制冷送风是“耗能大户”

数据中心的主要能耗设备主要有:IT设备和机房设备两大类。其中,IT设备包括服务器、存储备份设备以及终端等;机房设备包括UPS供电、配电设备、空调新风系统、监控设备等。

典型的数据中心中消耗电能最多的是空调、送风系统等机房环境调节设备,消耗数据中心总电能的45%;其次是IT设备,消耗了数据中心总电能的30%;再次是UPS供电设备,消耗数据中心总电能的18%。

这三类设备消耗数据中心总电能的93%之多,它们是数据中心的能耗大户。另外,根据电能中实际消耗在IT设备上的比例,数据中心的效率仅为30%,由此可见数据中的节能潜力相当大,同时也说明数据中心的节能降耗不容忽视。

根据上述分析,机房的节能降耗应以机房制冷及送风为主,IT设备、UPS供电系统节能为辅的原则进行。

国外推崇“自然制冷”

对于机房的制冷及送风系统,数据中心可以根据实际情况采取相应的技术措施及制冷理念来改善机房的制冷效果,达到节能降耗的目的,比如可以采用高能效比的节能空调设备、采用合适的制冷方式及自然制冷技术、采用动态智能制冷技术、合理设计及组织机房制冷的送回风系统、防止跑冒滴漏等几项节能措施。

可以看到,虽然空调机组的运行需要消耗能源,但不同的制冷方式,消耗的能源是不一样的。制冷剂以及运行模式的不同都可能产生可观的节能效果。我们可以考虑采用自然制冷技术,如位于较冷地区的机房可考虑采用自然冷空气自由冷却,机房大楼的冷冻水可充当机组制冷剂的作用,而且比机组的制冷剂更节能。

在国外,借助自然界天然冷空气来为机房降温已经受到重视。如位于美国罗德岛的布莱恩特大学借助冰雪天气来降低机房的电能消耗,当天气很冷的时候,该大学的数据中心机房的制冷系统就会利用室外的冷空气给冷却剂降温,外部冷源为免费资源,加以利用,既经济又节能,据称该大学使用此方式为数据中心机房制冷,仅此一项就降低了20%~30%的数据中心电能消耗。

动态制冷技术获应用

机房内不同的IT设备所需的冷却温度是不同的,甚至不同年代的同类型设备所需的冷却温度也不同,采用动态智能制冷技术就是为了区别对待数据中心机房中不同设备的冷却需要,从而达到节能降耗。

例如1台服务器需要18℃,但网络设备只要20℃,在未采用动态智能制冷技术时,机房为满足这台服务器的要求,必须设为18℃,这就使部分的冷量浪费掉。

动态智能冷却技术为每个机柜设定不同温度,通过建置多个传感器群组的感应器来监控温度,并在每台机柜前方的地板下都埋设排风口,根据散热需求针对性地动态供应冷却气流,其风量大小可以根据需要随时调节,从而达到节能目的。据惠普新一代数据中心的体验中心的数据显示,动态智能制冷技术可能将机房的降温成本降低40%。

须注重送回风合理设计

在数据中心机房内,热是通过机房内的冷气流带走的,从而达到冷却的效果。不合适的机房布局和设备安装方式,或者不合理的送回风通道,都会妨碍气流的运动,降低了散热效果,消耗更多的能源。因此合理设计及组织机房制冷的送回风系统能有效实现节能。

如果要达到更好的效果,可采用冷通道全封闭送风方案,在冷风信道中,在所有机柜上方用隔板封闭起来,冷风通道的两侧用门来封闭,这样完全阻隔了冷信道与热信道交流,避免发生混风现象。

目前,数据中心常用的机房空调系统气流组织方式主要有下送风上回风、上送风前回风(或侧回风)等方式。比较各种送、回风方式,目前业界公认效率较高的是采用下送风、上回风方式。这种方式中冷风从下部送到机柜,经过机柜后其温度升高比重变轻,自然上升,满足高温在上、低温在下的温度自然分布规律,不会与送风的冷风混合,使冷量的利用率提高,避免冷热气流混合。

相关数据表明,这种送风方式比上送风方式提高2~3℃送回风温差,所需送风量小,可以节能15~20%。对于下送风上回风气流组织方式还可以采取一些措施增强空调制冷系统效率,如果尽量减少地板下走线以及让走线槽道和送风方向保持一致,减少对气流的阻挡,适当控制地板下送风的距离,同时架空地板的高度至少为0.4m;地板下送风时,密封机柜底部的出线孔,阻止冷风泄漏等。

总而言之,数据中心的节能降耗是一个长期的过程,它不仅仅局限于上述分析的节能技术与措施,还有许多其他的节能技术及措施,例如在建设数据中心时应用建筑节能技术,采用太阳能为数据中心提供部分的电能等等技术措施。

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