数据中心机房节能措施探索

现代化的计算机机房空调系统占的最大能耗达到机房总能耗的54％。如何减少高昂的能耗和维护费用是机房用户要重点考虑的问题，也是机房建设的新课题。我行为做好新办公楼机房节能工作，除对新机房资源进行整合外，更从机房节能原理及效能方面，就如何建设新一代绿色环保节能机房做了探索。

一、利用拉萨的气候资源实现新风系统绿色节能

        拉萨全年多晴朗天气，降雨稀少，昼夜温差较大，冬春寒冷干燥且多风。历史最高气温29.6℃，最低气温-16.5℃，年平均气温7.4℃。全年日照时间3000小时以上，年降水量200～510毫米且集中在6～9月。

        新风节能系统的工作原理是使室外的冷空气与室内的热空气之间进行充分的热量交换，既可引入室外冷能又使室内能量不散失，从而起到优良节能效果。同时还维持了机房内防尘效果和湿度环境，大大减少了空调运行时间。

        以2012年为例，拉萨每月平均温度最高为18.7℃，完全符合新风系统启动的要求。节能新风系统根据GB50174—2008《电子信息系统机房设计规范》、GB／T 28521—2012《通信局站用智能新风节能系统》进行设计，节能新风机与机房专用空调容量1:1配置，布置在数据中心机房内，直接与静压仓相连接。

        新风机采用下送风、上回风，新风输入口设计在新风机后面，回风口设计在顶部，新风和回风先进行混合后再经过第二和第三级过滤网。新风机采用三级过滤，初级设置在墙外进风口处，材料为间隙小于10mm精细不锈钢丝防虫防鼠网；第二级采用G4初效V型板式过滤器；第三级采用F7～F9中效袋式过滤器。新风机节能运行时，与机房空调联动，机房空调待机，机房内的排风阀开启，保持机房内的压力平衡，排出多余的热空气。新风机在补充新风时，处于间歇性或低转速运转状态，只对机房进行新风补充，排风阀半开启，保持机房内的正压。

        1．新风系统的功效

        温湿度控制。新风系统机房温度控温带可分别设定在±1℃～±5℃。微处理控制技术可以监测机房环境温度变化，与机房空调等环境控制设备配合应用，完成机房环境温度控制。同时可作为机房环境主控设备，通过不同的接口通道实现与空调等环境设备联动。

        安全可靠。新风系统全年365天×24小时不间断运行，有完善的空调联动、自动报警以及诊断功能，保障机房运行有效控制在设定参数范围内。它还可以作为终端设备接入动环运维系统，也可作为独立的机房环境管理模块，完成设备状态告警和状态数据输出。

        高能效设计。新风系统采用进口节能EC外转子风机，机组能效比大于10，远高于机房空调。

        过滤等级设计。新风系统采用多级过滤装置，G4过滤器捕集≥5µm的颗粒灰尘及各种悬浮物，F 7～F 9级过滤器捕集0．3～5 µm的颗粒灰尘及各种悬浮物，保证机房的高洁净度。

        2．新风机与空调能效比的比较

        空调的能效比是指额定制冷量与额定功耗的比值，这一比值越大越好。新风机的能效比为：35KW／2.9KW≥10。而一般空调能效比为2.6～3.4。本次计算按全年平均能效比3.0来进行。

        机房冷量的核算。机房空调系统选型所需的主要参数有机房需求的制冷量、机房空间大小、加湿量等。根据以下公式得出表1中的机房参数。 

        制冷量的计算公式：400 kcal／m2h(每平方米每小时所需发热量)×机房面积÷860kcal／kw。

        加湿量计算公式：W=1.2×Q×µ×(X2-X1)。其中W为所需加湿量，1.2为空气密度，Q为总风量，µ为新风比，X2为加湿后空气合湿量，X1为加湿前空气合湿量。

        机房节能新风系统节约电能计算。评价节能效果主要根据年节电率和投资回报年限。当节电率>15％，投资回报年限<4年，采用新风节能就是可行的。

        年节电率=（新风用电量+专用空调用电量）／全年使用专用空调用电量。

        新风系统节约电能计算公式为：Q=(P1一P2一P3)×t×65％。其中，P1为精密空调的功率，P2为节能新风机的功率，P3为加湿器的功率，t为时间，65％为节能新风系统的使用率。

        根据上述公式，得出了使用节能新风系统一年节约耗电能计算结果。通过表2不难看出，在拉萨使用新风的时间占全年时间的65％，在机房空调全开，即利用新风系统时，新风机及加湿器也全开的最不利条件下，使用新风节能系统一年可节约电量为271600度。在CCPC机房、中心机房等发热量越大的房间，利用新风的时间就越多，所能节省的耗电量就越多。

二、其他措施

        1．利用冷风通道精确输送冷风节能

        针对我中支清算中心业务相对单一、设备集中的特点，我行还针对CCPC机房采用了冷风通道封闭(冷池)技术，冷通道机柜将输送到机柜内部的冷气以最节约有效的方式全部输送给散热设备，机柜内的热量沿指定方向输送出机柜。设备间空隙使用封板盖住，不会引起热气回流，从而减少房间的空调制冷时间。

        2．增加每个机柜之间的盲板，减小冷空气流失节能

        机柜内设备正面板平面配置必要的密封组件，以确保冷风全部进入设备正面板进风口，而不致泄漏。密封组件主要包括安装立柱两侧和顶部或底部的密封挡板，以及上下设备之间的密封面板等。

        3．利用双压缩机双制冷系统精密空调节能

        我行选用的双压缩机双制冷系统具有可靠性高和节能，尤其是机房使用的前3～5年，IT设备一般未达到设计的满载运行状态，在这种情况下，空调系统可以实现单系统运行，实现节能，还可以增加可靠性。

三、系统设计总结

        我们按照核算新风节能系统节省电能的相同计算条件，分别得出在不利用新风节能技术和不利用的情况下整年拉萨中支行的用电负载情况，其中精密空调的功耗分别为76.5KW和26.71<W，另外，利用新风节能技术后机房排风机的功耗为5.72KW，节能新风机的功耗为20.8KW。

        因为，PUE=（IT设备总能耗+制冷设备总能耗+供电损耗）/ IT设备总能耗，所以精密空调时理论PUE值为1.8，开启新风节能系统时为1.0。

（文章来源：《金融电子化》杂志）


 

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