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【摘要】隨著信息技術的不斷發展，云計算在社會發展的各個領域都起到了很大的作用，其應用范圍非常廣泛，并且隨著時代的進步，也在不斷進行改革和創新。其中，云數據中心是云計算業務發展的重要載體，為了滿足社會實際需要，促進云計算的進一步發展，云數據中心在設計上開始注重節能設計，其實踐應用水平也在不斷提高。本文主要對云數據中心綠色節能設計及應用實踐進行分析。

【關鍵詞】云數據中心；綠色節能設計；應用實踐

近年來，云計算業務發展非常迅速，而云數據中心也在與時俱進不斷向前發展，其規模不斷擴大，效率逐漸提高，智能化突出，并且成本逐漸降低。通過對電力系統、空調系統、監控管理系統等方面進行合理設計，云計算業務的水平得到提高。為了與時展相適應，云數據中心綠色節能設計及應用實踐，越來越受到重視。在實際設計和應用過程中，要對具體的云數據中心綠色節能方案進行分析研究，不斷進行優化，提高云數據中心綠色節能設計方案的合理性和科學性，從而推動社會與企業的進步發展。

1云數據中心綠色節能配電系統

1.1傳統數據中心配電系統分析

在傳統的數據中心配電系統中，主要是以UPS為主要的在線交流方式。切換時間較短，IT設備能夠穩定運行。UPS配電系統具有一定的通用優勢，對大多數的配置交流電源的服務器和交換機來說，都能夠滿足其具體需要。在UPS配電系統的應用中，能夠對市電進行整流和逆變，從而轉化成標準的220V交流電，為服務器電源模塊供電，在通過服務器電源模塊內部轉化作用，12V的直流電得以正確輸出至服務器主板，這個轉換過程非常的復雜，很容易出現問題。同時，在數據中心的設計中，為了提高UPS配電系統的運行效率，避免由于單機系統的故障而阻礙其他系統的正常運行，一般會應用多臺UPS并機，提高系統的負載容量，這就使配電系統的結構更加復雜，一旦出現故障，維修非常困難。對于UPS配電系統的數據中心設計，雖然已經增加了一定的貢獻系統安全系數，但是從實際情況來看，其電能的損耗還是很大，與之相關的空調系統的耗電量也較大，不符合節能環保的實際要求，通過對實際的數據中心進行檢測，UPS配電系統的效率也較低。

1.2高壓直流配電系統分析

隨著數據中心設計水平的不斷提高，隨著交流電向直流電的轉換與發展，在數據中心設計上，其供電架構基本上是以直流電供電為主。這主要是因為對于大多數的服務器電源模塊來說，能夠完成220V交流電和240V直流電的兼容。因此，在對數據中心進行設計時，就能夠用直流電來代替交流電，同時對直流電進行模塊化設計，而且也不需要進行逆變轉換，有效的提高了配電系統的穩定性和可靠性。對于240V直流電的轉換，其級數要比220V交流電轉換級數少，效率自然也就提高了，相關設備的運行水平也得到了提高，進而提高了整個配電系統的運行效率。但是對于高壓直流配電系統來說，也存在一定的局限性，而且服務器電源也沒有得到相應的優化，隨著數據中心設計的發展，一種更具優勢的電源架構出現，那就是圖2高壓直流配電系統市電到IT設備的不間斷電源架構，此架構仍然使用的是直流電UPS系統，但是去掉了服務器的電源模塊，供電方式為機架集中式電源PSU。在交流或者直流機房中比較適用。與傳統的配電系統運行效率相比，得到了很大的進步，對云計算業務的發展具有一定的促進作用。

1.3市電直供配電系統分析

對于數據中心節能設計來說，主要的目標就是在保證配電系統安全穩定的基礎上，減化電源轉換的過程，提高配電系統的運行效率。隨著數據中心配電系統的不斷進步與發展。市電直供配電系統逐漸發展起來，在此系統中，直接取消了UPS系統，市電與服務器直接相連，在服務器中采用12V電池來啟動主機，保證服務器的連續運行。其備用的配電架構為48V直流電源，在數據中心設計上，配電系統的電能損耗達到最低。在市電直供配電系統的不斷發展中，通過吸收先進的經驗，對其進行不斷的改進，240V直流電促成的后備配電架構出現，云數據中心供電系統發展起來。此配電系統，能夠有效處理市電異常情況，維持市電正常運行，提高了電源切換的效率，與云數據中新設計的高效性、高應用性、高維護性等優勢相符。市直供電方案很大程度上減少了親配電系統的轉換程序，減少了轉換層級，配電效率明顯提高。

2云數據中心空調系統節能設計與應用分析

2.1傳統數據中心空調系統分析

在傳統數據中心設計上，對于空調系統的設計，主要是控制機房內部的整體溫度和濕度。具體的設計觀念是先進行機房的冷卻再進行IT設備的冷卻。在機房空調設計的具體過程中，首先要對機房內的建筑符合和IT設備負荷進行計算，合理選擇溫度指標，結合機房的具體情況，對實際氣流組織方式進行合理匹配，這也是設計的核心內容。對于機房的空調系統設計，一般主要有集成制冷系統、加濕系統、加熱系統和控制系統組成。對于傳統數據中心設計來說，耗能較高，主要是因為數據中心設計上，冷熱通道沒有很好的區分，機架的密封性不好，冷熱混流情況時有發生，空調系統的運行效率不高。

2.2云計算數據中心的溫度與濕度設計

對于空調系統設計來說，重點就是要設計好IT設備的溫度和濕度，提高區域化制冷的效率，設計出科學合理的制冷方案。隨著云計算的不斷發展，IT設備適應溫度與濕度的能力越來越強。根據服務器設計的標準溫度，還在進行更加優化的設計。高溫服務器也得到了一定程度的發展。這對于云數據中心設計中，空調系統溫度與濕度實際標準的變化也具有一定的影響。通過對云數據中心設計的不斷創新與發展，空調系統溫度和濕度的控制范圍也在發生變化，服務器運行的溫度與濕度適應能力也在不斷提高，促進了云數據中心設計的節能化發展。

2.3高溫回風節能空調系統的設計與應用

在高送風回風溫度節能空調系統的設計與應用中，主要是根據出水溫度的不同，了解空調系統的制冷效果和能耗情況，通常空調的回風溫度提高一度，空調系統就會節能3%。因此，在云數據中心綠色節能設計上，冷凍水空調設計的溫度已經得到了提高，空調系統的節能性能已經非常突出。通過對不同類型的空調系統的耗能情況進行分析比較發現，其中耗能最高的是機房級別的風冷空調，其次是冷凍水空調，而芯片級別的制冷系統耗能最低。因此，在云數據中心綠色節能設計上，要想提高節能強度，優化空調系統，就要保證散熱傳遞環節盡量減少，要與IT設備的散熱源不斷接近，送風和回風的路徑要盡量縮短，回風溫度要適當提高，空調系統的運行效率才會得到提高。

2.4低能耗加濕系統的設計與應用

在云數據中心綠色節能設計中，低能耗加濕系統的應用非常典型。在此系統中，利用純凈水在多孔介質和空氣中直接噴灑，形成水霧，在通過送風氣流送出，整個加濕過程不需要電能加熱，只有水泵和風機的能耗，電能消耗明顯降低。

2.5自然冷空調系統的設計與應用

在云數據中心綠色節能設計上，隨著溫度與濕度控制范圍的增加，經過處理的室外低溫新風和室外低溫冷水被直接應用，已經成為一種可能。利用自然冷風對機房的IT設備進行散熱處理，不僅明顯的降低了能耗，也具有一定的環保性。特別是在自然低溫水資源和自然冷風條件較好的區域，提高自然冷空調設計的強度，利用板式換熱器把冷水引入機房內，與機房氣流進行隔離換熱，再利用室內冷風對IT設備進行冷卻，自然冷風空調系統的設計與應用，對于提高空調運行效率，最大化的節能具有重要意義。

3結論

綜上所述，隨著云計算規模的擴大，在云數據中心設計上，節能性越來越受到重視。要根據實際情況，在具體的設計中，優化設計方案，降低能耗，提高設計的應用水平，促進云數據中心綠色節能設計的更大發展。

作者:劉浩偉 平海鵬 單位:山東省電子信息產品檢驗院

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