淺析中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房降低能耗的方法

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：隨著我國互聯(lián)網(wǎng)以及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。其中，作為承載網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的重要物理載體，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的能耗問題成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。對于中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言，其不僅需要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的傳輸任務(wù)，而且對于相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運營的可靠性有著更為嚴(yán)格的要求。與此同時，隨著中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房興建的規(guī)模與數(shù)量逐步提升，內(nèi)部相關(guān)設(shè)備的數(shù)量以及其所存儲的數(shù)據(jù)體越來越大，從而導(dǎo)致熱源增多，給運營維護(hù)以及數(shù)據(jù)中心建設(shè)部門提出了新的挑戰(zhàn)。鑒于此，本文將對中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房降低能耗的方法進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：中小型數(shù)據(jù)中心；機(jī)房；降低能耗；方法

1.1顯著降低數(shù)據(jù)中心機(jī)房運營支出

    在計算數(shù)據(jù)中心機(jī)房運營支出過程中發(fā)現(xiàn)，通風(fēng)以及制冷等設(shè)備的運營成本占總體成本支出的比重較高。通常來講，數(shù)據(jù)中心機(jī)房在運營過程中，對于機(jī)房中的溫度有著比較嚴(yán)格的定義，所以需要通風(fēng)以及制冷設(shè)備長時間的工作來保證溫度在合理范圍之中，從而導(dǎo)致相關(guān)運營支出增加。然而，對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言，通風(fēng)與制冷設(shè)備的管理模式?jīng)]有達(dá)到精細(xì)化管理的要求，粗放式管理模式更為常見，并且不僅達(dá)不到良好的制冷效果，而且會導(dǎo)致局部溫度出現(xiàn)上升，上述問題均會引發(fā)數(shù)據(jù)中心機(jī)房運營以及維護(hù)支出的逐步上升，進(jìn)而為企業(yè)增加了一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。隨著現(xiàn)代化節(jié)能技術(shù)的應(yīng)運而生，其不僅可以完成數(shù)據(jù)中心的降溫工作，而且在降溫的正確性以及針對性方面有著很大的提升，從而有助于在提升制冷與通風(fēng)效率的同時，降低能源的消耗，進(jìn)而有效的降低企業(yè)運營中小型數(shù)據(jù)中心的運營支出。

1.2能夠保障數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備的運行效率

       交換機(jī)、服務(wù)器以及存儲設(shè)備等是中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的主要組成部分，并且相關(guān)設(shè)備的性能會隨著機(jī)房內(nèi)溫度的上升而顯著下降，從而對數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運轉(zhuǎn)效率有著很大的負(fù)面作用，并且隨著機(jī)房內(nèi)部溫度的逐步提升，甚至?xí)?dǎo)致相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)損壞，從而影響其工作年限。因此，隨著新型節(jié)能技術(shù)的逐步應(yīng)用，可以更加正確控制數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)部的溫度以及氣流，從而有效的將溫度保持在合適的范圍當(dāng)中，避免過熱問題的出現(xiàn)，從而在降低機(jī)房能耗的同時，有助于提升數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備的運行效率。

2.1空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造

    在對空調(diào)系統(tǒng)僅限節(jié)能改造過程中，需要首先了解與掌握中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運營特點，從而有助于制定更為科學(xué)合理的改造方案。其中，在改造空調(diào)系統(tǒng)時，應(yīng)對機(jī)房的負(fù)荷特點進(jìn)行細(xì)致的研究，以便更有效的對節(jié)能改造方案進(jìn)行評估，使其更具性價比。此外，鑒于數(shù)據(jù)中心機(jī)房中相關(guān)電子設(shè)備較多，所以對空調(diào)的環(huán)境控制有著更為嚴(yán)格的要求，即：（1）對機(jī)房內(nèi)的溫濕度以及潔凈度有著更嚴(yán)格的要求。為了給數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的相關(guān)電子設(shè)備營造更加安全、可靠的環(huán)境，需要確保機(jī)房內(nèi)部的溫度、濕度以及潔凈度等應(yīng)滿足電子產(chǎn)品工作的要求。（2）機(jī)房內(nèi)部電子設(shè)備擺放位置較為密集，在一定程度上提升了發(fā)熱密度，并且其始終處于工作狀態(tài)，所以要求機(jī)房內(nèi)的冷負(fù)荷應(yīng)保持相對不變的狀態(tài)，因此全年供冷就顯得十分重要。此外，數(shù)據(jù)中心機(jī)房具有較高的顯熱比。對于數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言，其通常具有良好的結(jié)構(gòu)密閉性，并且由于人員在機(jī)房內(nèi)部活動有限，導(dǎo)致顯熱比有著顯著提升，所以機(jī)房空調(diào)主要的工作目的便是制冷降溫。在全面了解數(shù)據(jù)中心機(jī)房的負(fù)荷特點之后，還應(yīng)積極掌握當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)氣象數(shù)據(jù)，以便對自然冷源的節(jié)能性進(jìn)行對比分析。對于冬季溫度較低的區(qū)域而言，可在冬季充分利用自然冷源來對機(jī)房溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，而在自然冷源有限的區(qū)域當(dāng)中，可通過設(shè)備本身的換熱以及控制工作效率來實現(xiàn)節(jié)能改造的目的。

    待分析節(jié)能改造項目的實際特點后，便需要開始認(rèn)真選擇各類空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造方案。其中，室內(nèi)、水側(cè)與風(fēng)側(cè)是不同節(jié)能技術(shù)主要的關(guān)注點。對于風(fēng)側(cè)改造而言，其主要具有熱管換熱器接入、風(fēng)冷式機(jī)組接入以及新風(fēng)直接引入等技術(shù)形式。新風(fēng)直接引入在引用自然冷源時有著較高的效率，但為了避免機(jī)房進(jìn)行沙塵等顆粒，需要采用積極的措施來對控制進(jìn)行過濾。風(fēng)冷式機(jī)組在技術(shù)方面更為成熟，其通過室內(nèi)冷凝器與室外空冷蒸發(fā)器來進(jìn)行冷量的傳輸，但是存在室外蒸發(fā)器側(cè)排熱容易堆積的問題。熱管換熱器接入機(jī)組盡管換熱效率低于新風(fēng)直接引入，但是其可以顯著降低系統(tǒng)的能耗，具有不錯的應(yīng)用前景。

2.2機(jī)房類型及建立相互隔離的冷熱通道方法

    對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計而言，其區(qū)域劃分通常按設(shè)備類型以及機(jī)房間的實際用途進(jìn)行劃分。即一類按照主機(jī)房和工作區(qū)機(jī)房進(jìn)行劃分，另一類則是按照主次區(qū)進(jìn)行劃分。此外，假設(shè)不可將主次機(jī)房進(jìn)行區(qū)分，則需要采用物理隔離的方式來講兩個機(jī)房進(jìn)行分割，并且保持彼此之間難以進(jìn)行通風(fēng)。另外，對于主機(jī)房而言，其通常需要設(shè)置較多能耗大以及功率大的設(shè)備，并且考慮未來機(jī)房的發(fā)展，應(yīng)規(guī)定機(jī)柜類型在主機(jī)房應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置，而且為了建立有效的冷通道，機(jī)柜應(yīng)按照背對背、面對面的規(guī)則進(jìn)行擺放，確保冷通道彼此之間的間距應(yīng)大于2米，從而有效保證冷氣溫度可以長時間留存于機(jī)房當(dāng)中，達(dá)到降低能耗的目的。

2.3合理的提高機(jī)房溫度節(jié)約能源

    隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，目前電子設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性有著大幅度的提升，并且通常機(jī)房中的電子設(shè)備可以在10℃～30℃之間保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。與此同時，為了避免靜電對設(shè)備的運行產(chǎn)生干擾，通常需要將機(jī)房的濕度控制在50%左右。由此可見，空調(diào)的送風(fēng)溫度可以適當(dāng)提升，確保其在相關(guān)電子設(shè)備的安全工作范圍即可，并且空調(diào)溫度每提升1℃，則可節(jié)約2.5%的用電支出，而且會顯著提升空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力。因此，以滿足機(jī)房內(nèi)相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)為前提，適當(dāng)提升空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫度可以有效的降低能耗需求。

3.1概述

    建立高效的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

    ①　搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)測；

    ②　排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

    ③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

    ④　同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

    ⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

    ⑥　能耗競爭排名：各個功能區(qū)能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)工作人員的節(jié)能意識；

    ⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據(jù)；

    ⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

3.2平臺部署硬件選型

    由此可見，為了中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房可以穩(wěn)定、長期的運轉(zhuǎn)，降低中小型數(shù)據(jù)中心能耗支出成本，需要在中小型數(shù)據(jù)中心設(shè)計與規(guī)劃過程中采用采用合理的氣流組織設(shè)計、綠色節(jié)能的機(jī)房產(chǎn)品，并采用先進(jìn)的方法來對機(jī)房運行的能耗進(jìn)行控制。這不僅有助于提升中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房運行的經(jīng)濟(jì)性和實用性，而且對于中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房未來的發(fā)展規(guī)劃有著積極的意義。

［1］徐琛.中小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房降低能耗的方法研究.航天科工廣信智能技術(shù)有限公司，浙江杭州310015

［2］陳龍泉,王歡.基于基站機(jī)房的能耗數(shù)據(jù)采集與分析[J].計測技術(shù)，2016,(4):5-10.

［3］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版.

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與應(yīng)用。