确定支持数据中心所需的电源容量与关键负载
2009-08-05 IT专家网
不论何种规模的数据中心，在准备提高其环境容量前，都必须首先进行需求评估。需求评估基本可以确定由IT 设备负责的业务应用的可用性需求。可以将时间不紧迫或分批处理性质的业务流程的负载功率和空调系统设置为“N”配置，没有内部冗余提高可用性。时间紧迫的工作可能需要关键组件系统中有某种程度的冗余，使用“N+1”拓扑结构的配置。每个关键系统元件都有一个冗余设备，这样如果某个单元出现故障，系统仍然 可以维持IT 关键负载的正常运行。要求绝对可用性 (7x24) 的最关键数据中心应用环境应使用 2N 拓扑结构， 这样关键系统就拥有完全冗余。虽然某个关键系统会出故障，但是另一系统会保持负载的正常运行。这也提供 了某种程度的可同步维护性，可以在另一系统承担负载时对该系统进行维护。
无论实际 UPS 系统设计是何种配置(N、N+1、2N)，其核心问题都是如何为关键负载提供充足电力并对其进行冷却，必须得到很好解决。对所需容量估计不足可能会导致将来被迫中断电力以增加容量，而估计过高则会导致额外的初始安装成本以及高额的运行维护费用。
确定支持数据中心所需的电源功率容量
大多数数据中心都位于大型建筑物内。建筑物的一部分会专门作为数据中心或数据机房，本文介绍的确定电源功率的步骤会有助于估计这部分建筑所需的电源功率。在计算功率容量需求时，稳定状态功率和峰值功率之间 的差值十分关键。有关电源功率变化原因的详细信息，可登陆www.apcc.com/cn 参阅完整版 APC 第 43 号白皮书“数据中心和网络机房中的动态电源功率波动”。如果所安装的空调系统、制冷机或备用发电机等关键组件需要共用或需要为数据中心之外的设施提供负载，估算系统容量需要咨询工程师进行更为全面而复杂的分析。
图 1 说明了电力容量在数据中心各种负载间的典型分配比例。该细分图假设数据中心的面积为 5000 平方英尺(465 平方米)，初始稳定状态关键负载为 50 kW，未来稳定状态负载再加 50 kW。假定制冷系统为直接膨胀 (DX) 式，并且市电电压为 480 伏交流电。
图 1 – 数据中心电力需求细分图
关键负载
不论是单机架环境还是完整规模的数据中心，正确规划数据中心的第一步就是确定要为其供电并提供保护的关 键负载大小。关键负载是指构成 IT 业务架构的所有 IT 硬件组件：服务器、路由器、计算机、存储设备、通信 设备等等，还包括保护它们的安全系统、消防和监控系统。这个过程首先需要列出所有这些设备，包括它们的铭牌额定功率、电压要求以及是单相设备还是三相设备。然后必须调整铭牌信息以反映预期的真实负载。铭牌功率需求是指该产品在美国新产品承诺实验室 (Underwriter’s Laboratory) 要求的最坏情况下的功率消耗数值，在绝大多数情况下，该值远远高于预期的运行功率水平。著名工程咨询公司和电源制造商的研究显示，大多数IT 设备的铭牌额定值至少超出实际运行负载 33%。美国国家电气标准 (NEC) 和类似的国际规范组织都 已认识到这一事实，允许电气系统设计者累加预期负载的铭牌数据，再乘以不同的系数，来估计并非所有设备都满负荷运行的情况。另外，还可以使用高级估算器(可以在下面的网址中找到)。诸如此类的计算器收集了各家制造商的功率消耗数据，并进一步指定不同的设备配置。
在APC官方网站上，IT 专业人员可以根据“品牌”配置服务器的典型机架构造。该工具在后台运行，可以累加给定服务器配置内每个组件的已知功率需求。例如，如果用户指定某台服务器，就会要求在此框内记录 CPU 的数量和其他详细信息。用户输入信息后，UPS 选择器会计算机架所需的总功率。工具还包括了有关制造商推荐的输入电压和电源插头的重要信息。
有了组成关键负载的预期组件列表，通过使用估算计算器就可以得到基本负载。对于计算器中没有列出来的IT 设备以及消防、安全和监控系统的功率需求，应使用下列步骤：
A. 累加预期负载的铭牌功率。如果设备上没有列出功率，可以将电流(安培)和设备电压相乘得到 VA值，该值近似等于设备消耗的功率。
B. 将预期的 VA 数乘以 0.67 以估计关键负载的实际功率(以瓦计)。
C. 将这个数字除以 1000 就得到预期关键负载的千瓦级 (kW) 负载数值。