數據中心使用大量電力爲其數千台服務器供電。 從數據中心的位置到服務器機架的放置，數據中心管理者可以採取多種措施來提高數據中心的電源使用效率（PUE）。

數據中心的 PUE 定義爲輸送到數據中心的總電量除以 IT 組件使用的電量。 該值越低，數據中心的能源效率越高。 當然，採購可再生能源顯然是第一步。 盡管如此，其他方法，例如提高進氣溫度、優化電力輸送以及在正確的時間使用正確的系統，都可以有助於打造更加綠色的數據中心。

在較高溫度下工作

使用傳統空氣冷卻機制時，進入服務器的空氣（入口溫度）由機房空調 (CRAC) 維持。 數據中心空調的使用方式對 PUE 計算影響最大。 減少空調用量可顯着降低 PUE，從而降低 OPEX 成本。 在世界各地，許多數據中心都將入口溫度保持在過低的水平。 數據中心運營商可以通過將入口溫度提高到制造商建議的最大值來減少電力使用。 最近對 400 多名 IT 專業人員和數據中心經理進行的調查結果顯示，入口溫度範圍很廣，這表明大多數 IT 管理員將入口溫度限制在制造商的“最高”限制以下。

從源頭捕獲熱量

CRAC 是優化以降低總體 PUE 的最重要變量。 特別是在使用液體冷卻解決方案時，數據中心的 PUE 可以顯着降低。 雖然數據中心基礎設施可能需要修改或添加，但長期節省的運營成本將超過初始成本。

液體冷卻

CPU 和 GPU 的液體冷卻可以顯着減少數據中心 CRAC 單元的需求以及周圍空氣流動的需求。 有幾種不同的方法可以使用液體冷卻來減少強制風冷的需要。

直接芯片（DTC 或 D2C）冷卻

此方法將冷液體傳遞到熱 CPU 或 GPU 上。 由於液體在消除和傳輸熱量方面比空氣更有效，因此 CPU 或 GPU 可以保持在其熱設計功率 (TDP) 範圍內。 當擴展到大中型數據中心的數千個系統時，這可以帶來顯着的節省。

後門熱交換器 (RDHx)

機架的後門包含液體和風扇，可在空氣進入數據中心之前冷卻服務器排出的熱空氣。 熱液體在返回數據中心 CRAC 之前需要冷卻。 這種液體冷卻方法使數據中心的空氣溫度保持較低，減少了對 CRAC 的冷卻需求，從而減少了數據中心所需的電量。

浸沒式冷卻

通過浸入式冷卻，整個服務器（或服務器組）浸沒在介電液體中。 液體分子與熱 CPU、GPU 和其他組件的緊密接觸是冷卻服務器的有效方法，因爲需要從服務器上拆下風扇。 在沉浸之前必須對服務器進行一些小的修改。 整個服務器機架可以通過這種方式冷卻。

熱通道和冷通道

如果數據中心的熱通道和冷通道是分开的，則使用 CRAC 可以節省大量電力。 當設計熱通道和冷通道時，進氣和排氣不應混合，從而使數據中心冷卻運行更有效。 爲了充分冷卻，需要安裝成排的機架，使機架的後部彼此相對，形成熱通道。 因此，設計節能數據中心時一個重要的最佳實踐是擁有熱通道和冷通道。

優化電力輸送

交流電到直流電的轉換需要產生一定的熱量。在數據中心輸入交流電源時，需要將系統的電源轉換爲直流電源。每次轉換都會損失能量，導致數據中心效率低下。更有效的轉換將導致在轉換過程中浪費更少的能量，熱量是必須從系統中去除的副產品。

鈦電源是最有效的選擇，提供96%的電源效率。鉑金電源的效率略低，爲94%。黃金電源提供92%的低效率。當涉及到電源的輸出範圍時，電源的效率不是线性的或平坦的。大多數電源在其額定容量的上範圍內運行時，都能以最高效率運行。這意味着提供400瓦功率(50%容量)的800瓦電源的效率將低於提供同樣400瓦輸出功率(80%容量)的500瓦電源。

綠色能源來源

數據中心的能源對其碳足跡有最顯著的影響，並爲環境帶來最大的好處。針對商業客戶的可再生能源項目包括通過公用事業、第三方電力購买協議(PPA)或可再生能源信貸(REC)進行發電。由數據中心擁有或控制的分布式可再生能源生產是最理想的。但是現場可再生能源並不總是能滿足數據中心的能源需求。幸運的是，清潔電網能源可以增強這一點。隨着電池技術的進步和規模的擴大，現場部署的能源存儲解決方案也越來越有效，成本也在下降。

重新考慮選址標准

大型數據中心的運營成本很高。例如，單個超大規模數據中心可能需要100兆瓦的電力來保持服務器、存儲和網絡基礎設施按預期運行(足夠爲80,000個美國家庭供電)。此外，雖然電子設備消耗了數據中心消耗的大部分能源，但冷卻這些電子設備以保持工作溫度可能會消耗40%的設施能源。

建築成本包括土地價值和建築成本。建築價格因地理或地區而異。與建造住宅或辦公樓不同，數據中心的位置有一些獨特的要求，需要考慮“綠色”並交付商定的服務水平協議(sla)。氣候、能源定價、自然災害風險、水成本和網絡帶寬成本等因素都會影響數據中心位置的選擇。

數據中心對世界經濟至關重要。現代生活的許多方面都依賴於數據中心，爲了提供每個人都使用的服務，數據中心消耗的電力比以往任何時候都多。雖然CPU每瓦的工作量不斷增加，但需要降低數據中心的總體功耗。數據中心運營商可以採取以下幾個行動。這些措施包括在較高的溫度下運行系統，配置數據中心的冷熱通道，以及採購綠色能源。數據中心只需採取幾個步驟就可以降低PUE，從而在未來幾年內降低運營成本並減少二氧化碳排放量。

作者：Michael McNerney

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標題：數據中心如何變得更加環保

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