淺析(xi)中小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)降(jiang)低(di)能(neng)耗的(de)方(fang)法

安(an)科瑞電(dian)氣股(gu)份(fen)有(you)限公(gong)司 上海(hai)嘉定(ding)201801

摘要(yao)：隨(sui)著(zhe)我(wo)國(guo)互聯網以(yi)及計算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)的(de)不斷發(fa)展(zhan)，相關(guan)網(wang)絡業(ye)務(wu)量(liang)呈(cheng)現(xian)快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)的(de)態勢。其中，作為承載網絡業務(wu)量的(de)重要(yao)物(wu)理(li)載(zai)體(ti)，數(shu)據中心機(ji)房(fang)的(de)能(neng)耗問題成(cheng)為制約(yue)其發(fa)展(zhan)的(de)關鍵(jian)因素。對(dui)於中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)而言，其不僅需(xu)要(yao)負(fu)責(ze)業(ye)務(wu)的(de)傳輸任(ren)務，而且對於相關(guan)網(wang)絡服務運(yun)營(ying)的(de)可靠性有(you)著更為嚴格(ge)的(de)要(yao)求(qiu)。與(yu)此(ci)同(tong)時，隨著(zhe)中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)興建的(de)規模與(yu)數(shu)量逐步提(ti)升(sheng)，內部(bu)相關(guan)設(she)備(bei)的(de)數量(liang)以及其所存(cun)儲的(de)數據體(ti)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，從而導(dao)致熱(re)源增(zeng)多，給(gei)運(yun)營(ying)維護(hu)以及數據中心建設部門(men)提(ti)出了新的(de)挑戰。鑒(jian)於此(ci)，本文(wen)將對(dui)中小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)降(jiang)低(di)能(neng)耗的(de)方(fang)法進(jin)行研究。

關鍵(jian)詞：中小(xiao)型數(shu)據中心；機(ji)房(fang)；降(jiang)低(di)能(neng)耗；方(fang)法

1.1顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)數據中心機(ji)房(fang)運(yun)營(ying)支出

    在(zai)計(ji)算(suan)數據中心機(ji)房(fang)運(yun)營(ying)支出過(guo)程中(zhong)發(fa)現(xian)，通(tong)風(feng)以及(ji)制冷(leng)等(deng)設備(bei)的(de)運(yun)營(ying)成本占(zhan)總(zong)體(ti)成(cheng)本支(zhi)出的(de)比重較高。通(tong)常來(lai)講(jiang)，數(shu)據中心機(ji)房(fang)在(zai)運(yun)營(ying)過程(cheng)中，對於機(ji)房(fang)中(zhong)的(de)溫度(du)有(you)著比較嚴格(ge)的(de)定義，所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)通(tong)風(feng)以及(ji)制冷(leng)設(she)備(bei)長(chang)時間的(de)工作來保證(zheng)溫度在(zai)合理範圍(wei)之(zhi)中(zhong)，從而導(dao)致相關(guan)運(yun)營(ying)支出增(zeng)加(jia)。然而，對於傳(chuan)統(tong)數據中心機(ji)房(fang)而言，通(tong)風(feng)與(yu)制(zhi)冷(leng)設(she)備(bei)的(de)管(guan)理模式(shi)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)精(jing)細化管(guan)理的(de)要(yao)求(qiu)，粗(cu)放(fang)式(shi)管(guan)理模式(shi)更為常見(jian)，並(bing)且不僅達(da)不到良(liang)好(hao)的(de)制冷(leng)效(xiao)果(guo)，而且會導(dao)致局部溫(wen)度出現(xian)上升(sheng)，上述(shu)問題均(jun)會引(yin)發(fa)數(shu)據中心機(ji)房(fang)運(yun)營(ying)以及(ji)維護支出的(de)逐步(bu)上升(sheng)，進而為企業增(zeng)加(jia)了壹(yi)定的(de)經(jing)濟負(fu)擔。隨(sui)著現(xian)代化節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)運(yun)而生(sheng)，其不僅可(ke)以(yi)完成數(shu)據中心的(de)降(jiang)溫(wen)工作，而且在(zai)降(jiang)溫(wen)的(de)正確性(xing)以(yi)及針對(dui)性(xing)方(fang)面(mian)有(you)著很(hen)大(da)的(de)提升(sheng)，從而有(you)助(zhu)於在(zai)提(ti)升(sheng)制冷(leng)與(yu)通(tong)風(feng)效(xiao)率(lv)的(de)同時，降(jiang)低(di)能(neng)源(yuan)的(de)消(xiao)耗，進而有(you)效(xiao)的(de)降(jiang)低(di)企業(ye)運(yun)營(ying)中小(xiao)型數(shu)據中心的(de)運(yun)營(ying)支出。

1.2能(neng)夠(gou)保障數(shu)據中心機(ji)房(fang)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)

    交(jiao)換機(ji)、服務器(qi)以及(ji)存(cun)儲設備(bei)等是中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)中(zhong)的(de)主要(yao)組(zu)成(cheng)部分，並且相關(guan)設(she)備(bei)的(de)性能(neng)會隨著機(ji)房(fang)內(nei)溫度(du)的(de)上升(sheng)而顯著(zhu)下降(jiang)，從而對數(shu)據中心機(ji)房(fang)的(de)運(yun)轉(zhuan)效(xiao)率(lv)有(you)著很(hen)大(da)的(de)負面(mian)作用，並且隨著(zhe)機(ji)房(fang)內(nei)部溫(wen)度(du)的(de)逐步(bu)提升(sheng)，甚至會導(dao)致相關(guan)設(she)備(bei)出現(xian)損壞(huai)，從而影(ying)響其工作年限。因此(ci)，隨(sui)著新型節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)的(de)逐步(bu)應(ying)用，可(ke)以更加(jia)正(zheng)確控(kong)制(zhi)數據中心機(ji)房(fang)內(nei)部的(de)溫度(du)以及氣流，從而有(you)效(xiao)的(de)將溫(wen)度保持在(zai)合適的(de)範圍(wei)當中(zhong)，避(bi)免過熱(re)問題的(de)出現(xian)，從而在(zai)降(jiang)低(di)機(ji)房(fang)能(neng)耗的(de)同時，有(you)助(zhu)於提(ti)升(sheng)數據中心機(ji)房(fang)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)。

2.1空(kong)調(tiao)系統(tong)節能(neng)改(gai)造(zao)

    在(zai)對(dui)空(kong)調(tiao)系統(tong)節能(neng)改(gai)造(zao)過程(cheng)中(zhong)，需(xu)要(yao)首(shou)先了解與(yu)掌握中小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)的(de)運(yun)營(ying)特點，從而有(you)助(zhu)於制(zhi)定更為科學合理的(de)改(gai)造(zao)方(fang)案(an)。其中，在(zai)改(gai)造(zao)空(kong)調(tiao)系統(tong)時，應(ying)對機(ji)房(fang)的(de)負荷(he)特點進(jin)行細致的(de)研究，以便(bian)更有(you)效(xiao)的(de)對節(jie)能(neng)改(gai)造(zao)方(fang)案(an)進行評估(gu)，使(shi)其更具性(xing)價(jia)比。此(ci)外，鑒(jian)於數(shu)據中心機(ji)房(fang)中(zhong)相關(guan)電(dian)子設備(bei)較多，所以(yi)對空(kong)調(tiao)的(de)環境(jing)控制(zhi)有(you)著更為嚴格(ge)的(de)要(yao)求(qiu)，即(ji)：（1）對(dui)機(ji)房(fang)內(nei)的(de)溫濕度以(yi)及(ji)潔凈(jing)度有(you)著更嚴格(ge)的(de)要(yao)求(qiu)。為了給(gei)數(shu)據中心機(ji)房(fang)中(zhong)的(de)相關(guan)電(dian)子設備(bei)營(ying)造(zao)更加(jia)安(an)全(quan)、可靠的(de)環境(jing)，需(xu)要(yao)確保機(ji)房(fang)內(nei)部的(de)溫度(du)、濕度以(yi)及(ji)潔凈(jing)度等應(ying)滿足電(dian)子產品(pin)工作的(de)要(yao)求(qiu)。（2）機(ji)房(fang)內(nei)部電(dian)子設備(bei)擺放(fang)位(wei)置較(jiao)為密(mi)集，在(zai)壹(yi)定程度上提(ti)升(sheng)了發(fa)熱(re)密(mi)度，並且其始終(zhong)處(chu)於工(gong)作狀(zhuang)態，所以(yi)要(yao)求(qiu)機(ji)房(fang)內(nei)的(de)冷(leng)負(fu)荷(he)應(ying)保持相對(dui)不變的(de)狀(zhuang)態，因此(ci)全(quan)年供(gong)冷(leng)就(jiu)顯得十分(fen)重要(yao)。此(ci)外，數(shu)據中心機(ji)房(fang)具有(you)較高(gao)的(de)顯熱(re)比。對於數(shu)據中心機(ji)房(fang)而言，其通(tong)常具有(you)良(liang)好(hao)的(de)結(jie)構密(mi)閉性，並(bing)且由於人(ren)員在(zai)機(ji)房(fang)內(nei)部活動有(you)限，導(dao)致顯(xian)熱比有(you)著顯(xian)著(zhu)提升(sheng)，所以(yi)機(ji)房(fang)空(kong)調(tiao)主要(yao)的(de)工作目的(de)便(bian)是制(zhi)冷(leng)降(jiang)溫(wen)。在(zai)全(quan)面了解數(shu)據中心機(ji)房(fang)的(de)負荷(he)特點之(zhi)後(hou)，還應(ying)積(ji)極(ji)掌握當地(di)的(de)有(you)關氣象(xiang)數據，以便(bian)對自然冷(leng)源(yuan)的(de)節能(neng)性(xing)進(jin)行(xing)對(dui)比分析(xi)。對於冬(dong)季溫度(du)較低(di)的(de)區域而言，可(ke)在(zai)冬(dong)季充(chong)分利用(yong)自然冷(leng)源(yuan)來對(dui)機(ji)房(fang)溫(wen)度進(jin)行(xing)調節(jie)，而在(zai)自然冷(leng)源(yuan)有(you)限的(de)區域當中(zhong)，可(ke)通(tong)過設(she)備(bei)本身(shen)的(de)換熱(re)以及控制工作效(xiao)率(lv)來(lai)實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)改(gai)造(zao)的(de)目的(de)。

    待分(fen)析節能(neng)改(gai)造(zao)項目的(de)實(shi)際特點後(hou)，便(bian)需(xu)要(yao)開(kai)始(shi)認(ren)真選擇各類空(kong)調(tiao)系統(tong)節能(neng)改(gai)造(zao)方(fang)案(an)。其中，室(shi)內(nei)、水(shui)側(ce)與(yu)風(feng)側是(shi)不同節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)主(zhu)要(yao)的(de)關註(zhu)點。對於風(feng)側改(gai)造(zao)而言，其主要(yao)具有(you)熱管(guan)換熱器(qi)接(jie)入(ru)、風(feng)冷(leng)式(shi)機(ji)組(zu)接(jie)入(ru)以(yi)及(ji)新風(feng)直(zhi)接(jie)引(yin)入(ru)等(deng)技(ji)術(shu)形(xing)式(shi)。新風(feng)直(zhi)接(jie)引(yin)入(ru)在(zai)引(yin)用(yong)自然冷(leng)源(yuan)時有(you)著較(jiao)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)，但(dan)為了避(bi)免機(ji)房(fang)進(jin)行沙(sha)塵(chen)等顆粒(li)，需(xu)要(yao)采用(yong)積(ji)極(ji)的(de)措施(shi)來對控制進行(xing)過(guo)濾(lv)。風(feng)冷(leng)式(shi)機(ji)組(zu)在(zai)技(ji)術(shu)方(fang)面(mian)更為成熟，其通(tong)過室(shi)內(nei)冷(leng)凝器與(yu)室(shi)外空(kong)冷(leng)蒸(zheng)發(fa)器(qi)來進行冷(leng)量(liang)的(de)傳輸，但(dan)是存(cun)在(zai)室(shi)外蒸(zheng)發(fa)器(qi)側排熱容(rong)易堆積(ji)的(de)問題。熱(re)管(guan)換熱器(qi)接(jie)入(ru)機(ji)組(zu)盡(jin)管(guan)換熱效(xiao)率(lv)低(di)於新風(feng)直(zhi)接(jie)引(yin)入(ru)，但(dan)是其可以(yi)顯著(zhu)降(jiang)低(di)系統(tong)的(de)能(neng)耗，具有(you)不錯的(de)應(ying)用前(qian)景(jing)。

2.2機(ji)房(fang)類型及(ji)建立相互隔(ge)離的(de)冷(leng)熱(re)通(tong)道方(fang)法

    對(dui)於傳(chuan)統(tong)數據中心機(ji)房(fang)的(de)設計(ji)而言，其區域劃分通(tong)常按(an)設備(bei)類型以(yi)及機(ji)房(fang)間(jian)的(de)實(shi)際用途(tu)進行劃分。即壹類按(an)照主(zhu)機(ji)房(fang)和(he)工作區機(ji)房(fang)進(jin)行劃分，另(ling)壹類則(ze)是(shi)按(an)照主(zhu)次(ci)區進(jin)行(xing)劃分。此(ci)外，假(jia)設不可將(jiang)主(zhu)次(ci)機(ji)房(fang)進(jin)行區分(fen)，則(ze)需(xu)要(yao)采用(yong)物(wu)理隔(ge)離的(de)方(fang)式(shi)來(lai)講兩(liang)個(ge)機(ji)房(fang)進(jin)行分(fen)割(ge)，並且保持彼(bi)此(ci)之(zhi)間(jian)難以進行通(tong)風(feng)。另(ling)外，對(dui)於主(zhu)機(ji)房(fang)而言，其通(tong)常需(xu)要(yao)設(she)置較(jiao)多能(neng)耗大(da)以及(ji)功(gong)率(lv)大(da)的(de)設備(bei)，並且考(kao)慮未(wei)來機(ji)房(fang)的(de)發(fa)展(zhan)，應(ying)規定(ding)機(ji)櫃(gui)類型在(zai)主(zhu)機(ji)房(fang)應(ying)統(tong)壹設(she)置，而且為了建(jian)立有(you)效(xiao)的(de)冷(leng)通(tong)道，機(ji)櫃(gui)應(ying)按(an)照背(bei)對背(bei)、面對(dui)面的(de)規則(ze)進行擺放(fang)，確保冷(leng)通(tong)道彼(bi)此(ci)之(zhi)間(jian)的(de)間距應(ying)大(da)於2米，從而有(you)效(xiao)保證(zheng)冷(leng)氣溫(wen)度可(ke)以長(chang)時間留(liu)存於機(ji)房(fang)當中(zhong)，達(da)到(dao)降(jiang)低(di)能(neng)耗的(de)目的(de)。

2.3合理的(de)提高(gao)機(ji)房(fang)溫(wen)度節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)

    隨(sui)著(zhe)科學技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)的(de)不斷提(ti)升(sheng)，目前(qian)電(dian)子設備(bei)的(de)可靠性與(yu)穩(wen)定性有(you)著大(da)幅度(du)的(de)提升(sheng)，並且通(tong)常機(ji)房(fang)中(zhong)的(de)電子設備(bei)可以在(zai)10℃～30℃之(zhi)間(jian)保持穩(wen)定的(de)工作狀(zhuang)態。與(yu)此(ci)同(tong)時，為了避(bi)免靜電(dian)對(dui)設備(bei)的(de)運(yun)行(xing)產生(sheng)幹擾，通(tong)常需(xu)要(yao)將(jiang)機(ji)房(fang)的(de)濕度控(kong)制(zhi)在(zai)50%左(zuo)右。由此(ci)可(ke)見，空(kong)調(tiao)的(de)送風(feng)溫度(du)可以(yi)適當提(ti)升(sheng)，確保其在(zai)相關(guan)電(dian)子設備(bei)的(de)安(an)全(quan)工作範圍(wei)即(ji)可，並且空(kong)調(tiao)溫度(du)每提(ti)升(sheng)1℃，則可(ke)節約(yue)2.5%的(de)用電(dian)支出，而且會顯著提升(sheng)空(kong)調(tiao)系統(tong)的(de)制冷(leng)能(neng)力(li)。因此(ci)，以(yi)滿足機(ji)房(fang)內(nei)相關(guan)設(she)備(bei)的(de)工作狀(zhuang)態為前(qian)提(ti)，適當提(ti)升(sheng)空(kong)調(tiao)系統(tong)送風(feng)溫度(du)可以(yi)有(you)效(xiao)的(de)降(jiang)低(di)能(neng)耗需(xu)求(qiu)。

3.1概(gai)述(shu)

    建立高效(xiao)的(de)能(neng)耗監測(ce)管(guan)理系統(tong)，對建(jian)築各(ge)類耗能(neng)設(she)備(bei)能(neng)耗數據進行實(shi)時測(ce)量(liang)，對(dui)采集(ji)數(shu)據進行統(tong)計和(he)分析(xi)。能(neng)夠(gou)合理的(de)確定(ding)各(ge)區域建築能(neng)耗經(jing)濟指(zhi)標及(ji)績(ji)效(xiao)考(kao)核指(zhi)標，發(fa)現(xian)能(neng)源(yuan)使(shi)用規(gui)律(lv)和(he)能(neng)源(yuan)浪費(fei)情(qing)況，提高人(ren)員主(zhu)動節能(neng)的(de)意(yi)識(shi)。

    ①　搭建(jian)數據中心智(zhi)慧能(neng)源(yuan)管(guan)理系統(tong)的(de)基本框(kuang)架(jia)，對各(ge)個(ge)用(yong)能(neng)環節進行實(shi)時監測(ce)；

    ②　排(pai)碳數據化：通(tong)過系(xi)統(tong)可實(shi)現(xian)建(jian)築單(dan)位(wei)內人(ren)均(jun)能(neng)耗分析（包(bao)括水(shui)、電、能(neng)量(liang)），實(shi)現(xian)低(di)碳辦(ban)公(gong)數(shu)據化；

    ③　區域能(neng)效(xiao)比：實(shi)現(xian)建(jian)築單(dan)位(wei)內區域能(neng)耗對比，方(fang)便(bian)能(neng)耗考(kao)核；

    ④　同期能(neng)效(xiao)比：實(shi)現(xian)同(tong)年、同期、同壹(yi)區域能(neng)耗對比，方(fang)便(bian)節能(neng)數(shu)據分析；

    ⑤　能(neng)耗評估(gu)管(guan)理：按(an)照能(neng)源(yuan)消(xiao)耗定額標準(zhun)約(yue)束(shu)值(zhi)、標準(zhun)值(zhi)、引(yin)導(dao)值(zhi)進行分(fen)析(xi)單(dan)位(wei)面積(ji)能(neng)耗和(he)人均(jun)能(neng)耗指(zhi)標；

    ⑥　能(neng)耗競爭(zheng)排(pai)名(ming)：各個(ge)功(gong)能(neng)區能(neng)耗對比，實(shi)現(xian)能(neng)耗排名(ming)，增(zeng)強(qiang)工(gong)作人員的(de)節能(neng)意(yi)識(shi)；

    ⑦　對能(neng)耗的(de)使(shi)用數(shu)據進行綜合的(de)分析(xi)、統(tong)計、打(da)印(yin)和(he)查(zha)詢(xun)等功(gong)能(neng)，並(bing)根(gen)據能(neng)耗監測(ce)管(guan)理系統(tong)的(de)需(xu)要(yao)可(ke)選(xuan)擇(ze)不同樣(yang)式(shi)報表(biao)的(de)打印(yin)。為能(neng)耗運(yun)營(ying)管(guan)理部門(men)提(ti)供(gong)可靠的(de)依據；

    ⑧　能(neng)耗數據采集(ji)，隨(sui)時查(zha)詢(xun)，並根(gen)據采集(ji)數(shu)據進行統(tong)計分(fen)析(xi)，監(jian)測(ce)異常能(neng)源(yuan)用(yong)量(liang)，對(dui)能(neng)源(yuan)智(zhi)能(neng)儀表(biao)故障進行報警，提高(gao)系統(tong)信息化、自動化水(shui)平(ping)。

3.2平(ping)臺部署(shu)硬件選型

    由此(ci)可(ke)見，為了中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)可(ke)以穩(wen)定、長(chang)期的(de)運(yun)轉(zhuan)，降(jiang)低(di)中小(xiao)型數(shu)據中心能(neng)耗支出成(cheng)本，需(xu)要(yao)在(zai)中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心設計與(yu)規(gui)劃過程中采用(yong)采用(yong)合理的(de)氣流組(zu)織(zhi)設計、綠色(se)節(jie)能(neng)的(de)機(ji)房(fang)產品(pin)，並采用(yong)先進(jin)的(de)方(fang)法來(lai)對機(ji)房(fang)運(yun)行(xing)的(de)能(neng)耗進行控制(zhi)。這不僅有(you)助(zhu)於提(ti)升(sheng)中小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)運(yun)行(xing)的(de)經(jing)濟性(xing)和(he)實(shi)用性，而且對於中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)未(wei)來的(de)發(fa)展(zhan)規劃有(you)著積(ji)極(ji)的(de)意(yi)義。

［1］徐(xu)琛.中(zhong)小(xiao)型數(shu)據中心機(ji)房(fang)降(jiang)低(di)能(neng)耗的(de)方(fang)法研究.航天(tian)科工廣(guang)信智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)有(you)限公(gong)司，浙(zhe)江(jiang)杭州(zhou)310015

［2］陳(chen)龍泉(quan),王歡.基於基站(zhan)機(ji)房(fang)的(de)能(neng)耗數據采集(ji)與(yu)分(fen)析[J].計測(ce)技(ji)術(shu)，2016,(4):5-10.

［3］安(an)科瑞企(qi)業(ye)微(wei)電網設計與(yu)應(ying)用手冊(ce)2022.5版(ban).