DoSERV盘点：八大数据中心节能方法（三）

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                     《DoSERV盘点：八大数据中心节能方法（二）》
基本的节能方法之六：在数据中心里使用直流电

确实直流电是个过去时。这种看似浮躁的能量源随着电力技术的兴起与衰落而定期周而复始。诱因也很简单：服务器内部使用的是直流电，因此直接给他们供电的能源应该可以通过消除服务器内部电源完成的交流电到直流电的转换实现节能。

直流电在本世纪初广受欢迎，因为这个时期的服务器电源只能保证数据中心的效率实现75%。但是发展到现在，电源的效率已经得到了改进，数据中心电源已经升级到了更加高效的208伏特的交流电。到2007年，直流电逐渐淡出了人们的视野。InfoWorld甚至将其列入2008年发布的“揭穿十大节能骗局”一文。之后到了2009年，直流电受益于高电压数据中心产品的推出，又重新强势回归。

在最早期的数据中心里，16000伏交流电的电源首次转变为110伏的交流电，之后又发展到220伏交流电，最后演变为当下服务器所使用的110伏交流电。由于不到100%的效率，每次转变都会浪费能源，损失的能源又作为热量散失了（这样就必须通过制冷来散热，这样就会导致更多的能源支出）。转换到208伏的交流电能消除一次转换，服务器内部的电源以95%的效率运行，就无法获到节能效果。

但是2009年新引进的数据中心设备将13000伏交流电公用电源直接转换为575伏直流电，可以直接被分配给机架，最后渐缓式转换器将机架上的服务器能耗降低为48伏的交流电。每次转换都将效率提升为上一代交流电转换器技术的两倍，并且散热还越来越少。虽然厂商宣称将减少的供电和制冷成本合并后能达到最高50%的节能效果，多数专家表示25%是个更加可信的数字。

这种基本的方法需要对新技术进行资金投入，但是所涉及的技术并不复杂并且被证明是比较可靠的。潜在的隐含成本就是48伏直流电分配所需的更加沉重的电缆铺设。正如朱尔定律所表明的，当电压越来越高时，随着安培数的增高，更低的电压就需要更重的导体来实现同样的供电效果。数据中心的另一个成本因素就是与交流电相比，更高的电压会随着距离下降（大约每100英尺下降20%）。这就是为什么48伏交流电转换是在机架而不是在公用电源上完成。

当然，转换为直流电要求你的服务器能够适用于48伏直流电电源。对某些服务器来说，转换为直流电是一种简单的电源交换。但以机箱为基础的服务器，比如刀片服务器转换起来可能更加便宜，因为很多服务器共享一个单独的电源。谷歌公司使用的是替换12伏电池的服务器电源这种低技术含量的权宜之计，他们宣称效率是传统的交流电不间断电源基础架构的99%。

如果你正计划对服务器进行更新换代，你可能要考虑通过575伏直流电直接供电的更大规模系统，比如IBM的Power 750服务器，这台服务器搭建的沃森超级计算机在“危险边缘”智力答题节目中击败了人类的竞争对手。正如去年扩建数据中心时锡拉库扎大学所做的那样，选择的就是配置575伏直流电的IBM Z和Power大型机。

基本的节能方法之七：将热量导入地下

在气候相对温暖的区域，免费的空气制冷方式可能全年都没有用武之处。举例来说，美国爱荷华州除了酷热的夏季外，全年都是温暖如春，气温保持在90华氏度到100华氏度之间，不适用于空气制冷的节能方式。

但是地表温度通常是比较稳定的，一旦挖掘到几英尺深的话，其温度就会相对较低。地表以下的温度受到下雨等外部天气状况或者超过传统设备承载能力的供热的影响较小。将管道引入到地下，服务器散热所产生的热水就能被转移到地表以下，周围的地面将通过传导作用把热量散发出去。

需要重申的是，这项技术并非飞速发展的科学，不过地温制冷需要相当数量的导热管道。成功的地温通道安装还需要事先进行认真的分析。因为数据中心会持续不断的进行散热，将热量导入单独的地表以下会导致本地地表饱和和制冷效果的递减。对数据中心附近地表承受能力的分析将决定指定的区域能吸收多少热量，无论从地下含水层中发生的热转移是否能提高热散失能力，另外对环境的影响也要考虑进去。

提到爱荷华州，ACT大学的非盈利测试中心为他们的爱荷华数据中心配置了一个地温散热接收系统。另外一家位于美国中西部的公司-内布拉斯加州雷斯汀市附近的Prairie Bunkers公司正在其数据中心里尝试地温制冷技术，将占地5000平方英尺的弹药库改造称设备齐全的数据中心。

基本的节能方法之八：通过管道将热量排放到海中

与地温散热方式不同，海洋是用于数据中心散热的有效且无限的接收器。不过你也可以想象：任何足够大的水体，比如美国和加拿大之间的北美五大湖区就可以作为散热储水池使用。

最终海水制冷的关键是数据中心岛屿，就是使用临近地区的海域，利用海水到淡水的热量交换器来为数据中心制冷。这种想法是如此之吸引人，以致谷歌公司在2007年取得了有关海水制冷的专利许可。不过谷歌的方式与本文所要讨论的目标还相去甚远。不过购买或者构建一个岛屿是应该迈出的第一步。

但是如果你的数据中心跟海岸，大型湖泊或者内陆水路之间的距离已经比较合适，那么这种想法就是切实可行的。核工厂已经使用海水和湖水制冷很多年了。正如去年秋天Computer Sweden（谷歌的英文译法）所发布的那样，谷歌在他们的芬兰哈米那数据中心采用了这种制冷方式。使用冷却的波罗地海水作为给最新百万兆级数据中心制冷的唯一方式，以及用于紧急状况下灭火的供水，充分显示了他们对这种方法高度的信任。纸浆厂有个靠近波罗的海的海水入口，采用两英尺宽的管道来减少项目的施工成本。

淡水湖一直被成功的应用于数据中心制冷。科内尔大学的伊萨卡岛校园就是使用来自附近卡尤加湖的湖水，不仅可以为其数据中心制冷，还能为整个校园制冷。这种被称之为Lake Source Cooling（湖水制冷）的制冷设备构建于2000年，每小时可以抽取35000加仑的湖水，将39华氏度的水分配给2.5英里外的校园。

咸水和淡水制冷系统都需要一种昂贵的组件：即将从湖中抽取的绝缘自然水转换为可以直接用于数据中心制冷的热交换器。这种绝缘对于保护环境和敏感的服务器零件是非常必要的，否则会导致系统漏电。不过除了昂贵的组件外，海水（湖水）制冷除了还需要购买水管外就没有更加复杂的需求了。

你想节约多少钱？

这些技术的价值在于没有一项是互相排斥的：你可以将这些节能措施搭配和混合使用来满足短期预算和长期目标。你可以从提高数据中心温度的简单方法开始尝试，其他技术的价值评估要根据你第一步所取得的节能效果而定。

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