淺析中小型數據中心機房降低能耗的方法

摘要：隨著我國互聯網以及計算機技術的不斷發(fā)展，相關網絡業(yè)務量呈現快速增長的態(tài)勢。其中，作為承載網絡業(yè)務量的重要物理載體，數據中心機房的能耗問題成為制約其發(fā)展的關鍵因素。對于中小型數據中心機房而言，其不僅需要負責業(yè)務的傳輸任務，而且對于相關網絡服務運營的可靠性有著更為嚴格的要求。與此同時，隨著中小型數據中心機房興建的規(guī)模與數量逐步提升，內部相關設備的數量以及其所存儲的數據體越來越大，從而導致熱源增多，給運營維護以及數據中心建設部門提出了新的挑戰(zhàn)。鑒于此，本文將對中小型數據中心機房降低能耗的方法進行研究。

關鍵詞：中小型數據中心；機房；降低能耗；方法

1.1顯著降低數據中心機房運營支出

    在計算數據中心機房運營支出過程中發(fā)現，通風以及制冷等設備的運營成本占總體成本支出的比重較高。通常來講，數據中心機房在運營過程中，對于機房中的溫度有著比較嚴格的定義，所以需要通風以及制冷設備長時間的工作來保證溫度在合理范圍之中，從而導致相關運營支出增加。然而，對于傳統(tǒng)數據中心機房而言，通風與制冷設備的管理模式沒有達到精細化管理的要求，粗放式管理模式更為常見，并且不僅達不到良好的制冷效果，而且會導致局部溫度出現上升，上述問題均會引發(fā)數據中心機房運營以及維護支出的逐步上升，進而為企業(yè)增加了一定的經濟負擔。隨著現代化節(jié)能技術的應運而生，其不僅可以完成數據中心的降溫工作，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效率的同時，降低能源的消耗，進而有效的降低企業(yè)運營中小型數據中心的運營支出。

1.2能夠保障數據中心機房設備的運行效率

    交換機、服務器以及存儲設備等是中小型數據中心機房中的主要組成部分，并且相關設備的性能會隨著機房內溫度的上升而顯著下降，從而對數據中心機房的運轉效率有著很大的負面作用，并且隨著機房內部溫度的逐步提升，甚至會導致相關設備出現損壞，從而影響其工作年限。因此，隨著新型節(jié)能技術的逐步應用，可以更加正確控制數據中心機房內部的溫度以及氣流，從而有效的將溫度保持在合適的范圍當中，避免過熱問題的出現，從而在降低機房能耗的同時，有助于提升數據中心機房設備的運行效率。

2.1空調系統(tǒng)節(jié)能改造

    在對空調系統(tǒng)僅限節(jié)能改造過程中，需要首先了解與掌握中小型數據中心機房的運營特點，從而有助于制定更為科學合理的改造方案。其中，在改造空調系統(tǒng)時，應對機房的負荷特點進行細致的研究，以便更有效的對節(jié)能改造方案進行評估，使其更具性價比。此外，鑒于數據中心機房中相關電子設備較多，所以對空調的環(huán)境控制有著更為嚴格的要求，即：（1）對機房內的溫濕度以及潔凈度有著更嚴格的要求。為了給數據中心機房中的相關電子設備營造更加安全、可靠的環(huán)境，需要確保機房內部的溫度、濕度以及潔凈度等應滿足電子產品工作的要求。（2）機房內部電子設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)，所以要求機房內的冷負荷應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，數據中心機房具有較高的顯熱比。對于數據中心機房而言，其通常具有良好的結構密閉性，并且由于人員在機房內部活動有限，導致顯熱比有著顯著提升，所以機房空調主要的工作目的便是制冷降溫。在全面了解數據中心機房的負荷特點之后，還應積極掌握當地的有關氣象數據，以便對自然冷源的節(jié)能性進行對比分析。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房溫度進行調節(jié)，而在自然冷源有限的區(qū)域當中，可通過設備本身的換熱以及控制工作效率來實現節(jié)能改造的目的。

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

2.2機房類型及建立相互隔離的冷熱通道方法

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

2.3合理的提高機房溫度節(jié)約能源

    隨著科學技術水平的不斷提升，目前電子設備的可靠性與穩(wěn)定性有著大幅度的提升，并且通常機房中的電子設備可以在10℃～30℃之間保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。與此同時，為了避免靜電對設備的運行產生干擾，通常需要將機房的濕度控制在50%左右。由此可見，空調的送風溫度可以適當提升，確保其在相關電子設備的安全工作范圍即可，并且空調溫度每提升1℃，則可節(jié)約2.5%的用電支出，而且會顯著提升空調系統(tǒng)的制冷能力。因此，以滿足機房內相關設備的工作狀態(tài)為前提，適當提升空調系統(tǒng)送風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)，對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發(fā)現能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

    ①　搭建數據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)進行實時監(jiān)測；

    ②　排碳數據化：通過系統(tǒng)可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

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

    ④　同期能效比：實現同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數據分析；

    ⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

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

    ⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據能耗監(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；

    ⑧　能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統(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，為了中小型數據中心機房可以穩(wěn)定、長期的運轉，降低中小型數據中心能耗支出成本，需要在中小型數據中心設計與規(guī)劃過程中采用采用合理的氣流組織設計、綠色節(jié)能的機房產品，并采用先進的方法來對機房運行的能耗進行控制。這不僅有助于提升中小型數據中心機房運行的經濟性和實用性，而且對于中小型數據中心機房未來的發(fā)展規(guī)劃有著積極的意義。

［1］徐琛.中小型數據中心機房降低能耗的方法研究.航天科工廣信智能技術有限公司，浙江杭州310015

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

［3］安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.5版.

劉細鳳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事數據中心的設計與應用。