周平

（南京佳力圖機(jī)房環(huán)境技術(shù)股份有限公司 江蘇 南京 211111）

引言

數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的快速發(fā)展，隨之產(chǎn)生的問題則是能源的大量消耗。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，其能源消耗占比相對(duì)較大，基于國家控制能源增長總量的前提下，提高數(shù)據(jù)中心能源利用效率也成為突破發(fā)展的關(guān)鍵所在?；谙嚓P(guān)試驗(yàn)得知，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備能耗占比超過50%，暖通空調(diào)能源占比超過40%，剩余則以配電系統(tǒng)能源為主。所以，對(duì)于空調(diào)體系，節(jié)能也成為重要的環(huán)節(jié)內(nèi)容，務(wù)必重視運(yùn)用科學(xué)可行的降耗節(jié)能措施，保證空調(diào)系統(tǒng)能源的有效節(jié)約，為數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供可靠保障。

1 數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)分析

1.1 供冷時(shí)間長，送風(fēng)參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定

對(duì)于數(shù)據(jù)中心，機(jī)房負(fù)荷多以IT設(shè)備發(fā)熱量為主，IT設(shè)備需保持連續(xù)不間斷運(yùn)行，即便冬季室外溫度相對(duì)較低，機(jī)房模塊內(nèi)同樣涉及到制冷環(huán)節(jié)，空間設(shè)備需保證連續(xù)供冷。針對(duì)數(shù)據(jù)中心，其他負(fù)荷相對(duì)較小，設(shè)備全年冷負(fù)荷并不會(huì)出現(xiàn)較大的起伏變化，所以，數(shù)據(jù)中心空調(diào)送風(fēng)參數(shù)相對(duì)較為穩(wěn)定。

1.2 顯熱大，潛熱小

對(duì)于數(shù)據(jù)中心，機(jī)房運(yùn)行主要以無人值守方式為主，室內(nèi)不存在散濕源，新風(fēng)比例同樣相對(duì)較低。關(guān)于空調(diào)設(shè)備，其關(guān)鍵作用在于對(duì)室內(nèi)顯熱進(jìn)行有效控制，除濕負(fù)荷相對(duì)較小，熱濕比趨于+∞。為使溫濕度標(biāo)準(zhǔn)可以得到充分滿足，空調(diào)系統(tǒng)也具備送風(fēng)溫差相對(duì)較小，送風(fēng)量相對(duì)較大的特點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

2.1 建筑布局與圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對(duì)于數(shù)據(jù)中心，總平面圖規(guī)劃布局方面，需對(duì)全年自然通風(fēng)加以科學(xué)合理利用，建筑朝向則需以地區(qū)最佳朝向或是接近最佳朝向?yàn)橹?，?guī)避夏季期間最大日照朝向。同普通民用建筑相對(duì)比，數(shù)據(jù)中心位于夏、冬季節(jié)以及過渡季，需對(duì)散熱加以重點(diǎn)關(guān)注和充分考慮。各不相同氣候條件以及區(qū)域位置，數(shù)據(jù)中心圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能存在相應(yīng)的區(qū)別和差異，機(jī)房所處區(qū)域緊鄰?fù)鈬o(hù)結(jié)構(gòu)的情況下，機(jī)房外圍護(hù)誒狗所具有的熱工性能，需基于全年動(dòng)態(tài)能耗的具體趨勢(shì)，對(duì)最優(yōu)質(zhì)的加以科學(xué)確定。對(duì)數(shù)據(jù)中心散熱問題加以重點(diǎn)考慮的基礎(chǔ)上，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能同樣需達(dá)到避免室內(nèi)出現(xiàn)揭露的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 自然冷卻技術(shù)

對(duì)天然冷源加以合理運(yùn)用，屬于數(shù)據(jù)中心冷源節(jié)能降耗研究的關(guān)鍵內(nèi)容。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，若等級(jí)較低，室外溫度低于某設(shè)定值的情況下，可對(duì)新風(fēng)采取過濾處理，并直接送入機(jī)房，使機(jī)房內(nèi)部空氣溫度可以明顯降低，避免空調(diào)系統(tǒng)的長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，使空調(diào)能耗可以得到減小。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，若等級(jí)較高，為確保室內(nèi)空氣質(zhì)量，嚴(yán)禁將新風(fēng)直接送入機(jī)房，可通過免費(fèi)制冷冷卻塔以及熱換器，待溫度低于某設(shè)定值之后，室外低溫冷卻水進(jìn)入到換熱器冷卻機(jī)房，以此形成冷凍水，實(shí)現(xiàn)免費(fèi)制冷的目的。為保障系統(tǒng)安全性不受影響，免費(fèi)制冷期間，應(yīng)確保不少于1臺(tái)冷水機(jī)組保持正常運(yùn)行，達(dá)到安全運(yùn)行負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。確保安全的基礎(chǔ)上，盡可能以免費(fèi)制冷方式為主。假如，供水溫度保持在12℃的情況下，室外溫度保持為9℃的情況下，可運(yùn)用免費(fèi)制冷的方法。為防止免費(fèi)制冷裝置頻繁啟停，可以設(shè)置±2K動(dòng)差，或是動(dòng)差加延時(shí)，確保啟停時(shí)間可以得到合理延長，使免費(fèi)制冷量可以保持最大化。

2.3 高效冷源

對(duì)于數(shù)據(jù)中心，發(fā)熱量相對(duì)較大，要求溫濕度保持恒定，且連續(xù)不間斷運(yùn)行，所以，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)有著較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，如可靠性、風(fēng)量與制冷量以及溫差等。當(dāng)前，數(shù)據(jù)機(jī)房所運(yùn)用的冷源具體涵蓋：①風(fēng)冷精密空調(diào)。關(guān)于風(fēng)冷精密空調(diào)，屬于傳統(tǒng)制冷解決方案的重要內(nèi)容。單機(jī)制冷能力可以保持介于50-200kW，能效比相對(duì)較低，COP介于1.5-3.0。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，若規(guī)模較大，則會(huì)涉及到室外機(jī)安裝難度大、高溫條件下制冷能力較差以及冷卻盤管揭露等情況，所以，多適用于小型數(shù)據(jù)中心。②離心式水冷空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，若規(guī)模較大，離心式水冷空調(diào)系統(tǒng)也成為科學(xué)可行的制冷解決方案。其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)在于，制冷量相對(duì)較大，系統(tǒng)能效比相對(duì)較高，COP介于3.0-6.0，穩(wěn)定可靠的同事，系統(tǒng)額可調(diào)節(jié)范圍相對(duì)較大。低負(fù)荷條件下，則存在著喘振的問題，所以，設(shè)計(jì)期間，需設(shè)置1臺(tái)小型螺桿式水冷機(jī)組或是風(fēng)冷水冷機(jī)組，以用于過渡。末端為主則以水冷精密空調(diào)為主，并以上送風(fēng)方式為主，保證機(jī)房內(nèi)部良好氣流組織。

2.4 冷熱通道封閉

為避免冷、熱空氣出現(xiàn)直接混合的情況，數(shù)據(jù)中心則會(huì)對(duì)冷、熱通道封閉的方式。當(dāng)前，主要以地板下送風(fēng)，天花板上回風(fēng)的方式為主，精密空調(diào)則位于單獨(dú)設(shè)備間，機(jī)柜相對(duì)擺放冷熱通道隔離，確保冷熱通道封閉。當(dāng)前，部分?jǐn)?shù)據(jù)中心，則對(duì)熱通道封閉技術(shù)加以合理運(yùn)用，位于機(jī)柜后門位置，安裝設(shè)計(jì)同天花板相連的熱通道，節(jié)能效果較為顯著。隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，彌漫式送風(fēng)方式隨之出現(xiàn)，并獲得實(shí)踐運(yùn)用。運(yùn)用彌漫式送風(fēng)方法的情況下，機(jī)房內(nèi)部無需設(shè)置高架地板，機(jī)房熱通道仍舊需保持封閉，精密空調(diào)處理之后的冷空氣通道利用垂直送風(fēng)夾道，平行送入到IT設(shè)備機(jī)房，并經(jīng)過服務(wù)器升溫作用獲得熱空氣，進(jìn)入到封閉熱通道，經(jīng)封閉吊頂回至精密空調(diào)機(jī)組，完成整體循環(huán)。寡欲彌漫式送風(fēng)，其所體現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)具體涵蓋：系統(tǒng)無需設(shè)置架空地板，為機(jī)房后期設(shè)置提供便利，且工程成本相對(duì)較低；運(yùn)用冷熱通道隔離，使冷熱空氣混流造成的能耗損失得到有效避免，以熱通道封閉的方式，為后期巡檢工作提供適宜的環(huán)境條件；運(yùn)用送風(fēng)夾道水平送風(fēng)，使送風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓得到相應(yīng)的將小，使風(fēng)機(jī)功耗明顯減少。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)與云計(jì)算等信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設(shè)如火如荼，數(shù)據(jù)中心空調(diào)能耗向顯著增加，節(jié)能降耗也成為廣受關(guān)注的焦點(diǎn)。所以，務(wù)必對(duì)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能加以重點(diǎn)關(guān)注，運(yùn)用科學(xué)可行的節(jié)能措施，使空調(diào)系統(tǒng)能耗可以得到顯著降低，使空調(diào)系統(tǒng)可以發(fā)揮關(guān)鍵作用，為數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供可靠保障。