3.4.1 IT设备的能量消耗
在数据中心的IT设备,包含服务器、存储器、交换机等,其中以服务器数量最多,占绝大多数。这些IT设备用电特性基本类似。以服务器为例,在数据中心中众多服务器为机架式服务器,部分高端数据中心采用小型机、大型机等大型服务器设备。
服务器上的电源和PC电源一样,都是一种开关电源。比如某款国产的服务器就采用了EPS标准的电源,输出功率为300W,该电源输入电压宽范围为90V~264V,功率因数大于0.95。
关于服务器电源的铭牌,一般不会直接贴在服务器的外壳,而是贴在服务器电源外壳比较空旷的地方,通常都只有在从服务器取出服务器电源后才能看到。
需要特别强调的是INPUT(输入)中220V是服务器电源额定输入电压;而4A指的是最大输入电流能力,表征的电源最大输入电流能力。因此,服务器电源的输入功率(即消耗功率)不能直接用输入额定电压×输入最大电流来计算。
OUTPUT(输出)250W MAX,这个参数才是该服务器电源最大输出功率,这个参数对于数据中心设计者才具有重要的设计意义,但很遗憾的是,通常服务器厂家没有将这个参数标识在服务器外壳上,这个参数通常只有在服务器电源铭牌上才能看到。
服务器电源的输出最大功率为250W,按照AC/DC转换效率85%(平均值),那么服务器的输入功率(消耗功率)PSERVER为:


服务器的输入功率(消耗功率)PSERVER代表服务器的最大工作功率,即在设计满配置(CPU、内存、硬盘等全满配置),CPU、内存和硬盘等设备全负荷100%速度工作时,所能消耗的最大功率,而服务器使用过程中这种工况是非常罕见的。
在数据中心设计中,我们可以参考配置系数 ,同时利用系数 。

其中配置系数 取0.8,代表服务器电源的厂家裕量。 为同时利用系数,取0.8。
以上讨论的是服务器配置一个电源的工作功率,但是为了提高服务器工作可靠性,目前服务器普遍采用冗余电源技术,它具有均流、故障切换等功能,可以有效避免电源故障对系统的影响,实现24×7的不停顿运行。
冗余电源较为常见的是N+1冗余(1+1、2+1、3+1等),可以保证一个电源发生故障的情况下,系统不会瘫痪(同时出现两个以上电源故障的概率非常小)。冗余电源通常和热插拔技术配合,即热插拔冗余电源,它可以在系统运行时拔下出现故障的电源并换上一个完好的电源,从而大大提高了服务器系统的稳定性和可靠性。
因为冗余电源的应用带来新的问题:每一个服务器电源工作在较轻负荷状态之下,导致工作效率降低,比如1+1电源配置下,每一个服务器电源的负载均小于50%(通常只有20%负载),这样电源模块的效率将只有80%左右,甚至更低至75%。