數(shù)據(jù)中心機(jī)房是用來(lái)處理和傳輸大量數(shù)據(jù)的專用設(shè)施，一般部署了服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全、變壓器/UPS供電、安防、監(jiān)控等設(shè)備設(shè)施。其中，服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等IT和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備均有較高的功率密度，且設(shè)備數(shù)也在不斷增加。由于這些設(shè)備數(shù)量多且功率大，一般又需要24h運(yùn)行，機(jī)房?jī)?nèi)會(huì)持續(xù)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致機(jī)房溫度迅速升高。因此，需要部署制冷系統(tǒng)對(duì)這些IT和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備進(jìn)行及時(shí)散熱降溫，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

近年來(lái)，我國(guó)信息技術(shù)行業(yè)快速發(fā)展，各地建設(shè)和升級(jí)了大量數(shù)據(jù)中心機(jī)房，以適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房能耗情況大體如下：IT和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備能耗約占30%，制冷系統(tǒng)約占45%，變壓器/UPS供電系統(tǒng)約占24%，照明設(shè)備約占1%，而且國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)行的電能利用效率（PUE）很多都在2以上，能耗較高。

在國(guó)家“碳中和、碳達(dá)峰”政策要求中，數(shù)據(jù)中心被列入第九大高能耗產(chǎn)業(yè)。國(guó)家部委要求：到2025年，大型、超大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)行PUE降到1.3以下。各省市也陸續(xù)出臺(tái)政策，要求改造后的運(yùn)行PUE，大型的數(shù)據(jù)中心不超過(guò)1.3，中小型1.4~1.5（京津冀、江浙滬、廣深、成渝等）。目前，距離2025年年底只剩兩年多時(shí)間，相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運(yùn)行PUE還在2以上。在沒(méi)有條件建造新數(shù)據(jù)中心機(jī)房情況下，對(duì)這些老舊數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能綠色改造是必經(jīng)之路。

本文介紹的數(shù)據(jù)中心機(jī)房為2015年建成，中等規(guī)模，總建筑面積約5000㎡，部署約500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)42U機(jī)柜，按照國(guó)家A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用了封閉冷通道、變頻節(jié)能等技術(shù)，制冷系統(tǒng)24h對(duì)機(jī)房進(jìn)行降溫。

本文數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能綠色化改造依循以下思路：因?yàn)橹评湎到y(tǒng)能耗在數(shù)據(jù)中心機(jī)房整個(gè)能耗中占比較高，通過(guò)減少制冷系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷、減少制冷總量，從而降低制冷系統(tǒng)能耗水平，這樣就把數(shù)據(jù)中心機(jī)房整個(gè)能耗水平降下來(lái)了。該機(jī)房的制冷系統(tǒng)主要包括精密空調(diào)和水泵等設(shè)備，以風(fēng)冷系統(tǒng)為主，借助了水冷的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，綜合作用對(duì)機(jī)房設(shè)備進(jìn)行散熱降溫。風(fēng)冷系統(tǒng)的主要設(shè)備精密空調(diào)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等組成，基本工作過(guò)程為：壓縮機(jī)將經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器蒸發(fā)后吸收了熱能的制冷劑氣體壓縮成高壓氣體，然后送到室外機(jī)的冷凝器；冷凝器將高溫高壓氣體的熱能經(jīng)過(guò)風(fēng)扇向周圍空氣中開(kāi)釋，使高溫高壓的氣體制冷劑從頭凝結(jié)成液體，然后送到膨脹閥；膨脹閥將液體制冷劑降溫后變成液、氣混合態(tài)的制冷劑，然后送到蒸發(fā)器回路中去；蒸發(fā)器將液、氣混合態(tài)的制冷劑通過(guò)吸收機(jī)房環(huán)境中的熱量從頭蒸發(fā)成氣態(tài)制冷劑，然后又送回到壓縮機(jī)，不斷循環(huán)上述過(guò)程。該制冷系統(tǒng)基本能夠滿足機(jī)房設(shè)備的降溫要求，但運(yùn)行PUE超過(guò)1.6，不夠理想。

經(jīng)實(shí)地勘測(cè)了解，精密空調(diào)和IT設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備分別放在相鄰的兩間機(jī)房，中間有一堵墻，兩個(gè)機(jī)房靜電地板以下是連通的，墻體上端設(shè)有百葉窗，對(duì)存放設(shè)備兩列機(jī)柜之間采取了封閉措施（冷通道），精密空調(diào)輸送的冷空氣通過(guò)風(fēng)道進(jìn)入到存放設(shè)備的機(jī)房后，從冷通道專用靜電地板的鏤空孔從下向上進(jìn)入封閉冷通道，接著冷空氣因?yàn)槲M(jìn)入設(shè)備前端，對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫散熱，設(shè)備后端排出熱空氣，通過(guò)墻體上端的百葉窗進(jìn)入專用風(fēng)道排出室外。

筆者發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題是對(duì)冷空氣封閉不徹底。一是機(jī)柜內(nèi)沒(méi)有存放設(shè)備的U部分是空缺的，設(shè)備后端產(chǎn)生的熱空氣會(huì)因吸力流動(dòng)至設(shè)備前端，存在冷、熱空氣混合的問(wèn)題；二是從精密空調(diào)房間輸送過(guò)來(lái)的冷空氣不僅輸送到冷通道專用靜電地板（鏤空）正下方，因?yàn)楹椭車鷽](méi)有隔斷，冷空氣也會(huì)溢出至非發(fā)熱位置和空間，存在明顯的浪費(fèi)冷空氣現(xiàn)象。

經(jīng)對(duì)了解到問(wèn)題的分析，認(rèn)為精密空調(diào)輸送的冷空氣以地板下送風(fēng)的方式進(jìn)入到存放設(shè)備的機(jī)房后，只有部分用于發(fā)熱設(shè)備的散熱降溫，其他的冷空氣由于沒(méi)有密封溢出至非發(fā)熱位置和空間，導(dǎo)致存放設(shè)備的機(jī)房冷空氣使用量大大增加，進(jìn)而精密空調(diào)負(fù)荷大，需要長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度地運(yùn)行。制冷系統(tǒng)本身能耗大，由于制冷系統(tǒng)本身在整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的能耗占比高（約45%），在機(jī)房設(shè)備實(shí)際功率一定的條件下，整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)行PUE也就居高不下。另外，由于機(jī)柜的空缺U部分沒(méi)有安裝逆避氣流盲板（以下簡(jiǎn)稱“盲板”），從設(shè)備后端排出的熱空氣，因?yàn)樵O(shè)備前端的吸力，被重新吸入至設(shè)備中，在設(shè)備前端進(jìn)氣口，冷空氣和熱空氣混合進(jìn)入設(shè)備。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，這類熱空氣再循環(huán)至設(shè)備，嚴(yán)重情況下，會(huì)導(dǎo)致機(jī)柜內(nèi)設(shè)備溫度整體上升約5~7℃，大幅度地降低了冷空氣的使用效率，降低了冷卻性能，也會(huì)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生明顯影響。

根據(jù)上述分析，筆者對(duì)本案例機(jī)房進(jìn)行節(jié)能綠色化改造，達(dá)到降低能耗、提升能效的目的。主要是采取兩個(gè)措施：一是在機(jī)柜空缺的U部分安裝機(jī)柜盲板，通過(guò)盲板安裝，熱空氣從設(shè)備后端排出后，因盲板提供了屏障功能，截?cái)嗔藷峥諝饬鲃?dòng)到設(shè)備進(jìn)氣口的路徑，避免了設(shè)備溫度因此提高的問(wèn)題，起到了提升制冷效果的作用；二是對(duì)從精密空調(diào)地板下方輸送過(guò)來(lái)的冷空氣進(jìn)行隔離，在封閉冷通道對(duì)應(yīng)的靜電地板下方安裝豎直擋板，讓冷空氣僅在封閉冷通道位置靜電地板正下方的空間流動(dòng)，不會(huì)發(fā)散溢出到地板下方其他部分，可以大大降低機(jī)房冷空氣總量的需求，降低了制冷系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，也就減少了制冷系統(tǒng)運(yùn)行能耗。因?yàn)橹评湎到y(tǒng)能耗在機(jī)房整個(gè)能耗中占比高，因此機(jī)房的整體能耗降低了。通過(guò)對(duì)改造后的機(jī)房實(shí)測(cè)，運(yùn)行PUE降至1.4以下，該機(jī)房節(jié)能綠色化改造取得了預(yù)期效果。

按照國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的要求，為了進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心機(jī)房的能效，降低其能耗，對(duì)高能耗的老舊數(shù)據(jù)中心機(jī)房的節(jié)能綠色化改造勢(shì)在必行。本案例數(shù)據(jù)中心機(jī)房面臨的高能耗問(wèn)題具有普遍性，通過(guò)節(jié)能綠色化改造方案，取得了良好效果，對(duì)機(jī)房管理者能夠起到啟發(fā)思路和借鑒作用。

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

本文標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心高能耗老舊機(jī)房節(jié)能改造案例

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