數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)的節(jié)能措施探討

陳萱

身份證號(hào)碼：43090319870216331X

摘要：二十一世紀(jì)人類社會(huì)正在逐步進(jìn)入信息時(shí)代，各行各業(yè)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模越來越大。但隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大，服務(wù)器發(fā)熱密度越來越高，數(shù)據(jù)中心能耗問題日益突出。數(shù)據(jù)中心中暖通系統(tǒng)能耗占據(jù)著較大比例，暖通系統(tǒng)節(jié)能刻不容緩。西方發(fā)達(dá)國家中暖通系統(tǒng)僅占社會(huì)總能耗的百分之十五左右，而在我國暖通系統(tǒng)能耗卻占社會(huì)總能耗的百分之三十，可見暖通系統(tǒng)節(jié)能的必要性。本文將針對數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)的節(jié)能措施展開研究和分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；暖通系統(tǒng)；節(jié)能措施

引言

新時(shí)代背景下，社會(huì)信息化程度越來越高，人們對數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的需求越來越大，數(shù)據(jù)中心應(yīng)運(yùn)而生。近幾年，我國許多企業(yè)進(jìn)行了數(shù)據(jù)中心建設(shè)，數(shù)據(jù)中心進(jìn)入快速增長期。暖通系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心工程建設(shè)中占據(jù)著重要位置，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)處理設(shè)備冷卻的重任，是保障數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，但也是數(shù)據(jù)中心主要能耗設(shè)施，高能耗無疑造成了能源浪費(fèi)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本，暖通系統(tǒng)節(jié)能勢在必行。

一、數(shù)據(jù)中心對環(huán)境的要求

數(shù)據(jù)中心是一整套極其復(fù)雜的設(shè)施，可用來在INTERNET網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、存儲(chǔ)、加工、處理、計(jì)算、展示數(shù)據(jù)信息，通常用來處理商業(yè)或組織數(shù)據(jù)[1]。數(shù)據(jù)中心需建立在一定硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通常由多個(gè)主機(jī)構(gòu)成，每個(gè)主機(jī)運(yùn)行一個(gè)單一構(gòu)件。這些構(gòu)件對室內(nèi)環(huán)境有著較高要求，腐蝕氣體或不潔凈氣體吸入機(jī)房會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行[2]。此外，溫度與濕度的控制也非常重要，必須嚴(yán)格控制，如機(jī)房內(nèi)溫度過高，主機(jī)設(shè)備將出現(xiàn)死機(jī)、重啟等現(xiàn)象。若空氣潮濕，易引起設(shè)備的金屬部件和插接件管部件產(chǎn)生銹蝕，嚴(yán)重時(shí)還可造成電路短路。數(shù)據(jù)中心具體環(huán)境要求如表1。而暖通系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的溫度、濕度、設(shè)備冷卻的主要手段。但暖通系統(tǒng)也是數(shù)據(jù)中心耗能大項(xiàng)，數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)節(jié)能值得研究。

表1 主機(jī)房的環(huán)境要求

A級(jí) B級(jí) 正常范圍

溫度 23 ±2℃ 20±2℃ 18-25℃

濕度 45%-65% 40%-70% 40%-60%

溫度變化率

送風(fēng)溫差 <5℃/h 并不得結(jié)露

4～6℃ <10℃/h 并不得結(jié)露

4～6℃

6～8℃

二、數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)能耗影響因素分析

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心每年每平方英尺能源成本是普通辦公室的十倍，其中暖通系統(tǒng)能耗最大，可見暖通系統(tǒng)能耗的嚴(yán)重性[3]。導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)能耗高的因素有很多。首先，從新風(fēng)處理角度來看。一些數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，忽視了對自然因素的利用，不能新風(fēng)處理能耗大，且處理效果不理想，導(dǎo)致新風(fēng)處理過程中能耗問題突出，暖通系統(tǒng)圖（如圖1）。此外，一些數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)大、設(shè)備增多，卻沒有合組織氣流，結(jié)果造成冷風(fēng)與服務(wù)器的熱風(fēng)混在一起，嚴(yán)重制約了暖通系統(tǒng)功能發(fā)揮，導(dǎo)致能耗嚴(yán)重，更給設(shè)備運(yùn)行造成了不利影響[4]。另一方面，一些數(shù)據(jù)中心缺乏相應(yīng)管理制度，沒有設(shè)置隔離門，造成數(shù)據(jù)中心與外界空氣環(huán)境交換過于頻繁，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心內(nèi)部濕度、溫度與實(shí)際需求偏差較大，就會(huì)加大暖通系統(tǒng)整體能耗，更會(huì)影響溫度、濕度調(diào)節(jié)的效果與效率。此外，很多數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)控制技術(shù)存在問題，缺乏對節(jié)能問題的考慮，缺少對變頻技術(shù)和智能控制技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致整個(gè)暖通系統(tǒng)控制十分不靈活，導(dǎo)致溫濕度調(diào)節(jié)效果十分不理想。

圖1暖通系統(tǒng)圖

三、數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)節(jié)能的措施

通過前文的分析，不難看出數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)節(jié)能的重要性和必要性。下面通過幾點(diǎn)來分析數(shù)據(jù)中心工程暖通系統(tǒng)節(jié)能的措施。

（一）合理的氣流組織

通過前文對數(shù)據(jù)中心環(huán)境要求的分析，可以知道數(shù)據(jù)中心主機(jī)房對環(huán)境的潔凈度及溫濕度都有較高要求，主機(jī)房內(nèi)必須要進(jìn)行新風(fēng)換氣。在夏季時(shí)新風(fēng)處理比較簡單，只需進(jìn)行簡單的除濕即可。而在冬季，室外溫度較低，且空氣含濕量低于室內(nèi)空氣含濕量，空氣處理中既要加濕又要加熱，而當(dāng)前的加熱加濕方式顯然會(huì)造成能源利用的不合理。因此，新風(fēng)處理可考慮采用換熱機(jī)組，利用機(jī)房內(nèi)的回風(fēng)加熱新風(fēng)，不僅降低了新風(fēng)加熱能耗，同時(shí)減少了末端空調(diào)風(fēng)機(jī)能耗。另一方面，為了使暖通系統(tǒng)性能得到更好的發(fā)揮，避免冷熱風(fēng)混合，氣流組織設(shè)計(jì)中單機(jī)柜熱密度若在5KW以下，可設(shè)冷熱通道。若在5KW以上，可考慮設(shè)置封閉式冷熱通道。目前國內(nèi)大多采用的是封閉冷通道，但工程中如果對送風(fēng)溫度有一定要求，可采用封閉熱通道。封閉通道能夠降低機(jī)柜的漏風(fēng)率，最大限度的優(yōu)化氣流組織，有效降低能耗。此外，應(yīng)設(shè)置隔離門，減少室內(nèi)外空氣的對流。

（二）加強(qiáng)對變頻技術(shù)的應(yīng)用

目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的主流暖通系統(tǒng)控制技術(shù)分為兩大類：第一類是定頻技術(shù)，第二類是變頻技術(shù)。由于定頻控制技術(shù)下，冷凍泵需要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以維持設(shè)置溫濕度，所以運(yùn)行中能耗問題突出。而變頻控制技術(shù)下，利用了智能控制和感應(yīng)技術(shù)，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際溫濕度來自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，進(jìn)行低能耗運(yùn)行，以降低整體運(yùn)行能耗。且這種控制技術(shù)控制精度大，能源利用率高，能夠有效降低暖通系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，解決能耗問題。因此，數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)應(yīng)積極推廣和應(yīng)用變頻控制技術(shù)。例如，深圳科士達(dá)在二零一一建設(shè)的數(shù)據(jù)中心，就應(yīng)用了變頻控制技術(shù)，數(shù)據(jù)中心整體能力下降了百分之二十二，運(yùn)行成本降低百分之十三，節(jié)能效果大大提升，溫控、濕控效果明顯改善，控制準(zhǔn)確性明顯提高，科士達(dá)數(shù)據(jù)中心被評(píng)為最佳節(jié)能數(shù)據(jù)中心。

四、結(jié)語

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)離不開對暖通系統(tǒng)的應(yīng)用，但暖通系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的主要能源設(shè)施，能耗問題十分突出。高能耗不降會(huì)造成資源浪費(fèi)，增加暖通系統(tǒng)運(yùn)行成本，更會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，數(shù)據(jù)中心工程中暖通系統(tǒng)節(jié)能至關(guān)重要。暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須做好科學(xué)設(shè)計(jì)，考慮節(jié)能問題，積極融入新技術(shù)、新設(shè)備，以降低暖通系統(tǒng)能耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆軍威.區(qū)域供冷系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行與控制方法研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2014，13（11）：119-124.

[2]高東媛.新風(fēng)直接引入式數(shù)據(jù)中心空調(diào)輔助系統(tǒng)研究[D].河北工程大學(xué)，2013，05：190-192.

[3]馬明明.公共建筑空調(diào)系統(tǒng)改造與節(jié)能潛力的研究[D].重慶大學(xué)，2014，11：122-123.