无论数据中心规模是大是小，设施的管理人员都需要一种策略来最有效的优化能耗。数据中心的能耗一般可以划分为图 1 所示的各个组成部分。

* 数据来源：劳伦斯伯克利实验室，2014 年中等数据中心 PUE，2016年发布。

降低 IT 功率

数据中心能耗优化的第一步应当是使IT设备自身消耗的能源降至最低程度。这一部分不仅产生最大的成本，而且还是使整个数据中心运行而需要的所有其他能源成本产生的一个促成因素。实际上，IT设备使用的每一瓦的功率最终都会转化为余热，需要从设施中排放出去。这样一来，任何IT功耗的降低都可以加入进来，降低总体的能源成本。

孤立的IT设备会耗用功率，但是不会具有任何产出，所以是一个很好的出发点。排除了孤立设备后，便可以释放设施内的空间、功率以及冷却能力。对于数据中心管理人员的挑战则在于是否能够充分的了解哪些物理设备实际上处于闲置。在多年的发展后，既有的运营作业可能需要一定的数据中心基础设施管理工具和/或大量的分析，才能清楚的了解到孤立IT设备所在的具体物理位置。

利用不充分的IT设备提供了另一个减少数据中心能源足迹的机会。如果有多台服务器没有满负荷运行，那么消耗的能源会超过一台接近全负荷运行的服务器。行业的趋势是支持从运营迁移到虚拟化的环境。许多虚拟机的尺寸可以针对将要运行的应用而定制。这样便可以驻留在一台单独的高容量服务器上，相对于各个应用在自己的物理服务器上单独运行来说，耗用的能源要少得多。融合的系统可以将计算、存储、网络、虚拟化软件、功率分布以及互连功能结合到一个预封装的机柜或多台机柜之中，简化高容量环境下的部署。

电源使用效率，即PUE，是一种计算数据中心功率效率的常用标准。计算方法是将用总功耗除以IT设备的功耗。

不幸的是，PUE的标准并不对IT功率的降低作出奖励。由于IT功率在计算的分母当中，即便IT能耗的降低可以带来直接而又复合的优势，实际上有可能会提高数据中心的PUE值。这不应当阻止数据中心和设施的管理人员采取上述极具价值的方式来降低能耗与费用。

实现节能的另一个最大的机会在于数据中心内用于空气流动的暖通空调风扇所消耗的功率。IT设备实际上几乎都是空气冷却的设备。需要提供冷空气来满足IT设备的需求，而这些设备所释放的热空气则需要排出去。气流优化需要认识到这两种气流的体积实际上是相等的。为了使需要输送的空气量降至最低程度，就需要防止冷却的送风和热空气排风混合到一起。数据中心的物理基础设施部署在不断的演化后已经可以实现这一点。IT设备的热通道/冷通道布置是较早采取的步骤。然而，在没有气流屏障的情况下，行端和柜顶仍会出现空气混合的现象，这就需要额外供应多达 20% 的冷空气来抵消这种混合。

有效的气流管理需要采用围护方法。完全封闭的通道采用行端的门和吊顶或者其他结构来围护住通道的顶部，可以产生效果。这些方法称为冷通道围护或者热通道围护，具体则取决于是否包含IT的各排进气口或排气口。IT机柜上的垂直排风管道，或者称为烟囱，是另一种可以围护住IT排气气流的方法。大多数的新建数据中心部署的都是围护系统。现有的运营中可以考虑添加围护的方式，可能只会对运营产生最低程度的中断。

这一优化流程并不会止步于部署物理的空气围护方法。数据中心并不是一种同质的静态环境。对气流的需求也不是均匀一致的，并且需求也并不是一成不变。很有可能某些机柜排、区域或机柜的需求会高于平均水平。真正的气流优化需要有关气流需求的信息，以及对于流量的调节，这样才能在不发生送风过多或者送风不足的情况下满足需求。针对最初需求进行调试，这只是第一步，然而还可以采取对空气温度和空气压力的环境监控，从而定期的重新调试，或者实现气流输送的自动化，使其按IT需求的变化来动态调节。

冷通道围护–采用热排气烟囱可以避免冷空气供给过多。

用于产生冷空气的能量存在着很大的变化。传统的机械冷却系统会消耗可观的能源，而效率还可以进一步的改进。温度设置点升高、以及送风和回风温度之差提高后，将减少机械冷却系统所需要做的功。幸运的是，用于优化气流的围护方法还可以提供机会来改善机械冷却的效率。由于围护方法不会再使冷空气送风和热空气排风发生混合，IT的进气温度可以更加的均匀。这就意味着送风的温度设置点可以极其接近IT设备需要的温度–不再需要过度冷却了。此外，由于不会再有空气混合，回到冷却设备的空气会更热，从而在冷却盘管内部提高传热的效率。

随着机械冷却的减少或者彻底取消，甚至可以进一步的降低能耗。空气围护所允许的、温度设置点上的相同温升，可以极大的延长能够利用自然冷却的时间。气侧的经济化方法可以取代用于机械冷却空气的外部空气，减少冷却系统的运行时间。水侧的经济化方法则可以使冷却系统取代用于压缩机循环的空气冷却和/或蒸发冷却。支持在更高温度下运行或者在更凉爽气候下的数据中心地理位置处运行的IT设备可以大幅的拓展避免使用高功率机械冷却系统的能力。在我们的LEED金质标准全球总部建筑物内运行的Panduit自身的数据中心有50%的时间是在自然冷却条件下运行。

数据中心能耗分析中的最后一部分表示还存在其他的机会。其中包含了功率转换损失。数据中心的电功率一般在从主馈线馈送到设施后经变压电压会下降，在不间断电源系统的电池电压下转换为直流电，然后在配电的更高电压下转换回交流电，最后由IT电源转换回低电压的直流电。每个转换步骤中都会发生损耗，导致消耗的电能超过IT设备实际使用的能量。转换造成的能量损耗一般在5-10%的范围内。渐进式的数据中心已经采取了一些措施，通过减少功率转换的次数，可以减少部分能量的浪费。其中可以包括在数据中心内以更高的功率来配电，最终的转换结果会非常接近IT设备的功率。或者，还可以分配直流电，而无需在IT电源中进行变压。

照明能源是另一个存在机会的领域。与荧光照明相比，LED照明使用的能量较少。将常用的吸光的黑色IT机柜更换为反射度更高的颜色，可以减少需要的照明。在不需要时简单的将灯光关闭，当然也会产生极好的效果。计时器或者感应传感器也可以极大的降低数据中心内的照明能耗。

改善效率以降低能源需求固然非常重要，而节能的其他因素还在于所使用的能源。使用化石燃料发电会对环境产生极大的负面影响。即使是用可再生能源来部分的取代，也会带来益处。太阳能、风能、水力发电以及地热能都具有极大的潜力，具体则与设施所处的地点有关。

无论数据中心降低能耗的效果如何，仍然会产生余热。保护环境的最后一个机会是将余热用于其他目的。不幸的是，IT的排气温度对于普通的再利用来说，温度过低–不会产生蒸汽或电力。然而，很多的数据中心已经在采用余热来进行寒冷气候下的环境供暖，甚至将其整合到了社区的供暖系统中。

在Panduit，我们认为实现最大的节能优势需要这样一种策略，那就是将全部的机会纳入考虑。将能源使用的优化作为优先事项的设施设计与建造过程，可以进一步的利用这里讨论的各个机会。一种集成的设计可以包含广泛的监控和控制组件，使数据中心高度的适应将面对的需求上的变化，从而在活动水平以及环境条件不断变化的过程中，将节能保持在最优的水平。