隨著電子信息及制造技術的飛速提升，數據中心機房的設備密集度大大提高，耗電巨大，發熱量更加集中，機房局部過熱現象增多，機房內單位面積空調冷負荷急劇增加，由此引來的主設備運行故障和能耗逐年上升，甚至成為了制約通信業務發展的一大瓶頸。同時，具有重要戰略地位及發展潛力的數據中心作為通信行業高能耗的代表也成為了大家關注的焦點，國內外各大運營商及相關研究機構都陸續開展了一系列數據中心節能試點改造，取得了良好效果。

1、數據中心能耗現狀

近年來，隨著電氣時代的發展，數據中心的建設呈現向大型化發展的趨勢。超過100個機架的數據中心比例逐年上升，2016年預計達到61%.而大型數據中心的電力消耗是相當驚人，比如對一個建設規模為2000個機架的數據中心來說，按照每個機架功率平均3kW計算，2000個機架最終負荷為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，加上數據中心的空調、新風、照明、其他電力能耗，對一個PUE為2的數據中心而言，電費為1.05億元。從機樓的角度來看，數據中心能耗主要由三個部分構成：數據通信設備、空調（制冷機房、空調末端系統）及電源（電力輸配系統、交直流不間斷電源），數據通信設備的能耗占比最大。但某種程度上來說，主設備的節能環節是運營商無法真正掌握的。因此，運營商在盡量采購節能減排主產品的同時，需不斷加大力度，開展對數據中心空調及電源系統的節能建設及技術改造，以期實現節能降耗。

2、數據中心電源系統節能研究

一般來說，數據中心電源系統包括：外電引入、變壓器、發電機、電動機、交流不間斷電源系統、直流不間斷電源系統、照明系統及輸配電線路等。由于數據中心功率密度的提高，所消耗的電功率增加，在電力各環節能量損耗亦隨之增大，因此，電源系統各環節均需采取節能措施。

2.1 電機系統

將電機系統中變壓器、發電機、外電引入、電動機幾個部分的現狀及問題、技術發展趨勢及建議列于表1。

3、機房制冷系統能耗

據統計，空調產生的能耗約占整個數據機房所需總功耗的35%左右，其中24%左右的功耗來源于空調的制冷系統，11%左右的功耗來源于空調的送風和回風系統。針對機房空調系統的節能，可以采用冷凝器的溫壓雙控霧化噴淋系統，冷凝器的溫壓雙控霧化噴淋系統由帶液晶藍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成。通過壓力傳感器和溫度傳感器，實時采集機房空調系統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能同時完成對16臺單系統或8臺雙系統機房空調的壓力值檢測及噴淋控制。以每臺CM+40機房空調制冷設備系統耗電量為25 kW/h，每天工作16 h計算，每臺空調用電費用為400元/天；按節電為10%計算，每天節約費用40元。噴淋系統自身用水費用：每天用水量不超過1噸，費用不超過3元，總節約費用為37元/天，噴淋系統按一套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冷型恒溫恒濕專用空調；

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；冬季可靈活利用戶外冷源，提高機房內外熱量交互；配備整套加濕節能裝置，以減小空調加濕做功，或者完全代替空調加濕功能；采用變頻或模塊化冷水機組，精確分配冷量、定點送風、合理組織氣流等方式實現機房制冷系統節能。

4、空調末端系統能耗

目前，很多中央空調末端將電池電力室、設備機房以及輔助作用房間隔開，對于散熱量大的主要設備集中房間采用恒溫恒濕末端，其他輔助房間區域則采用普通空調，節約能耗；現在很多中央空調末端不是通過調節熱交換器進水口閥門開度來調溫，而是通過電子方式來調溫，實現各區域精確溫控，而且風機電機不是以滿速運行，盤管風機電機是根據室內的負荷變化有效調節風機電機的轉速，來調節風量達到調溫目的，既節省了電能，又大大地減少風機的機械轉動部分磨損，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，還可以根據設備機房內的散熱情況，對空調送風模式進行準確模擬、設定，最后進行精確定點送風改造，改造后，風機電機采用交流變頻調速技術后，實現了零電流、零電壓的軟啟動，消除了電機啟動時對電網的沖擊，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冷型恒溫恒濕專用空調；新建大型數據中心機樓建議采用集中式冷凍水型恒溫恒濕專用空調系統，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。機房布局應合理，預留空調設備安裝空間，設備機柜的布置應考慮空調制冷能力，少量高熱密度服務器可以考慮加裝柜門冷卻等分體式精確送風空調降溫，高密度機架可采用液冷方式，避免出現局部過熱；高低密度設備宜分區布局、分區制冷。可考慮配套獨立的節能加濕裝置，減少專用空調加濕能耗。采用變頻或模塊化冷水機組，保證空調高效運行；可通過變頻技術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，輔助區域采用普通空調。機柜按照背對背，面對面排列，空調氣流方向與列走線架平行，保證通暢；優化冷熱氣流路徑，減少混合。可考慮采用封閉冷通道，實現精確送風，同時提高機房內空調設定溫度，降低空調能耗。

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

6、結束語

綜上所述，穩定高效的制冷系統和供電系統是數據中心機房穩定運行的基礎，也是節能減排、降低運營成本的關鍵。在提倡低碳綠色節能的大環境下，通過數據中心空調系統的合理布局和科學改造，達到節能減排，綠色環保的目的。

來源：機房空調 http://lbjsjzl.com/

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