以正常运行(ASHRAE认为的设备环境要求，也是绝大部分商用服务器的工作环境要求范围)。因此可以提高空调送风温度，保证IT设备的运行温度即可。当空调系统的送风和回风温度提高1℃时，空调系统节电约2.5%，同时空调系统的制冷能力提高约5%。
因此，在用户认可的条件下，提高机房的温度是节约能源的措施之一。建议数据中心冷通道的温度(ASHRAE标准要求在冷通道中间对准机柜中间1.5m高度测量，每4个机柜至少一个测试点)最低为24℃或25℃。
9 科学运维
◆人走关灯和关闭大屏幕显示器，减少照明产生的能耗以及相应增加的制冷量;
◆尽量减少运行新风系统，在机房无人时关闭相应区域的新风系统;
◆建议冷通道的温度不低于25℃，定期检查冷通道的温度以免过度制冷造成能源浪费;
◆定期检查地板，防止各种方式的漏风;
◆冷通道必须完全封闭，机柜上没有设备的区域必须安装盲板，没有负荷的机柜区域不能安装通风地板。每次设备变更，都要进行检查;
◆在满足制冷的条件下尽可能的提高冷冻水的温度，最高为12℃～18℃;
◆在气象环境满足的条件下，尽量使用全自然或半自然来免费制冷;
◆定期核对数字采集数据和模拟显示仪表的数据是否一致，若发现数据存在误差，立即更换有关采集设备或仪表;
◆对于还没有使用的独立机房区域，关闭所有机电设备，包括冷冻水管道的阀门;
◆定期检修和清洗冷冻机组内的铜管和冷却塔，确保其工作在最佳状态;
◆对于低负荷的机房，如果精密空调没有EC风机，就要关闭相应的空调，如果是EC风机，要通过实践摸索出更加节能的空调运行方式。
随着我国信息技术的不断发展，数据业务不断增长，数据中心会越来越多，而且也会越来越重要，对于数据中心节能技术的研究也会越来越多。我们有理由相信，随着国家标准、规范的陆续制定，各大运营商、设备供应商以及其他研究机构的不懈努力，数据中心的节能手段将会越来越先进、越来越可靠，而本文所研究的各项节能技术将会在机房中得到广泛应用，并为我国数据中心的发展做出贡献。
摘要：数据中心的能耗问题已越来越被人们所关注, 建设绿色数据中心的呼声也越来越高, 但由于数据中心涉及的专业很多, 研究者往往只从本专业出发, 而没有考虑与其他专业间的配合问题。本文从整体上对目前数据中心节能研究的现状作一定的分析和总结, 以供相关人员参考。
关键词：电源使用效率,节能,绿色
参考文献
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数据中心节能方案分析 篇2
活动方案
为进一步提高我校全体师生的资源忧患意识和节约意识，增强节能减排的紧迫感和责任感，为建设环境友好型和资源节约型社会做表率，根据普教科字[2011]141号文件《关于开展2011年节能宣传周活动的通知》精神，结合我校的实际情况，特制订本活动方案：
一、指导思想
深入贯彻科学发展观，以加强节能减排、实现可持续发展为目标，紧紧国围绕节能减排目标任务，广泛开展节能减排周活动，充分发挥教职工、学生在节能减排工作中的主力军作用，努力确保我校实现节能减排目标任务。
二、活动主题和时间：
活动主题：节能我行动，低碳新生活。活动时间：2011年6月11日至17日；
三、活动内容：
1.6月13日，利用升旗仪式进行一次国旗下讲话，宣传节能降耗的重要性、紧紧迫性，并在校园的醒目处悬挂一幅宣传标语。
2.6月13日至6月18日，要求学校各年级各班利用班会时间举办一次“节能我行动，低碳新生活”为主题的主题班会，并将班会记录收集整理好后交学校赵鸿处存档。3.6月14日，结合有关文件要求，学校举行“低碳体验日”活动，开展体验低碳生活。活动期间，学校将关闭学校计算机房和多媒体教室，关闭学校教室照明等活动，倡导全校师生体验低碳生活。
4.6月13日至6月17日，积极开展以“四个一”（节约一滴水、节约一度电、节约一张纸、节约能源一粒米）为内容的主题教育和社会实践活动：
（1）学校规定白天公共区域不开照明灯，办公室、教室人走关灯，离开20分钟以上关闭电脑显示器，离开半小时以上关闭电脑主机。光线良好的天气，白天尽量不开照明灯。
（2）严格要求学校师生节约学校用水，加大学校水池供水管理，要求学校师生做到随手关水，减少浪费，同时尽量节约学校绿化用水。
（3）要求学校全校师生自觉抵制商品过度包装活动，从日常生活做起，从身边小事做起，提倡俭素为美没反对奢侈浪费，充分发挥学校师生的模范带头作用，减少使用塑料袋和一次性餐具及洗漱用品。
四、活动要求：
1、高度重视，加强领导。为保障活动的顺利开展，成立了补郎中心小学2011年节能宣传周活动工作领导小组，成员如下：
组长：张祥
副组长：赵高亮
贾正刚
成员：张国友
张平
赵鸿
刘文海
邱大红
李小丽 活动的开展具体由赵鸿具体负责组织开展。
2、结合实际，要求各班以各种形式开展宣传教育活动，并认真作好相关记录，认真收集整理相关资料。
3、认真总结，及时反馈各项活动开展情况。
数据中心机房节能分析 篇3
1 IT设备及网络通信设备的节能
能否解决好IT设备及网络通信设备的节能降耗问题, 关键在于能否正确地选用IT设备。衡量和比较各种IT设备是否具有最佳节能效果的标准是:在确保IT设备安全、可靠运行的前提下, 设备的能耗比和IT设备所允许的工作温度、湿度范围是否具有优异的指标。
(1) 设备能耗比
在选购服务器时, 除了注意处理器、硬盘与内存等规格外, 最容易忽视的就是电源供应器。电源供应器产品除了标注电力的功率外, 很少会标示电源的转换率。设备一般使用的电力都是交流电, 首先要将交流电转换成直流电后才能供给服务器内部各零组件使用。在这一过程中, 就会损耗不少电力。以一个400W的电源供应器为例, 如果该供应器的转换效率为70%, 也就是说, 如果有400W的交流电输入到电源供应器中, 只有280W的电会转成直流电供服务器应用, 可见足足浪费了120W的电力, 所以在选购电源供应器时, 必须注意转换率的问题, 转换率越高的电源供应器越省电。
(2) IT设备所允许的工作温度、湿度范围
如果运营商选用对工作温度和湿度都很敏感的IT设备, 势必会导致必须再花费大量的人力和物力去建立和维护耗能较大的空调保障系统。因此, 设备采购时尽量选用具有较宽的工作温度和湿度范围的IT设备。根据运维经验, 对于空调系统而言, 在其他的运行工况条件保持不变的情况下, 如果将空调的运行温度 (回风口温度) 提高1℃, 就能将其运行效率提高3%左右。因此, 就IT设备及网络通信设备的节能, 重点要求在设备采购选型时选择节能型设备, 从源头上最大限度地节约用电。
2 数据中心机房空调系统节能
空调产生的能耗约占整个数据中心机房所需总功耗的35%左右。其中24%左右的功耗来源于空调的制冷系统, 11%左右的功耗来源于空调的送风和回风系统。近年来, 针对空调系统的节能, 采取了以下措施, 并取得了良好的节能效果。
(1) 冷凝器的温压双控雾化喷淋系统
冷凝器的温压双控雾化喷淋系统由带液晶蓝屏显示控制器的控制柜、压力传感器、温度传感器、SPAYERS雾化喷嘴、进水电磁阀及管路支架等部件构成。通过压力传感器和温度传感器, 实时采集机房空调系统压力值和冷凝温度值。
每套TPDCS-1温压双控智能雾化喷淋系统能同时完成对16台单系统或8台双系统机房空调的压力值检测及喷淋控制。每台控制器可以提供16个独立的控制回路, 每个回路可配置独立的压力传感器或温度传感器, 分别采集机房空调的系统压力值或冷凝温度值。通过可实时调节的温度及压力的上下限值来控制电磁阀的开关以达到自动雾化喷淋的目的。系统所采用的智能液晶显示控制器可以配合压力、温度等线性变送器, 对机房空调进行压力值、冷凝环境温度的测量、显示, 通过对温度、压力限值的设定达到对雾化喷淋系统运行的控制。
为保证试验的准确性、科学性和数据的可靠性, 在近12个月的时间里, 对A机房空调用电电度表进行用电读数累计统计和分析。当喷雾器关闭时, 平均能耗为25.044k W, 当喷雾器开启时, 平均能耗为22.475k W, 节能10.25%。
以每台CM+40机房空调制冷设备系统耗电量为25k W/h, 每天工作16h计算, 每台空调用电费用为400元/天;按节电为10%计算, 每天节约费用40元。喷淋系统自身用水费用:每天用水量不超过1吨, 费用不超过3元, 总节约费用为37元/天, 喷淋系统按一套1万元计算, 271天就可收回投资成本。
(2) 冷通道全封闭变风量送风方案
针对近年来通信行业内普遍存在的数据机房局部过热问题, 提出精确分配冷量、定点送风、合理组织气流的解决方案——“冷通道全封闭变风量送风方案”。首先我们设计一个送风器, 安装在每个设备机柜的正面网孔门, 送风器采用喷塑钢板定制成型, 上端为DG200的圆形管, 通过螺旋软管连接主风管, 安装送风器后, 机柜前门可以照常开关。空调冷风通过软管直接通过送风器送到每个机柜, 可以完全隔离前排机柜热气流的影响。除了安装送风器, 我们在每排机柜顶部的主风管上给每个设备机柜开设直径200mm的圆形送风口, 每个送风口安装风阀, 可以调节每个机柜的送风量。这样做到按照每个机柜的发热量, 精确分配精密空调的制冷量。变风量送风器安装示意图, 如图1所示。
通过该方案的实施, 有效隔离冷热通道, 气流组织更为合理;送风量和制冷量都可以按照机柜的实际需要分配, 能够将冷能精确分配到需要的网络设备上, 提高冷量使用效率, 降低空调能耗, 解决了现有数据机房健康发展的难题。
(3) 水浸式新风节能系统
水浸式新风节能系统与传统新风系统区别在于机房洁净度和湿度。传统新风系统直接引入室外新鲜空气, 虽经过滤, 难免会引入灰尘, 导致机房洁净度下降, 影响通信设备的安全运行。水浸式新风节能系统在进风口增加滚动湿膜, 能持续受水流强力冲刷, 使湿膜表面粘附的灰尘、昆虫等及时被定时换水排出机体, 有效防止滤网脏堵, 保障了机房环境的清洁度。机房有相对严格的湿度要求, 在低湿环境下引入室外新风, 必然要造成室内湿度降低使加湿器功耗增加。而在高湿环境下引入室外新风, 必将提高机房湿度造成空调除湿能耗增加。水浸式新风系统, 在不影响机房湿度环境的情况下有效节能。
水润型智能通风系统由智能控制单元、温度湿度传感器、进风设备单元和排风设备单元组成。智能控制器、温度湿度传感器和电气控制箱组成的控制系统用于测量室内外温度湿度, 判断、控制通风系统的启停。进风设备和排风设备组成通风系统, 进风设备引入室外湿冷空气, 由机器设备吸入后换热, 同时由设在较高位置的排风设备排出室内热空气。这样不但使空调压缩机的启用时间大幅度减少, 而且可以使空调的加湿系统的启动时间大幅减少, 甚至可以无需开启空调和加湿器, 在降低机房能耗的同时也改善了机房的空气质量。
在面积约为414m2的机房安装4台力博特CM+50精密空调, 每台设计风量14000m3/h, 制冷量45.3k W, 采用风管送风, 机房设置14排机架。
具体改造内容及方案如下:
在机房南侧3楼外墙安装4台送风量为10000m3/h的水浸式新风机, 新风机安置在外墙的吊篮支架上。通过带外保温的送风管道将经过冷却除尘的室外净化空气送至室内, 室外风管通过接口法兰与室内风管相接, 进风口位于两个立柱间 (10m) 右侧立柱边。
沿机房南侧布置4条宽和高为500×700mm的送风管道, 在管道的进风口弯头处加装电动风阀, 当新风进风机停机时可自动关断与室外进风通道的连接。在每条风管侧面对应机架通道位置开3~4只送格栅式风口, 对机房进行送风。
在两个立柱间 (10m) 左侧立柱边墙壁上部开具一只排风口并安装自垂百叶式排风风机, 风机采用双层铁网以预防虫鼠进入, 同时在排风机进风侧加装一只电动风阀, 当进风机停机时可自动关断与室外排风通道的连接, 排风机尽量靠近圈梁下方安置。
每套新风系统安装一台集中控制器, 控制器设置于两个立柱间 (10m) 内墙上, 在室外进风口与室内排风口处各安装一只温湿度传感器, 对室内外的温湿度进行检测, 根据实测参数控制新风系统的开停。
从室内机房空调的进水管接一条进水管对水浸式进风机供水, 排水由室外新风机排水口处安装排水管道排至地面下水道。
改造效益分析如下:
本次改造需要安装4套水浸式新风系统, 每套水浸式新风系统的造价为3.8万元 (含设备费用、安装辅材、系统安装费、系统调试费) , 总费用为14.2万元。
安装水浸式新风系统的机房, 每年可以有40%~50%的时间不用开启机房空调进行制冷, 该机房内4台机房空调压缩机及室外冷凝风机的功耗约为40k W/h。根据南京地区的气候情况, 每年压缩机及冷凝风机的开启使用时间约为全年的60%。根据此比例估算能耗, 新风系统的投用可以使机房空调制冷系统每年节省的电费估算为105960元。
安装水浸式新风系统的机房, 每年可以有95%的时间不用开启机房加湿器空调对机房进行加湿, 目前4台机房空调加湿器的功耗为30k W/h。根据南京地区的气候情况, 每年加湿系统的开启使用时间约为全年的15%。根据此比例估算, 新风系统的投用可以使机房空调加湿系统每年节省的电费估算为44938元。
从上述数据可以看出, 通过加装水浸式新风系统改造后, 该机房每年可节省电费15万元左右, 即改造当年就可以全部收回改造费用。
结论:根据表1所示, 该机房在增加新风系统前, 空调全年的总运行费用为411720元。进行新风系统改造后, 空调与新风系统的全年总费用为296231元。即改造后每年可节省115489元的运行费用, 节能效率达28%。
3 变压器及UPS组成的供电系统
当前数据中心机房设备用电主要为交流电, 交流电是由变压器和ATS开关所组成的UPS输入供电系统, UPS功耗约占数据中心机房所需总功耗的10%。
(1) 推动数据中心机房直流供电代替交流供电
大力推动数据中心机房直流供电替代交流供电, 无论是供电可靠性、电磁兼容还是能效比, 直流供电都优越于交流供电。
(2) 采用无变压器的UPS设备
目前有越来越多的厂商推出无变压器的UPS设备, 可以让整机的效率提升至90%以上。如同电源供应器转换率, UPS也有同样的问题。传统的UPS的整机效率只有75%~85%, 但采用无变压器的机型, 可以提升至90%以上, 因此, 选用无变压器的UPS可以更有效的运用电源, 让每一度电都花费在系统运作上, 进而降低电力的成本。
参考文献
[1]《Energy Logic:A roadmap for reducing energy consumption in the data center》.Emerson Network Power
[2] 《UPS应用》.2008, 06
[3] 王其英, 何春花.《UPS供电系统综合解决方案》 (电子工业出版社)
数据中心节能方案分析 篇4
为推进节能减排，建设低碳城市，根据市政府《关于印发2010年中心城区城建计划的通知》（德政字〔2010〕15号）和省政府下达给我市“十一五”期间既有居住建筑节能改造任务，制定本方案。
一、指导思想
以科学发展观为指导，以改善居民居住条件，创建低碳、宜居城市为目标，按照“坚持以人为本、发展生态经济、建设和谐德州”的总体要求，依据建筑节能设计标准和规范，对中心城区主要道路两侧、主要接待场所、商场、车站、景观区周边既有居住建筑进行节能和供热计量改造。
二、基本原则
（一）以人为本，惠及民生。把改善居住条件，为民办实事作为既有居住建筑改造的出发点，通过进行供热计量和围护结构改造，使居住建筑实现冬暖夏凉、隔音降噪，达到节能减排，提升品位的效果。
（二）注重实效，搞好结合。既有居住建筑节能改造项目要与改善城市面貌、创建国家级卫生城市、城市环境综合整治以及向太阳城大会展示示范项目相结合，确保改造项目出形象、出效果。
（三）政府主导，群众自愿。按照市政府统一规划确定改造项目，要确保既有居住建筑节能改造工作顺利开展，按期完成任务。同时，要进一步做好宣传引导工作，确保在群众自愿的前提下实施节能改造。
三、改造条件
（一）符合国家改造政策和要求。符合现行设计规范，改造后可继续使用20年以上、实现集中供热、10年内无拆迁改建计划、有节能改造潜力的居住建筑。
（二）管理单位清楚。住宅小区或独立居住建筑有明确的管理单位或机构，且管理单位或机构有进行供热计量和节能改造的积极性，愿意牵头组织实施。
（三）位于市区重要位置。住宅小区或独立居住建筑应位于市区主干道两侧或主要接待场所、商场、车站、景观区周边。
四、目标任务
按照2010年中心城区城建计划，中心城区居住建筑综合节能改造任务为30万u，改造后达到节能65%的设计标准，建筑保温隔热性能明显增强，居住舒适度明显提高，外部景观整洁优美，城市形象进一步提升。
（一）围护结构节能改造。对建筑的墙体、屋面、阳台、地下室顶板、楼梯间隔墙等部位实施保温隔热、防水、防潮、装饰一体化改造；对原密封性、隔热保温、降噪性能差的外窗进行“推拉变平开、单玻变中空、通体变断桥”的改造。
（二）供热计量改造。对采暖系统实施“分室调温、分户可控、按热计量”改造，对热源及供热管网实施热平衡改造。
（三）屋顶平改坡改造。将平屋顶改造成坡屋顶，改善建筑物立面效果，增强建筑物围护结构屋顶部位保温隔热性能。
（四）安装太阳能供热水系统。改装、更换高效太阳能供热水系统，提升太阳能建筑一体化应用水平，条件成熟的小区，安装太阳能光伏系统，保障小区公共照明。
五、资金来源
（一）国家财政奖励资金。国家节能改造奖励资金为每平方米45元，其中，建筑围护结构节能改造占60%，采暖系统供热计量及温控改造占30%，热源及供热管网热平衡改造占10%。
（二）示范城市补助资金。主要用于太阳能供热水系统的改造升级，按照可再生能源建筑应用示范城市项目和资金管理办法，对改造的太阳能供热水系统进行补贴。
（三）市财政补贴资金。市城市经营建设投资总公司投资的既有居住建筑改造专项资金，主要用于围护结构改造、安装热计量装置和管网改造。对列入平改坡范围的项目，在市城市经营建设投资总公司投资的城市环境综合整治资金中安排。
（四）权属单位和居民自筹资金。改造项目权属单位自筹一部分，居民个人承担一部分，房屋维修基金动用一部分。
六、实施步骤
（一）宣传发动。通过媒体、发放宣传纸、张贴布告等形式，宣传既改政策、改造好处等，调动居民积极性。
（二）调查摸底。重点对解放大道、湖滨大道两侧和主要商场、景区、车站周边的既有居住建筑进行现状调查，摸清底数，建立既有建筑节能改造项目库。
（三）提报申请。居住建筑管理单位牵头向市住建局提出书面节能改造申请。
（四）项目初选。按照改造原则和条件，对申请改造项目进行筛选。
（五）媒体公示。对拟确定实施节能改造的既有居住建筑，通过媒体进行公示，接受社会监督。
（六）签订责任书。对公示无异议的拟改造项目，签订既有居住建筑供热计量与节能改造责任书，明确责任、义务。
（七）组织实施。按现行建设程序，依次办理建筑节能设计认定、报建、招投标、施工许可、建筑节能专项验收、竣工验收等手续。
七、责任分工
（一）市住建局负责政策解读宣传，委托有资质的设计单位对拟改造项目进行诊断评估、设计、图审，负责办理既有建筑节能设计认定、报建、招投标、施工许可、节能专项验收、竣工验收等手续，协调省住建厅做好项目的综合验收工作。
（二）市财政局、市城市经营建设投资总公司负责对其所投资的既有居住建筑改造合同审查把关，参与前期情况摸底、改造方案论证、建筑节能项目招投标、合同签订、隐蔽工程验收、竣工验收，对改造工程全过程跟踪评审，对工程决算进行投资评审，并根据评审结果及时拨付改造资金。
（三）市公用事业局负责选定、安装改造项目的供热计量设备。
（四）市太阳城办公室负责对太阳能热水器的设计和统一安装把关，并负责协调太阳能热水器生产厂家，制定实施以旧换新等优惠补贴方案。
数据中心节能方案分析 篇5
1 什么是外包式呼叫中心
呼叫中心[1](CallCenter)是把原本分散在各地的接线员集中到一起,构成了某种意义上的呼叫中心,其主要功能也被叫做客户服务中心,随着技术的发展,将通信与计算机技术应用整合后的综合信息服务系统,更多的呼叫中心正逐渐发展成为完整的电子商务系统,其最大的作用在于能有效和高速的为用户提供多种渠道全方位的服务,以实现企业的成本最小化和利润最大化近年来基于传统电话和互联网技术建立的呼叫中心,客户服务体系已经受到企业和用户的普遍欢迎,由呼叫中心的“E化”所形成的市场也以每年20%的速度在增长,据统计其市场价值已达到几千亿美元。一个管理有方的呼叫中心,通过交互式勾通技术,既可以担当起市场推广和产品销售的业务,还可以承担起服务客户的责任。
外包式呼叫中心也称业务委托式呼叫中心,是相对于自筹自建型的呼叫中心而言,即指企业自身不投资建设电话呼叫中心,而是将呼叫中心的业务委托给专门的代理,由一个专业提供呼叫服务的第三方———呼叫中心运营商来完成呼叫业务。
2 新时代外包呼叫中心的建设原则
随着技术、业务、营销模式的不断更新,一个完整的呼叫中心将不再简单的平台建设、业务系统等几个模块搭建而成。主动营销的影响力将引导客户,是由将成本中心的呼叫中心转向利润中心平台;坐席工作人员的压力使管理者更加重视人性化管理、绩效考核制度;客户体验真正关注的是每个与客户接触点的流程管理;集中分布式的网络拓扑结构如何更好的应对业务需求,降低运营成本;建设后的呼叫中心系统如何更好地做到投资保护[2]。
(1)工作环境带来的坐席减压。
呼叫中心的建设一般是从选址、装修、布线开始相对降低坐席均摊成本是首先要考虑的问题密集的坐席工位、嘈杂的电话声音,尤其是在一些电话营销的办公区域,其现象更甚。如何在同样的投资比例下更好地缓解环境所带来的干扰,已经逐渐被运营管理者提到了建设议程上。一个良好的工作环境可以有效地降低恶劣环境下坐席的工作压力,使坐席工作人员在舒适、美观、相对安静的工作区域内工作,可提高坐席代表的工作积极性。呼叫中心环境对空间设计有着特殊的要求,功能区域配套应该完整;坐席办公家具的选择可以有效的提供坐席人员的手臂支持,桌面屏风的配套附件设计;挡板高度有效的降低坐席代表位所产生的压抑感;办公环境中植被的摆放大大缓解繁重、单一工作带来的眼睛疲劳;利用坐席朝向、吸音材料的选择进行噪音处理,加之坐席员工的发生训练,可以达到更好的防噪效果。
(2)客户体验。
对于成熟的呼叫中心,业务模式的转变已经越来越使运营管理人员关注客户体验。客户体验就是流程的体验中心,其要求就是针对不同行业、不同业务的呼叫中心中与客户直接接触点的流程管理,更好地体现企业专业差异化服务。这里必须要提及到流程控制和运营过程中的持续改进。通过流程管理、优化知识库优化等方法来根据客户需求,通过服务质量、服务水平、呼叫中心价值、数据分析统计等方面定义并衡量驱动客户满意度。
(3)CRM数据挖掘与主动营销。
成本中心一直是呼叫中心客服的代名词,在竞争日益激烈的推动下,主动营销策略已经成为呼叫中心的又一亮点。客户信息挖掘是主动营销的基础,CRM融入呼叫中心主动营销策略的功能越发明显。通过CRM强大的客户数据挖掘、分析功能,确认交叉销售/平等销售的机会、确定盈利性高的市场、确定即将来到的商机、分析客户流失的规律、通过对客户的档案分析进行分类和个性化定制。从多维角度准确分析出客户的类别,以更好地提供个性化、差异化服务,从而制定不同的产品来满足不同类客户的需求,以达到更好的营销目的。
(4)系统架构搭建后的投资保护。
业务的需求推动技术的发展,随着呼叫中心业务需求越来越复杂,客户要求越来越高。在搭建、改造、扩容呼叫中心的情况下,技术的可实现性已经越来越不再被关注,而更多的考虑在技术平台上如何更好地为业务服务且保障在硬件投资的3～5年中系统不落后。呼叫中心的搭建就像一条高速公路,路的质量代表系统集成设施的搭建奔驰而过的不同轿车则是业务系统;而后还需要有养路工人进行定期维修维护。如此情况下,车只有在最佳路况上性能才会发挥到极致。初期建设关键则是建设原则,统一规划、分步建设、先进性、稳定性、灵活性则是亘古不变的主题。如何应用好这些原则需要建设者根据不同行业业务需要、业务发展逐一分析,最适合需求的方案才是最好的方案。
(5)高效运营管理。
一个运营成功的呼叫中心要从业务模式入手、从建立企业呼叫中心组织战略与文化、完善业务运营环节中的流程管理和人员管理、关注绩效数据管理指标及绩效成功、提高客户体验、形成不断持续改进机制,才能从根本上使得呼叫中心能发挥出应有的效力。关注运营不仅是在呼叫中心建设初期,其管理理念贯穿整个业务链,从而使呼叫中心能够持续发展、为企业带来真正的核心价值。
3 传统座席和“绿色座席”组网方案对比
传统的呼叫中心系统的设备主要包括ACD、IVR交互式语音应答系统、CTI服务器、呼叫中心管理平台和呼叫中心人工座席等几部分。其中,ACD的主要功能是程控交换功能、排队功能、路由功能以及支持CSTA协议。IVR通过E1接口与ACD相连,为接入到呼叫中心的用户提供语音导航、语音应答和录音功能。CTI是由一系列相互关系的技术组成的,目的是通过开放的标准的系统将语言和数据流整合在一起,主要包括呼叫控制、电话控制、媒体连接3个部分。呼叫中心管理平台负责实现系统运行状态管理、权限管理、座席管理、数据管理及统计、系统安全维护等功能。呼叫中心人工座席就是指业务代表及其工作设备,如话机、耳机、话筒、运行CTI程序的个人计算机或计算机终端等。
传统的电信级呼叫中心和企业呼叫中心的建设模式,通常是多达几百个座席代表的空间,成排的机架式排队机,局域网机柜,大型的UPS供电设备,综合布线等,需要占据较大空间。以一个拥有1 000个座席代表的规模计算,每个座席代表工作空间一般是3～4.5m 2,则1 000个座席代表的工作空间约3 000～4 500m 2。其他的公共区域,包括会议室、培训室、休息室、会客室等大约占座席代表的工作空间的20%。另外,还有为座席提供24h不间断的UPS电源设备以及机房专用空调的空间,大约需要200m 2。
新型“绿色座席”基于软交换技术,采用NC服务器群和云计算的概念,以WindowsTerminalService为核心,支持多个座席客户端并发访问呼叫中心平台及其应用。NC技术通过调用服务器的资源来进行工作,应用程序和数据都存储在服务器上,NC本身只处理键盘、鼠标的输入和视频、音频的输出。由于运算和存储的任务都通过服务器来完成,NC的结构非常简单,不需要强大的CPU、大容量的内存和硬盘,也不需要光驱、软驱。它是一种无噪音、微型、高性价比的网络接入设备。在客服中心绿色座席方案中,采用瘦客户机做Windows终端,接入服务器运行的Windows应用程序。具有集中管理,支持现场零维护;节能减排降噪;部署、修理、更换速度快、整体成本低及安全的特点。
与上文所述的传统电信级呼叫中心和企业呼叫中心的建设模式相比,采用“绿色座席”的呼叫中心,其每个座席代表工作空间可以大大减小,因为它不在需要PC主机、显示屏、电话机等部件,而只是一个较小的“瘦客户终端”,体积大小如同早期家庭用的单端咣端机一般。当然其他的公共区域,包括会议室、培训室、休息室、会客室等与传统的相当。但是由于其节能减排降噪的特点,它不再需要大型的24h不间断UPS电源设备,节省了电力室和空调的压力。
4“绿色座席”的节能减排预想
客服中心是人工和终端计算机密集的场所,随着呼叫中心规模的发展,呼叫中心从建设阶段逐渐向精细化管理过渡。运营者从单纯关注建设成本,转向更关注运营成本、维护成本组成的全过程总体拥有成本。
同时企业也更关心员工的人性化管理方法以及节能减排的社会责任。对管理者提出了更复杂的要求。
因此,出于人性化管理、降低场地运营成本、快捷部署等方面的考虑,提出了居家办公的需求,即为“居家座席”。而从降低总体拥有成本(TCO)考虑,提出降低维护成本和运行成本、节能环保、减少噪音等方面的需求,即为“绿色座席”。近几年来,随着网络技术、IP呼叫中心技术、云计算技术的发展,基本解决了绿色座席的技术障碍,加上绿色座席方案在节约运营和维护成本,以及创造人性化办公环境和节能减排方面的优势,使得绿色座席应用方式越来越广泛。
传统的座席代表采用台式PC,目前多为液晶显示器,常规每台电脑功耗为250W,则1 000个座席代表的PC总能耗为250kW。按照某公司的硬排队机估算,大约需要3个排队机机架和3个局域网机架。总能耗约为270kW,需要配置“2+1”的400kVA的UPS电源系统。按照每个座席代表每天工作10h,同时率70%,每度电费平均1.2元估算,1 000个座席代表的工作用电每月约67 200kWh,电费80 640元。
采用“绿色座席”后,每个绿色终端能耗约20W,则1 000个座席代表的PC总能耗为20KW。根据某公司在某城市的大型呼叫中心的设备配置,NC服务器群采用单台配置为8CPU、24GB内存,单台可以支撑25个座席并发使用,所以共计需要40台。每台功率按照2 500W计算,NC服务器群的总功耗为100kW。那么同以上的计算方法,1 000个座席代表的工作用电每月约25 200kWh,电费30 240元。由此可见,采用“绿色座席”方案后,耗电量和电费是原来的37.5%。
5 结束语
在当前节能减排任务紧迫的形势下,通信行业有责任推进节能减排。电信企业要在网络建设、运行维护、客户服务等各个环节做好节能减排工作,在设备招标活动中,将能耗和环保性能作为评标的重要指标,从源头上抓好节能关,通信建设中优先选用节能产品,推广节能技术提高网络运行效率严格控制能耗总量。
摘要：阐述了新时代外包呼叫中心的建设原则,对比了传统的呼叫中心和“绿色座席”的组网方案,根据现网实际数据,客观地分析了“绿色座席”能达到的节能指标。
关键词：呼叫中心,节能减排,“绿色座席”
参考文献
[1]中国电信股份有限公司南京分公司.基于软交换技术的分布式IP外包呼叫中心[J].江苏通信,2008(2):49-51.
数据中心节能方案分析 篇6
但数据中心在快速发展的同时,所带来的高能耗和碳排放问题也日益突出。据分析,我国的数据中心的耗电量在2009年就达到了364亿度,占到全国能耗的将近1%[1]。耗电量十分巨大。另外数据中心作为信息通信技术的重要组成部分,产生大量的CO2气体,据2007年的一份分析报告统计,全年信息产业所产生的以CO2为主的温室气体(GHG)排放量达到全球排放量的2.5%,而且这个比例还会随着信息通信的应用进一步发展,成为全球气候变暖的一个重要因素[2]。因此,对数据中心的能耗进行研究,降低设备能耗,减少碳排放量,建设绿色数据中心,具有十分重要的意义。
1数据中心能耗现状
美国在2011年数据中心能源消耗占到全美国电网总量的2%,美国环境保护署的一项报告预测,每隔5~10年数据中心的能耗就要翻一番。能源的消耗也使得企业运营成本增加,IBM的调查发现,在数据中心的运营成本当中,能源成本占到约50%,特别值得注意的是,数据的规模是近几年出现的爆炸式增长,而且愈演愈烈。过去两年的数据是整个人类文明所获得的全部数据的90%,到2020年,全世界所产生的数据规模将达到今天的44倍[3]。高能耗也成了企业运营的巨大负担。中国的数据中心能耗同样也在高速增长,甚至高于世界的平均水平。根据ICTr- esearch的调查,近三年世界和中国范围内的数据中心能耗如表1所示,均出现了巨大增长。并且中国近三年数据中心增长百分比高于世界范围,图1所示。 数据中心的高能耗,不仅给企业带来了沉重的负担, 也造成了全社会能源的巨大浪费。
2数据中心的能耗构成
数据中心的能耗主要包括:
a.由服务器、存储、路由器、交换机构成的IT设备系统能耗。
b.空调系统能耗。
c.UPS供电系统能耗。
d.照明系统等能耗。
EYP Mission Critical Facilities Inc提出的调研报告中,对数据中心的能耗构成做了详细划分,如图2所示。
其中,IT设备系统能耗约占数据中心总能耗的50%,主要由服务器和网络通信设备产生的,比例分别为40%和10%,IT设备系统能耗所占的比例会随着数据中心节能效果的提高而提高。对于一个节能型数据中心而言,IT设备系统能耗所占比例要高于50%。空调系统能耗占数据中心总能耗的37%,包括空调制冷系统能耗和通风及加湿系统能耗。UPS供电系统能耗占数据中心总能耗的10%,包括变压器、ATS开关、输入输出配电柜等产生的能耗。另外照明系统也是能耗产生的一个因素,其能耗约占数据中心总能耗的3%[4]。
从以上分析可以看出,在数据中心能耗构成的四个方面,UPS供电系统和照明系统所占比例较小,且节能方案较为单一,易于实现。IT设备系统和空调系统的能耗占数据中心总能耗的87%,对其进行节能研究,是实现数据中心节能的关键。在文献[5]中, 已经对空调系统节能做过相关研究,提出根据气候特点,充分利用自然冷源,以达到节约空调能耗的目的。 下面从IT设备系统的角度,以服务器和路由器为代表,进行节能分析和研究。
3服务器的能耗模型
服务器的能耗主要来自CPU、内存和I/O等,其中CPU和内存的能耗占服务器能耗的主要部分,长期以来,随着制造工业的改进,大大提高了CPU的频率,提高了内存的速度和内存的容量,但在能耗方面却没有引起足够的重视,近些年来,人们开始对服务器节能进行了深入研究,并取得了一些研究成果, 在处理器产业中也出现了一些节能型的应用,如英特尔公司的Speedstep和AMD公司的PowerNow技术,处理器根据负载情况动态调节性能,从而达到能耗和负载具有较好的比例性。根据CPU的电路模型,CPU中的电路以CMOS集成电路为主,电路的功耗一方面是在电路状态比较稳定时,由于泄露电流而造成的,即静态功耗,另一方面在电路充放电时也会产生功耗,即动态功耗,电路的反转频率越高动态功耗越大。除了以上两点,电路在短路时会产生瞬间短路电流,也会产生功耗,但这部分所占比例极小,有时可以忽略不计。服务器中CPU功耗可以用如下公式表示:
其中P1表示静态功耗,与电路的逻辑状态有关,P2表示动态功耗,且P2=aCV2f,a代表电路反转频率,C代表负载电容,V代表电压,f代表时钟频率。P3表示瞬时功耗,在服务速率s>0时可以表示为P3=σs+μesα(α>1)。σs代表空闲功耗或静态功耗,μe和α 为常数,根据设备的情况确定。
4路由器的能耗模型
由于网络通信设备与服务器功能不同,所提供的服务也不一样,侧重点也不同。服务器关注的是处理器的性能,能耗大部分发生在处理器上。而以路由器为代表的网络通信设备,除了处理器的作用外,更加关注的是I/O处理的能力。大部分的工作都在系统的接口线卡上完成,对I/O操作有很高的要求,而对主控板的处理要求则不那么强烈。文献[6]对比分析了目前主流的路由器的能耗情况,没有各种线卡的路由器基本系统的能耗占总能耗的50%以上,随着线卡的增加,整体能耗也在增加,并且和线卡的类型有关,同时还发现,路由器的整体能耗和有无报文传输关系不大,在相等数据流量时,报文的长度越小,能耗越大,但变化不明显。由此得出路由器的功耗如下:
式中,向量X决定了机柜中设备的型号以及设备上的流量负载特征;函数CC(x0)表示路由器基本系统的功耗,即没插任何线卡时的功耗,N表示差了多少块线卡且正处于处于工作状态,TP(xi0)是一个和路由器利用率有关的系数,LCC(xi1)给出了线卡在标配下的功耗。
5设备节能策略
5.1服务器节能
对服务器而言,CPU的能耗与之与直接的关系,可以根据负载情况对CPU的电压V和时钟频率f进行调节。当已知负载且负载平稳的情况下,可以设置一个阈值,通过阈值控制能耗部件的睡眠/唤醒状态或者高速/低速状态。但是当负载变化不定时,事情将变得非常复杂,可以先根据负载情况预测调节电压和时钟频率,然后根据变化情况作策略的修改和重新配置。虽然一些工作可以通过硬件设计实现,但是策略的修改和重置的成本非常高,需要软件和硬件的结合才能提高效率。如何在不降低系统的的情况下, 实现动态地管理设备,能够按照系统的负载动态调节运行状态,适时调节处理器电压和时钟频率是解决问题的关键。在操作系统方面,相关的研究比如用于Linux平台的实 时能耗管 理器[7],可以连续 监控CPU的利用率,根据负载情况调节电压和时钟频率, 因为状态切换的时间非常短,只需要10ms,因此频率的变化并没给性能造成多大影响。另外在速度方面, 利用速度能量消耗函数和速度缩放策略[8],把能耗优化问题归结成最优任务调度问题。另外采用休眠机制和基于概率的能耗最小算法,将速度缩放和休眠机制的策略结合,由此得出 -competitive的简单算法[9]。这些方案对动态管理设备起到了较好的促进作用。
5.2路由器节能
从路由器的能耗模型可以得出,一方面,路由器的能耗和路由器的基本系统有关,可以根据设备负载变化动态调整配置参数以降低能耗,另一方面,路由器的能耗和正在运行的线卡和接口数量也有关系,可以将空闲的网络设备或部件休眠以降低能耗[10]。调整配置一般根据负载调节系统处理速率,比如速率缩放机制[11]和自适应链路速率机制[12]。通过研究表明,在链路传输上,网络链路空闲和满载时的功耗相差不大,但链路的传输速率对功耗有较大的影响,比如当链路速率从100Mbps增加到1Gbps时,功耗增加2~4W,从1Gbps增加到10Gbps时,功耗增加10~ 20W。因此在链路利用率较低时降低链路的速率可以有效降低设备能耗。当设备或部件空闲时,利用休眠机制将部分耗能资源置于睡眠或关闭状态,当完全关闭时不产生能耗,但是再次开启的成本非常大,因此可以将睡眠根据睡眠深度不同分成若干种状,比如处理完全关闭和完全唤醒外,再把睡眠状态分为简单睡眠、 缓冲睡眠和睡眠,不同的睡眠深度采用不同的唤醒机制,随着睡眠深度的增加,能耗相应地减少,唤醒成本也会相应地增加。根据设备的运行情况调整能耗和唤醒成本之间的关系也是保证系统稳定的一个因素。
6结束语
数据中心的能耗问题已经对经济和社会造成了重要影响,数据中心的节能是一个涉及到多方面、多因素的复杂问题。除了建设和管理层面的节能,技术节能研究是降低能耗的有效途径,从设备节能的角度,深入分析了设备的能耗模型,指出在设备节能策略中出现的一些问题并提出优化方案,从而在一定程度上控制了设备的能耗。
摘要：为了解决数据中心的高能耗问题,分析了数据中心的能耗构成,从IT设备的角度,研究服务器和路由器的能耗模型,根据设备负载通过动态调节电压和频率以及设置灵活的睡眠唤醒机制,从而降低了设备能耗,达到节能的目的。
数据中心节能方案分析 篇7
以信息技术为支撑, 进行有效的能源数据获取、统计、分析, 提高能源利用效率, 是实现节能降耗目标的基础工作。正泰数据能源管理系统解决方案融合计算机网络、通信、计量控制等技术, 实现能源管理、计量的数字化、网络化, 完善能源基础数据体系, 实现对企业能源利用状况进行准确的动态监管, 提高企业节能工作的管理水平。能源管理系统解决方案适用于集团企业的能源管理, 面向集团、公司、车间三级管理, 帮助企业实现以下目标:
为基层部门实现企业能源消耗情况的动态数据采集和信息共享服务;
为企业各级管理人员提供直观、快捷的数据信息查询和决策支持服务;
利用数学模型预测预警, 对数据进行深入的加工处理及分析, 提高监控数据的应用水平。
能源数据分析在锅炉节能中的应用 篇8
能源计量管理通过对能源计量数据的采集、诊断、分析, 指导能源的利用, 由此达到节能降耗的目的。此外, 能源计量还是一种工艺手段, 一种测量技术, 帮助建立科学合理的节能流程。
克拉玛依石化公司热电厂4台额定蒸发量为130t/h的燃煤锅炉, 是能源消耗的关键控制点。热电厂在节能管理、节能审计、能量优化等工作中, 利用数据分析方法, 依靠系统分析的思路, 优化工艺流程、识别耗能设备、实施节能措施, 积累了一定经验。
1 锅炉装置能源系统化分析
1.1 对锅炉生产装置的预分析
确定锅炉生产装置的生产环节, 将锅炉装置分为能量输入 (煤、燃料气、脱氧水、电能等) 、加工转化 (燃烧传热形成蒸汽) 、输送分配 (原料和蒸汽的输送) 、最终使用等4个环节, 在每个环节转化过程中都存在一定的损失。通过对每个环节的能源数据分析, 可找出各种能源损失的量。然后对这些损失量通过工艺、设备、过程控制、管理、人员、废弃物等方面认真分析, 明确能源利用现状。
1.2 对关键能效因子的判断
1) 关键能效因子的特征。
a.对装置能源利用效率有显著或直接影响的各类成本;
b.生产转化输送过程中, 对利用效率存在较大影响的因素;
c.影响较大的因素或指标;
d.较大的直接或间接的设备类因素。
2) 关键能效因子的判定方法。
a.按时间序列排列对比月度、年度能源计量数据, 列出比上年度 (月度) 劣化或波动幅度较大的;
b.按横向或纵向分析, 有一定改进空间的能效因子;
c.可通过生产方式调整、设备故障消除等途径消除的因素;
d.工艺组织环节协调后, 能耗可以减少的能效因子。
3) 关键能效因子的判定。
a.权重分析判定。
首先将锅炉装置能源消费全部化为标准煤, 以2010年数据为例, 如表1所示。
由表1可以看出, 原煤、燃料气、脱氧水所占比重较大, 应当作为重要的节能控制对象, 与燃料相关的控制指标包括吨蒸汽标煤耗和锅炉热效率, 控制措施包括原煤品质控制、锅炉参数控制、运行方式控制等。与脱氧水有关的控制指标是水汽比, 控制措施包括与化学人员加强联系, 合理控制连排量、减少开排汽量等。
b.时间序列排列分析判定。
锅炉排汽量随年度变化较大, 2007年锅炉排汽16558t, 2008年10466t, 2009年4293t, 每年变化幅度较大, 相应锅炉除氧水能耗也呈相应变化趋势。所以锅炉除氧水能耗就是一个关键能效因子。改进措施包括:提高对热、电负荷的前瞻性, 合理安排机炉检修期和设备备用状态, 尽量避免低负荷状态;抓好检修质量控制, 缩短开停工时间等。
1.3 对关键能效因子所属设备进行对标分析
标准可分为:国家标准, 比如清洁生产标准、产品能耗标准、设备运行能耗标准;同行业标准、先进工艺设备标准等。对标分析的要求一是数据全面, 计量准确;二是装置容量和运行方式相近。只有这样才能更加深入进行对比分析, 找出差距, 评价结论才有可参考性。
1.4 建立重要能源控制措施表
汇总清单包括:节能潜力名称、潜力说明、节约实物量和效益测算、所采取的节能措施、投资估算等内容, 并按无费、低费、高费项目排列, 并给出项目实施的先后顺序和重要性等级。
2 能源计量数据分析的应用
2.1 数据分析常用形式
能源计量数据分析常用方法有:因素分析法、动态分析法、结构分析法、对比分析法、分类分析法等。
计量数据分析方式分为:日分析、周分析、月分析、年度分析;审计分析、专题分析等。
2.2 应用案例
2.2.1 锅炉装置能耗周分析方法
周分析过程采用现场班组人员每日对锅炉除氧水消耗、燃料气消耗、产汽量利用DCS系统进行现场采集录入, 锅炉热效率采取公司MES信息平台周效率统计数据, 然后由车间统计核算员每周归纳汇总, 车间主管节能人员进行数据分析, 并采取控制指标措施, 同时将分析结果和措施上报生产运行科, 随时监督各车间能耗使用动向。
周分析主要针对易控指标, 比如水汽比、热效率、燃料气使用量进行分析调整, 车间对班组每月考核评比, 实现了节能动态管理。
2.2.2 相关分析判断锅炉装置能耗指标变化
锅炉车间2011年吨汽耗电率计划12.6kWh/t, 但第一季度达到12.78kWh/t, 超计划0.18kWh/t, 试分析如下。
1) 对一季度锅炉吨汽耗电量、产汽量、燃料气量、燃煤量四组数据利用Excel程序中的CORREL (array1, array2) 函数进行相关性分析得出:吨汽耗电量与产汽量、耗煤量、耗燃气量呈显著相关, 前两项是正相关关系, 后一项是负相关关系。
2) 根据数据特性的实际分析。
a.设备影响:4#炉投运以来, 吨汽电耗一直偏高, 主要反映在球磨机电耗和排粉机电耗上。设备存在钢球磨损较快、排粉机乏气带粉的问题, 虽经改造好转, 但仍然存在这些现象, 加之第一季度较上年运行时间较长, 所以电耗高的问题仍很突出。由于年初锅炉制粉系统泄漏、新投用的引送风机液力耦合设备频繁出现问题、燃料电除尘布袋损坏等累计十几次, 导致锅炉经常低负荷运行消缺, 使得运行效率降低, 相应也增加了辅机电耗。
b.产量影响:本年度锅炉产汽量较高, 耗煤量自然增加, 球磨机电耗、排粉机电耗上升较快, 由于锅炉负荷增加而使辅机挡板损失减少的消耗, 不足以抵消制粉电耗, 加之2-2#送风机变频器迟迟无法投用, 所以电耗仍然呈现上升趋势。
2.2.3 结构分析调整锅炉燃料分配比例
锅炉燃料分为原煤、炼厂干气、天然气, 占能耗总量的81.5%, 是非常关键的能效因子, 燃料气占总能耗的7.1%, 常规节能的方法诸如提高锅炉热效率、加强入炉煤管理等。合理调整原煤与燃料气的比例, 也可达到节约费用的目的。
炼厂干气属自产, 公司各装置加热炉必须使用, 热电厂作为调整压力时使用, 而天然气需外购。热电厂少用炼厂气, 就可以减少天然气的外购量, 但会增加对原煤的使用。天然气外购价977元/km3, 密度0.77kg/m3, 热值37MJ/kg, 炼厂干气热值为32MJ/kg, 原煤外购价260元/t, 原煤热值19.44MJ/kg。
热电厂每减少使用1km3的炼厂干气, 则减少外购天然气0.865km3。减少费用0.865×977=845元。多烧原煤0.865×0.77×37÷19.44=1.27t, 费用1.27×260=330元, 原煤替代干气可节约费用845-330=515元/km3。
从以往统计数据看, 2010年前9个月热电厂炼厂气消耗平均为1891m3/h。标定前3天统计数据平均1836m3/h, 基本反映了以前的运行状况。在保证生产正常的情况下, 进行了为期3d的原煤替代干气方案标定。标定期间干气流量平均836m3/h, 当热电厂由于设备检修、紧急点停炉操作、系统恢复时, 干气流量比标定期间要高, 但平均维持1200m3应该足够, 所以还有约0.6km3的节约潜力。每年按运行300d计算, 全年节约费用为0.6×300×515×24÷10000≈223万元。
3 结语
能源计量管理是一个闭环系统, 计量数据是质量和能耗的参考标准。节能管理人员应当对每组数据的可靠性、权威性、准确性进行深化分析, 捕捉每组数据中所含的信息, 发掘生产、管理各环节中的节能潜力, 指导企业有效开展经济活动。
参考文献
[1]刘凤华, 计量管理与企业节能降耗的关系[J].现代农业科技, 2010, (11) :35, 39.
[2]唐涛涛, 陈炼, 计量管理在企业发展中的功能[J].计测技术, 2008, (5) :63-64.
数据中心节能方案分析 篇9
西门子上海中心是由西门子(中国)公司投资拟建的高档甲级办公楼,位于上海杨浦区,基地南临长阳路,西临大连路,北临昆明路,东临荆州路。西门子上海中心整个项目由6栋高度不一的单体建筑组成,单体建筑高度从9.5m到57.5 m不等,主要建筑为7层到14层的办公楼,还有一栋两层楼的餐饮楼。
2 工程特点及难点
双层外循环厢体式玻璃幕墙系统在本工程中广泛应用,是本工程的重点和难点,此系统每个单元板块规格为2800mm×4000mm,为超大单元构件,最大的单个单元构件的重量达到2.7t,该双层系统主要由以下几部分组成。
2.1 内层幕墙
内层幕墙采用玻璃单元板块、铝板单元板块。外观形式为内平开结构,内外面内塞胶条,既起到密封作用,还实现了弹性接触。
2.2 外层幕墙
外层幕墙系统由单片明框玻璃幕墙系统和通风百叶组成;玻璃面板的单块面积为2800mm×3700mm,中部区域厚度为12mm,边部区域厚度为15mm。
2.3 遮阳百叶窗帘
在内外层幕墙之间形成热通道,在热通道顶部安装电动遮阳百叶以有效调节日照遮阳。在夏季打开遮阳百叶,减少幕墙因太阳暴晒的辐射得热。
3 分析物理模型
3.1 双层幕墙的结构
本工程所使用的双层幕墙,其中内层为双层中空的Low-E夹胶玻璃,Low-E膜贴在双层玻璃的内侧(即从房间内侧向外的第三面上),外层为单层钢化玻璃。
3.2 双层幕墙的气流组织
通过在外表皮上的永久性开口,遮阳板区域可以自然通风。每个单元构件(2.80m×4.0m)的上部和底部各需大约1.40m×0.25m的开口部分。进气口和出气口偏移1.40m (构件的一半宽度),以保证较低构件的暖出气口不会成为上部构件的进气口。
4 双层幕墙的CFD分析
4.1 数学物理模型
双层换气幕墙热通道内的空气流动为粘性流体的湍流流动,其流动可用N-S描述。对于湍流流动,采用湍流经验理论的湍流模型对N-S方程进行简化,即可得到一组封闭的偏微分方程组,结合相应的边界条件,粘性流体流动的通用控制微分方程就建立起来了。基于该方程,即可求解热通道中空气的流场速度、温度等物理量的分布。
式中:ρ,φ,Гgradφ,S—分别表示密度、速度矢量、扩散通量和源项。
4.2 计算条件
应用通用CFD软件STAR-CD对双层幕墙热通道进行模拟分析,计算条件基于夏季代表日7月15日的数据。
环境条件:室外温度32.9℃,室内温度26℃,太阳辐射强度为296.5W/m2,太阳高度角为78.5°,太阳方位角为19°。
温度边界条件:外表面温度38.9℃,内表面温度32℃。
速度边界条件:入口速度为0.629 m/s。
湍流模型:k-ε模型。
其他条件:考虑重力加速度9.8 W/s2,国际标准空气参数。
4.3 CFD计算结果
4.3.1 速度分布
本文显示了夏季工况的双层幕墙内纵向和横向不同高度的气流速度的分布图,图1为纵向中间位置的气流速度分布图;图2为横向中间位置的气流速度分布图。
4.3.2 温度分布
纵向中间位置的气流温度分布如图3所示,横向中间位置的气流温度分布如图4所示,气流主流方向的气体温度接近室外空气约为32.9℃,回流区温度较高,最高可达41.4℃。
4.3.3 热流量分布
图5为外表面热流量分布图,图6为内表面热流量分布图所示,主流区比较大,回流区比较小,进出口的换热量最大,最高可达21.62W/m2。
5 结论
本双层幕墙相对于单层幕墙具有很好节能效果,而且中间加入遮阳百叶在夏季遮阳效果会更好,结合好的遮阳和通风控制节能效果将更佳;双层幕墙的通风量将对双层幕墙的
换热效果影响很大,本次设计双层幕墙会形成比较合适的通风量,在双层幕墙的箱体厚度和通风效果的权衡上取得了较好效果;由于太阳辐射和通风换热的双层影响,上半部分出现热量向外传递的现象,即上半部冷空气带走热量占主导作用的结果;下半部分正好相反热量向内传递,即太阳辐射得热量占主导作用的结果。
综上所述,本工程设计的双层幕墙能够形成良好的通风量既而降低了室内冷负荷,又形成比较低的内表面温度等优点,达到节能和提高室内热环境的目标,达到节能设计的要求。
参考文献
[1]张桂先,陈立东,丁鸥.CFD流体模型在双层换气幕墙传热分析中的应用[J].工程建设与设计,2003(9):4-7.