国信天元机房李勃:数据中心节能知识问答行业资讯
戈友会”第六期节目的录制就有幸请到了来自北京国信天元机房评测中心常务副主任李勃先生。节目主持人――中国计算机用户协会机房设备应用分会副理事长蔡红戈女士就数据中心节能这一话题采访了李勃。采访过程中,他就网友们提出的数据中心节能问题给出了详细的解答建议。
比特网记者:首先,在国内被广泛引用的绿色网格组织推出的数据中心PUE(电源使用效率)指标应该怎样计算?
李勃:推荐三种PUE值核算方法。一是,年度PUE指标,我认为这种核算方法更加科学。数据中心总电量输入千瓦时除以用于消耗在IT设备上的千瓦时,年度统计就叫做年度PUE值。
二是,动态PUE指标。主要用于短期评估,但并不是所有单位用户都具备测试条件,测试对所在的环境温要求较高。测试应限定在一段时间内每天的不同时段,最理想状态是将一个月中的每日PUE平均值。
利用动态分析我们会惊喜的看到几个现象――PUE值波动率和室外环境密切相关,室外环境条件比较适合于空调系统运行时,PUE值就比较低。就目前的经验来看,如果用户的IT负载是用电波动率比较低的负载,比如非刀片类,则一天中PUE值会根据室外环境的变化有5%到15%的波动。
比特网记者:北方地区应该是夏季和冬季区别比较大。
李勃:很大,如果用刚才说的PUE值算法,就我们目前的跟踪项目来看,PUE能够有1.8到2.4之间的变化。
比特网记者:刚才说计算方法,应该是IT负载加上所有的辅助设备用电。比如说监控中心、视频会议室、应急指挥中心,这些位置人员比较多,他用的辅助部分,比如说照明,或者是非专用空调,舒适性空调,这些 是不是应该都不能计算在内呢?
李勃:这个问题比较难。这是一个比较有争议的地方,确实是这样的。因为在国内比较特殊,一些大数据中心用户的生产中心运维人员和开发人员,都在数据中心。这里边有一个界定的问题,就像您说的,办公人员在数据中心的耗电要不要算进来,这是有争议的。在国外,一般不会把开发人员记录到这部分耗电,但在国内的情况是建设这么大规模的一个中心之后,整体配电系统通常连在一起,导致计算起来也比较麻烦。
比特网记者:但是据我所知,国内很多大项目,现正在启动、规划阶段,一些大型咨询公司,或者设计单位就给用户提出一个设计目标:做国内一流的最先进的、最绿色的数据中心,PUE值要达到1.6或1.7,我甚至听说过要求达到1.5的情况。像您所说,国内普遍的算法可能会很难,因为把很多辅助的能耗,包括开发、测试人员的能耗都算进去就更不太可能达到。
我觉得在这个问题上用户可能会受到不同思路的影响,很难决断到底应该怎么算。如果想声称真的满足了设计目标,给用户设计的机房PUE值达到了1.6、1.5,可能会把很多能耗排出、不算。
而作为用户方如果真想刁难设计方,说PUE值根本达不到设计要求,可能会把这些能耗算进来。这时,可能需要一个第三方机构,或者需要国家出台一个真正可执行的标准,指导到底要怎么算才是标准的,才是合格的。
李勃:说的很对,机房协会就可以组织一些行业专家和国内的一些用户代表,讨论如何来界定。因为中国的情况和国外确实有很大的差异,刚才您说的问题我又考虑了一下,我个人更倾向于不把开发那部分的耗电记录到数据中心耗电中来。
比特网记者:的确,不管国家能不能出台相关的标准和方法,协会肯定会力争出台相关标指导大家。另外机房协会的检测中心应该有一个标准的测量分析方法,来帮助用户确认花了这么多的资金,规划设计并建成了数据中心是否真正达到设计指标。
李勃:对,应该说这个很有指导意义。
比特网记者:我们有个用户提出来,旧有的数据中心机房之前可能没考虑过节能问题,不断的改造、扩充之后,运行维护耗能非常大。这种情况下,想做节能改造,在节目中也看到了陈霖新老师讲数据中心后期做节能改造,虽然受到了一定的局限,但是还是可能实现的,而且能够达到比较好的效果。用户还提出了问题:节能改造应该找谁做?方案和建设是不是都可以直接找一个比较熟悉的机房公司就能做到?
李勃:我觉得简单的找一个公司来做这件事情比较难,难在哪儿?从解决问题的方法来讲,步骤应该是发现问题,分析问题,再是解决问题。如果觉得现有运行数据中心能耗比较大,那是基于什么样的判断。首先,是不是真的很大,如果真的很大要去分析原因,通过系统测试检测出真正的问题出在哪里,再有针对地解决出问题点,从而实现节能的目标。
对于改造工程实现节能来讲评价标准就更简单了。简单来讲,通过改造之后上一年度能耗与当年能耗的差,这个反而比用抽象的PUE值衡量,更容易去检验实际的改造成果。当然,选择一个最终去实现的工程公司作为前期介入的一分子,或者更理想的状态是在分析出问题来时,工程公司可以参与意见,尤其是在施工工艺方面提出一些比较好的意见。
从节能角度来讲,也不能简单通过改造实现,在用机房节能更多是因为运维管理的步骤精细度不够。国内最欠缺的就是管理,或者说管理是无止境的,没有最好,只有更好。国内存在问题是有没有优化现有的系统管理。
举个最简单的例子,对于传统的地板下送风、吊顶回风系统,我们是通过调节地板出风口的面积来调节风量,使之送风效率达到最高。如果原始系统设计的已经像我们说,按照IT负载的运行特性――面对面、背对背布局了,要根据不同机架负载的电功耗所需要的冷量程度去及时的调整风口,使系统至少在这个环节上能够达到很好的效果。对于一些不需要那么大风量的地方关闭风口。这是一个管理上的细节。
我们做评测项目的时候,很多在用机房用户空调系统设计指标常年不变,也不去优化。从管理角度来讲,现在的机房都有机房环境动力监测系统,应该通过这套系统导出数据,分析在这段时间之中,什么样的阶段,什么样的环境指标是可以优化的。通过优化控制也能实现节能,也就是,节能不一定非要进行改造工程。改造工程实现节约可能带来很多的代价,比如资金、人力的投入,和时间成本的消耗,这个也是我们应该至少考虑到的一些方面。
比特网记者:李主任对这个问题的回答是说,做节能,在用机房考虑节能的话要通过多种途径。首先要因地制宜,发现问题,分析出具体的解决方法,什么才是最恰当的。之后的解决方法仍然可以通过精细化管理,比如高智能化的监控和精细化的管理维护,包括设备的选择,工程的改造只是其中一个方法而已。不知道网友是不是满意这个回答。
李主任,您做了这么多案例,包括做很多前期咨询和规划项目,能不能给用户和网友们介绍一下规划经验和检测经常发现的问题,及建议用户在规划、设计及建设,重点应该考虑哪些环节才不会导致检测中出现的这些问题呢?
李勃:规划设计的角度讲,要保证几点,首先是杜绝设计错误,更重要的是应该优化整体空调系统运行效率,在规划设计时没有IT负载进入,制冷系统规划应该是非常科学完善的,这是非常重要的环节。制冷系统和通风系统的匹配经常是我们在规划设计阶段,专业工程设计公司设计不足的地方,一些大型专业设计院由于设计完一个系统,不会去做长时间认证或常年回访,不知道设计完中系统是存在的一些问题。
影响系统效率还有很多装饰装修的工艺环节问题。另外,要想提高数据中心整体运行效率,用PUE值来衡量、分析就会发现,尽可能地提高IT负载在总能耗中所占比例,会有效的降低PUE值,基于这一点,我们应该在配电系统设计时候合理给配电系统设计冗余量。在现场检测时我们发现很多UPS系统运行在低负载状态,尤其是在数据中心投入使用初期,经常都低于10%,系统的效率非常低,损耗增很大。而且所产生的电网谐波更多。对末端配电设备耗电环节,包括系统的影响都是比较大的。把握住这两点,能够比较好地控制在设计阶段对节能方面的要求。刚才说的都是系统本身,针对系统以外的设计来讲,设备本身的设计,尤其是设备功能,需制定一套完善的运行规划,比如说空调系统,通风系统等,也非常重要。
另外,有一个可以值得探讨的指标,我是第一次在公开场合来说。国内数据中心步入了一个大规模时代,上万平米的数据中心从去年开始越来越多了。
国标中很明显表明,为保证基础运行环境的洁净度,要有一个新风正压补充。新风补充是说系统向环境区域内补充干净的空气,保证洁净度,从而提高系统运行的可靠性。我们建议大型机房的新风系统不一定24小时供应,可以采用智能控制。当然,这是在建立在两个前提之上。首先,室内洁净度指标已经达到国标要求――每升空气中的0.5微米的粒子数小于18000粒。第二,室外环境的洁净度指标也低于这个值。
为什么这种情况下就可以将新风系统关闭哪?因为机房内部环境洁净度指标是有保证的。从我们检测的情况来看,由于常年相对湿度较大,南方一些地区洁净度指标比较好。我国东西跨度非常大,在一些地区雨后,洁净度指标也是比较好的。在洁净度指标比较好的情况下,如果新风系统对室外洁净度进行监测,室外洁净度达到国标指标值,应可以把新风系统停下来。停掉新风系统也就降低了机房本身的能耗,对机房节能是很有帮助的,尤其是对于大型的数据中心。我们知道,大型数据中心的风系统能耗是非常高的。
比特网记者:这个靠什么方法来实现呢?
李勃:其实,前段时间我去帮国内的一个金融系统做方案咨询结束之后我想到了这个问题。他们建设了1000多平米的数据中心,有20多个500平米左右机房,每个机房内有个三千立方米的新风系统,如果24小时运行,可想而知能耗有多高。另外,对室外空气的监控,人为是不行的,必须要增加一套对新风的监测系统,从控制逻辑上讲就是对室外环境洁净度进行监测。
比特网记者:对新风取风处空气质量的监测。
李勃:如果室外洁净度达到了国标标准,新风系统自动关闭的,高于这个值则自动启动。改造的成本非常低,在楼宇BA系统里可以很轻易实现,在机房环境监控系统中加入这一功能也可以实现,而资金和收益应该也是非常可观的。