數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)節(jié)能措施

隨著電子信息及制造技術(shù)的飛速提升，數(shù)據(jù)中心機房的設(shè)備密集度大大提高，耗電巨大，發(fā)熱量更加集中，機房局部過熱現(xiàn)象增多，機房內(nèi)單位面積空調(diào)冷負(fù)荷急劇增加，由此引來的主設(shè)備運行故障和能耗逐年上升，甚至成為了制約通信業(yè)務(wù)發(fā)展的一大瓶頸。同時，具有重要戰(zhàn)略地位及發(fā)展?jié)摿Φ臄?shù)據(jù)中心作為通信行業(yè)高能耗的代表也成為了大家關(guān)注的焦點，國內(nèi)外各大運營商及相關(guān)研究機構(gòu)都陸續(xù)開展了一系列數(shù)據(jù)中心節(jié)能試點改造，取得了良好效果。

1、數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀

近年來，隨著電氣時代的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)呈現(xiàn)向大型化發(fā)展的趨勢。超過100個機架的數(shù)據(jù)中心比例逐年上升，2016年預(yù)計達(dá)到61%.而大型數(shù)據(jù)中心的電力消耗是相當(dāng)驚人，比如對一個建設(shè)規(guī)模為2000個機架的數(shù)據(jù)中心來說，按照每個機架功率平均3kW計算，2000個機架最終負(fù)荷為3kW*2000=6000kW，每個小時耗電6000度，全年電力耗能為：6000kW*24小時/天*365天=52560000kWh，按照1元/KWh計算，全年的電費5256萬元，加上數(shù)據(jù)中心的空調(diào)、新風(fēng)、照明、其他電力能耗，對一個PUE為2的數(shù)據(jù)中心而言，電費為1.05億元。從機樓的角度來看，數(shù)據(jù)中心能耗主要由三個部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)通信設(shè)備、空調(diào)(制冷機房、空調(diào)末端系統(tǒng))及電源(電力輸配系統(tǒng)、交直流不間斷電源)，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的能耗占比最大。但某種程度上來說，主設(shè)備的節(jié)能環(huán)節(jié)是運營商無法真正掌握的。因此，運營商在盡量采購節(jié)能減排主產(chǎn)品的同時，需不斷加大力度，開展對數(shù)據(jù)中心空調(diào)及電源系統(tǒng)的節(jié)能建設(shè)及技術(shù)改造，以期實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2、數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能研究

一般來說，數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)包括：外電引入、變壓器、發(fā)電機、電動機、交流不間斷電源系統(tǒng)、直流不間斷電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及輸配電線路等。由于數(shù)據(jù)中心功率密度的提高，所消耗的電功率增加，在電力各環(huán)節(jié)能量損耗亦隨之增大，因此，電源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均需采取節(jié)能措施。

2.1 電機系統(tǒng)

將電機系統(tǒng)中變壓器、發(fā)電機、外電引入、電動機幾個部分的現(xiàn)狀及問題、技術(shù)發(fā)展趨勢及建議列于表1。

3、機房制冷系統(tǒng)能耗

據(jù)統(tǒng)計，空調(diào)產(chǎn)生的能耗約占整個數(shù)據(jù)機房所需總功耗的35%左右，其中24%左右的功耗來源于空調(diào)的制冷系統(tǒng)，11%左右的功耗來源于空調(diào)的送風(fēng)和回風(fēng)系統(tǒng)。針對機房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，可以采用冷凝器的溫壓雙控霧化噴淋系統(tǒng)，冷凝器的溫壓雙控霧化噴淋系統(tǒng)由帶液晶藍(lán)屏顯示控制器的控制柜、壓力傳感器、溫度傳感、SPAYERS霧化噴嘴、進水電磁閥及管路支架等部件構(gòu)成。通過壓力傳感器和溫度傳感器，實時采集機房空調(diào)系統(tǒng)壓力值和冷凝溫度值。每套TPDCS-1溫壓雙控智能霧化噴淋系統(tǒng)能同時完成對16臺單系統(tǒng)或8臺雙系統(tǒng)機房空調(diào)的壓力值檢測及噴淋控制。以每臺CM+40機房空調(diào)制冷設(shè)備系統(tǒng)耗電量為25 kW/h，每天工作16 h計算，每臺空調(diào)用電費用為400元/天;按節(jié)電為10%計算，每天節(jié)約費用40元。噴淋系統(tǒng)自身用水費用：每天用水量不超過1噸，費用不超過3元，總節(jié)約費用為37元/天，噴淋系統(tǒng)按一套1萬元計算，271天就可收回投資成本。

另外，還可以采取小型機樓或單個機房采用單元式風(fēng)冷型恒溫恒濕專用空調(diào);

大型機樓或整片中心機樓建議采用集中式冷凍水型恒溫恒濕專用空調(diào);冬季可靈活利用戶外冷源，提高機房內(nèi)外熱量交互;配備整套加濕節(jié)能裝置，以減小空調(diào)加濕做功，或者完全代替空調(diào)加濕功能;采用變頻或模塊化冷水機組，精確分配冷量、定點送風(fēng)、合理組織氣流等方式實現(xiàn)機房制冷系統(tǒng)節(jié)能。

4、空調(diào)末端系統(tǒng)能耗

目前，很多中央空調(diào)末端將電池電力室、設(shè)備機房以及輔助作用房間隔開，對于散熱量大的主要設(shè)備集中房間采用恒溫恒濕末端，其他輔助房間區(qū)域則采用普通空調(diào)，節(jié)約能耗;現(xiàn)在很多中央空調(diào)末端不是通過調(diào)節(jié)熱交換器進水口閥門開度來調(diào)溫，而是通過電子方式來調(diào)溫，實現(xiàn)各區(qū)域精確溫控，而且風(fēng)機電機不是以滿速運行，盤管風(fēng)機電機是根據(jù)室內(nèi)的負(fù)荷變化有效調(diào)節(jié)風(fēng)機電機的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)風(fēng)量達(dá)到調(diào)溫目的，既節(jié)省了電能，又大大地減少風(fēng)機的機械轉(zhuǎn)動部分磨損，增加了電機的使用壽命，同時還消除了各個熱交換器進水口閥門之間的影響。另外，還可以根據(jù)設(shè)備機房內(nèi)的散熱情況，對空調(diào)送風(fēng)模式進行準(zhǔn)確模擬、設(shè)定，最后進行精確定點送風(fēng)改造，改造后，風(fēng)機電機采用交流變頻調(diào)速技術(shù)后，實現(xiàn)了零電流、零電壓的軟啟動，消除了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，而且還大大地降低電機運行時的噪音。

5、建議

小型機樓或單個機房宜采用單元式風(fēng)冷型恒溫恒濕專用空調(diào);新建大型數(shù)據(jù)中心機樓建議采用集中式冷凍水型恒溫恒濕專用空調(diào)系統(tǒng)，其冷凍水供回水溫差宜盡量加大。冬季可利用水冷機組的室外冷卻塔作為冷源也可積極利用自然冷源。機房布局應(yīng)合理，預(yù)留空調(diào)設(shè)備安裝空間，設(shè)備機柜的布置應(yīng)考慮空調(diào)制冷能力，少量高熱密度服務(wù)器可以考慮加裝柜門冷卻等分體式精確送風(fēng)空調(diào)降溫，高密度機架可采用液冷方式，避免出現(xiàn)局部過熱;高低密度設(shè)備宜分區(qū)布局、分區(qū)制冷。可考慮配套獨立的節(jié)能加濕裝置，減少專用空調(diào)加濕能耗。采用變頻或模塊化冷水機組，保證空調(diào)高效運行;可通過變頻技術(shù)提高冷凍泵冷卻泵效率。冷水機組電功率超過500kW時，宜采用10kV高壓制冷機組;冷凍泵冷卻泵電功率超過200kW時，宜采用10kV或660V電動機。設(shè)備機房和電池電力室等輔助房間間隔開，主機房采用恒溫恒濕末端，輔助區(qū)域采用普通空調(diào)。機柜按照背對背，面對面排列，空調(diào)氣流方向與列走線架平行，保證通暢;優(yōu)化冷熱氣流路徑，減少混合。可考慮采用封閉冷通道，實現(xiàn)精確送風(fēng)，同時提高機房內(nèi)空調(diào)設(shè)定溫度，降低空調(diào)能耗。

在有條件的情況下，使用有送、排風(fēng)通道的機柜進行精確下送風(fēng)，自然回風(fēng)或冷通道設(shè)地板風(fēng)口送風(fēng)，管道回風(fēng)的送風(fēng)方式。架空地板高度應(yīng)根據(jù)單機架功率大小進行合理規(guī)劃;架空地板下只準(zhǔn)通風(fēng)，嚴(yán)禁布放線纜;架空地板下樓面和接觸空調(diào)冷風(fēng)的機房墻面建議采用不燃材料制造的隔熱保溫層，防止結(jié)露，減少冷量損失;新建架空地板下送風(fēng)機房前期裝機容量較小時，可考慮地板下做臨時隔斷，控制送風(fēng)空間，減少冷量浪費。有條件的老機房還可考慮進行下送風(fēng)上回風(fēng)或精確定點送風(fēng)改造。應(yīng)選擇高效風(fēng)機及風(fēng)柜，宜采用變頻裝置，降低能耗。

6、結(jié)束語

綜上所述，穩(wěn)定高效的制冷系統(tǒng)和供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機房穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，也是節(jié)能減排、降低運營成本的關(guān)鍵。在提倡低碳綠色節(jié)能的大環(huán)境下，通過數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的合理布局和科學(xué)改造，達(dá)到節(jié)能減排，綠色環(huán)保的目的。

來源：精密空調(diào) http://mygoldentreasures.com/

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