某云數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)及運行調(diào)優(yōu)

馮瑞軍

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某云數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)及運行調(diào)優(yōu)

馮瑞軍

（北京世紀(jì)互聯(lián)寬帶數(shù)據(jù)中心有限公司 北京 100015）

概述了北京某大型云數(shù)據(jù)中心的基本情況和暖通空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)，深入分析了系統(tǒng)形式、設(shè)備選型配置、節(jié)能技術(shù)措施等；通過系統(tǒng)研究及設(shè)計數(shù)據(jù)測算，評估能效水平。在運行管理階段，理論分析結(jié)合運行經(jīng)驗對設(shè)計架構(gòu)及運行模式進(jìn)行了優(yōu)化。實現(xiàn)了系統(tǒng)架構(gòu)高穩(wěn)定性并極大提高了能效指標(biāo)，保障了云數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定高效運行。最后利用一個整運營年度運行數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗證了該項優(yōu)化改造的合理性。

云數(shù)據(jù)中心；空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)；管理策略優(yōu)化；節(jié)能降耗

0 引言

近年來，由于AI、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算等蓬勃發(fā)展，云數(shù)據(jù)中心處于高速發(fā)展階段。隨著中大型云數(shù)據(jù)中心的日益增多，作為重點用能單位，日益引起國家相關(guān)部門及社會高度關(guān)注，對已運營云數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能改造，對新建云數(shù)據(jù)中心提出更高的能效指標(biāo)及技術(shù)等級要求，成為行業(yè)及國家的政策鼓勵方向。云數(shù)據(jù)中心的能耗主要包括：IT能耗、暖通系統(tǒng)能耗、配電系統(tǒng)能耗[1]。作為云數(shù)據(jù)中心核心基礎(chǔ)設(shè)施的空調(diào)系統(tǒng)，其能耗在云數(shù)據(jù)中心總能耗中約占35%以上。在當(dāng)前能源短缺，電力資源日益緊缺的大環(huán)境下，提高空調(diào)系統(tǒng)的能效勢在必行。作為發(fā)展下一代綠色云數(shù)據(jù)中心的前提就是要在云數(shù)據(jù)中心全生命周期內(nèi)對節(jié)能降耗貫徹執(zhí)行。

規(guī)劃設(shè)計和運行管理是云數(shù)據(jù)中心全生命周期中最重要的兩個環(huán)節(jié)。規(guī)劃設(shè)計的水平直接影響著云數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)和能耗水平，運行管理的能力關(guān)系到設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)及進(jìn)一步超越。如何保證云數(shù)據(jù)中心在高可用性的前提下，以最高效的方式不間斷運行成為了暖通工程師的重大挑戰(zhàn)。本文以北京某云數(shù)據(jù)中心暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及采用的節(jié)能優(yōu)化措施為例進(jìn)行分析研究，并通過運行管理中的優(yōu)化調(diào)整完善了設(shè)計缺陷，提高了能效水平。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1.1 項目概述

該云數(shù)據(jù)中心建筑面積約為24000m2，地址在北京朝陽區(qū)某科技園，共6層，包含IT機(jī)房、空調(diào)間、高低壓配電室、UPS間、鋼瓶間、冷凍站、ECC、辦公區(qū)、接待大廳等功能區(qū)域。本文將該云數(shù)據(jù)中心5層（二期）作為研究對象進(jìn)行分析，4個IT模塊分別為501，502，503，504。其中501模塊的面積為450m2，502模塊的面積為515m2，503模塊的面積為500m2，504模塊的面積為576m2。中央空調(diào)處理設(shè)備、輔助設(shè)備及冷卻塔等所在的冷凍站，位于大樓屋頂。云數(shù)據(jù)中心機(jī)房模塊區(qū)域平面圖如圖1所示。

1.2 制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1.2.1 機(jī)房室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

根據(jù)設(shè)計規(guī)范GB50174規(guī)定，機(jī)房內(nèi)設(shè)計溫度為23±1℃，相對濕度為40%～80%。對于有冷熱通道劃分的，其冷通道溫度為18～25℃，濕度為40%～80%，熱通道溫度為28～32℃，濕度為40%～80%[1]。

圖1 云數(shù)據(jù)中心機(jī)房平面圖

1.2.2 冷負(fù)荷和風(fēng)量的計算

數(shù)據(jù)機(jī)房按照“整體國標(biāo)A級（滿足TIERⅢ），局部TIER IV”的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，機(jī)房模塊形式包括以下類型：

標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房模塊503和504，以標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜交付，單位面積功率為800W，模塊503面積為500，模塊504面積為576m2，布置于本次南側(cè)；

高可用機(jī)房模塊501，以白空間形式交付，單位面積功率2kW，機(jī)房使用面積為450m2，布置在本層北側(cè)。

高可用機(jī)房模塊502，以白空間形式交付，單位面積功率2.5kW，機(jī)房的使用面積為515m2，布置在本層北側(cè)。

IT設(shè)備組成主要為內(nèi)部計算設(shè)備及風(fēng)扇，其中約5%電力被風(fēng)扇消耗，其他電力都轉(zhuǎn)換為熱。在計算IT模塊負(fù)荷時，將整模塊耗電量作為制冷量基數(shù)，另外根據(jù)建筑面積和面積熱指標(biāo)估算得出建筑傳熱冷負(fù)荷（四個IT模塊面積依次為450，515，500，576m2），最終得出4個IT模塊的冷負(fù)荷依次為900，1287.5，400，461kW。在溫濕度參數(shù)等已定的情況下，根據(jù)公式計算出冷氣循環(huán)量。在此基礎(chǔ)上，考慮冗余以保證補(bǔ)充由于泄露、老化、衰減等造成的損失。

1.2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)方案

云數(shù)據(jù)中心暖通空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)方案的確定原則：首先滿足工藝參數(shù)要求、系統(tǒng)高可用性，其次采用先進(jìn)技術(shù)措施，最大化的節(jié)約TCO，找到可用性、成本及擴(kuò)展性的平衡點。

（1）氣流優(yōu)化及新風(fēng)供冷

IT模塊內(nèi)采用封閉冷通道模式，熱通道開放，IT機(jī)柜以面對面方式成列布置，冷通道上方設(shè)置鋼化玻璃隔斷，將冷、熱通道完全隔離[2]。

精密空調(diào)送風(fēng)到IT模塊內(nèi)防靜電地板下，機(jī)房內(nèi)防靜電地板下形成靜壓腔。在封閉冷通道內(nèi)，放置通風(fēng)地板，靜壓腔內(nèi)冷空氣通過通風(fēng)地板，送至每臺服務(wù)器機(jī)柜。每塊通風(fēng)地板配有調(diào)節(jié)裝置，可以人為或者自動調(diào)節(jié)每個風(fēng)口的送風(fēng)量，極限為開孔地板最大通風(fēng)量。由服務(wù)器機(jī)柜排除的熱空氣，依靠精密空調(diào)的動力，從機(jī)房內(nèi)上部空間回到精密空調(diào)回風(fēng)口。經(jīng)過精密空調(diào)處理后重新形成冷氣輸送到機(jī)房，完成循環(huán)過程。

室外新風(fēng)經(jīng)過風(fēng)側(cè)直接供冷機(jī)組處理后，通過連接的送風(fēng)管道輸送到末端，然后進(jìn)入精密空調(diào)。不同室外條件下，BMS系統(tǒng)自控判斷模式，并與冷水自控系統(tǒng)等聯(lián)動，可以實現(xiàn)補(bǔ)充新風(fēng)用途，更可利用室外自然冷源滿足低溫季節(jié)時室內(nèi)供冷需求。機(jī)房氣流分布如圖2所示。

圖2 機(jī)房氣流組織圖示

（2）設(shè)備配置

IT機(jī)房制冷采用精密空調(diào)機(jī)組，安裝于IT機(jī)房模塊對應(yīng)的精密空調(diào)室?？照{(diào)設(shè)備均為定制化產(chǎn)品，具備制冷及除濕功能，室內(nèi)加濕功能由專門配置的濕膜加濕機(jī)承擔(dān)。標(biāo)準(zhǔn)IT模塊（503模塊、504模塊），選用水冷型精密空調(diào)機(jī)組，根據(jù)設(shè)計溫度進(jìn)行定制化關(guān)鍵部件（主要是換熱盤管），每個IT模塊采用4+1冗余配置。高可用性的IT機(jī)房模塊（501模塊、502模塊），末端制冷選擇水冷型精密空調(diào)機(jī)組，根據(jù)冷凍水設(shè)計溫度進(jìn)行定制化關(guān)鍵部件（主要是換熱盤管），每個IT機(jī)房模塊采用4+2冗余配置，每個模塊設(shè)置兩臺風(fēng)冷機(jī)房專用空調(diào)機(jī)房作為獨立備份[2]。

設(shè)置針對云數(shù)據(jù)中心的風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)，設(shè)計最大承擔(dān)云數(shù)據(jù)中心30%的制冷負(fù)載。在空調(diào)間內(nèi)設(shè)置進(jìn)風(fēng)管道和排風(fēng)管道，并在云數(shù)據(jù)中心建筑樓頂配備空氣處理機(jī)組進(jìn)行新風(fēng)引入及處理，空氣處理機(jī)組自帶變頻控制系統(tǒng)及其他功能段。在室外溫度低于室內(nèi)設(shè)計溫度時，通過機(jī)組變頻控制系統(tǒng)實現(xiàn)風(fēng)側(cè)直接供冷自動調(diào)節(jié)[2]。

云數(shù)據(jù)中心的冷源采用螺桿式冷水機(jī)組提供冷凍水，設(shè)計參數(shù)供回水溫度10℃/16℃，其他輔助用房采用風(fēng)冷氟制冷空調(diào)。冷凍水系統(tǒng)主要服務(wù)2個常規(guī)密度模塊和1 個中密度高可用性模塊及1個高密度高可用模塊；氟制冷系統(tǒng)主要服務(wù)配電室、UPS室及電池間等輔助功能區(qū)。

云數(shù)據(jù)中心機(jī)房區(qū)冷負(fù)荷估算值約為3000kW，考慮冗余系數(shù)，總冷負(fù)荷為3300kW。依據(jù)設(shè)計手冊及廠家產(chǎn)品手冊，選用水冷螺桿式冷水機(jī)組3臺，單臺制冷量為500USRT。按照冷水機(jī)組與冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔一一對應(yīng)，并能通過閥門進(jìn)行切換，形成多種不同組合，另外冷卻塔選用開式冷卻塔，并將3套冷卻塔供回水管路用管道進(jìn)行連接，實現(xiàn)靈活配置及低溫季節(jié)最大化供冷。對應(yīng)每臺冷水機(jī)組，配置一臺1800kW的板式換熱器，實現(xiàn)低溫季節(jié)應(yīng)用水側(cè)自然冷卻功能。為了保證高可用性，根據(jù)GB50174A級機(jī)房對空調(diào)系統(tǒng)冗余要求，設(shè)置2+1的冗余配置，并將冷凍水、冷卻水管路設(shè)計為環(huán)形管路?；诖思軜?gòu)方案，可以實現(xiàn)分期部署，靈活配置，適應(yīng)客戶多樣性需求。

（3）免費冷源冷卻

表1 北京市氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù)（月均）

注：氣象站位置北緯39.8 ，東經(jīng)116.5 ，海拔54m。

暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要服務(wù)對象為IT設(shè)備，約占到90%以上。根據(jù)氣象數(shù)據(jù)的判斷，最大化利用自然冷源，減少高位電能的使用，是目前數(shù)據(jù)中心行業(yè)的主流節(jié)能思路，效果也是非常明顯的。通過分析所在地區(qū)的歷年氣象數(shù)據(jù)，本項目采用開式冷卻塔間接供冷的節(jié)能技術(shù)。設(shè)計在室外濕球溫度低于10℃時，部分使用室外自然冷源，濕球溫度低于4℃的時候開始全部使用自然冷源，完全依靠冷卻塔直接供冷承擔(dān)數(shù)據(jù)中心全部負(fù)荷。因項目實施地點位于北京，采用北京典型年氣候條件及實測氣溫數(shù)據(jù)為設(shè)計依據(jù)[3]。

水側(cè)自然冷卻功能，通過增加一臺水—水板式換熱器實現(xiàn)，以前在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，目前國內(nèi)外多數(shù)的數(shù)據(jù)中心都已經(jīng)采用該技術(shù)，架構(gòu)原理如圖3所示。

圖3 冷卻塔間接供冷原理圖

上述帶水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)能實現(xiàn)以下三種工作模式：

夏天使用機(jī)械制冷，通過電動閥控制板式換熱器不工作。

圖4 冷水機(jī)組供冷模式示意圖

冬天完全自然冷卻，機(jī)械制冷關(guān)閉，通過電動閥切除冷凍機(jī)組，使用板式換熱器工作。

圖5 板式換熱器（冷卻塔供冷）供冷模式示意圖

過度季節(jié)部分自然冷卻。板式換熱器和冷凍機(jī)組串聯(lián)，室外低溫冷卻水先在板式換熱器里與高溫冷凍水換熱一次，處理后的冷卻水和冷凍水再進(jìn)入冷凍機(jī)組。

圖6 板式換熱器（冷卻塔供冷）與冷水機(jī)組聯(lián)合供冷模式示意圖

由于室外氣溫在不斷的變化，上述三種工作方式也將根據(jù)氣溫變化，按照控制策略進(jìn)行模式轉(zhuǎn)化。系統(tǒng)管路上所有主要閥門采用電動閥（手動閥備份），所有采集儀表都為電子式，可自動采集并遠(yuǎn)程傳送，通過冷水自控系統(tǒng)按照最佳運行策略自動運行。

（4）空調(diào)系統(tǒng)的控制

精密空調(diào)自帶智能控制器，能夠自動控制機(jī)組本身的所有功能，并通過通訊接口將信息遠(yuǎn)傳給動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可以顯示精密空調(diào)的實時運行狀態(tài)，可以人工遠(yuǎn)程啟停、輪循等控制策略，也可以設(shè)定策略由系統(tǒng)自動控制單臺/多臺精密空調(diào)動作。高效冷水機(jī)組內(nèi)置控制器對壓縮機(jī)、冷凝器等進(jìn)行控制以實現(xiàn)機(jī)組的正常運行，PLC控制系統(tǒng)對空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的集中監(jiān)測控制。動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)用于采集室外溫濕度，空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，精密空調(diào)的運行數(shù)據(jù)，it模塊環(huán)境溫濕度，冷水自控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，控制精密空調(diào)運行、空氣處理系統(tǒng)運行。

2 云數(shù)據(jù)中心PUE

測量云數(shù)據(jù)中心的能耗指標(biāo)，主要采用綠色網(wǎng)格組織提出的PUE（Power Usage Effectiveness）。PUE是總能耗與IT能耗的比值，已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)[4]。本文所述項目IT供電容量為3500kW。若同等規(guī)模的IT容量，使用舊系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)手段，測算出的數(shù)據(jù)中心PUE超過1.7，這也基本反應(yīng)了國內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的能耗水平現(xiàn)狀。

基于本項目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用的先進(jìn)架構(gòu)設(shè)計，定量測算該云數(shù)據(jù)中心的能耗指標(biāo)。

表2 本項目設(shè)計PUE測算表

注：假設(shè)條件：（1）高壓計量表所含（不含辦公用電）；（2）冷凍水中央空調(diào)系統(tǒng)，使用自然冷卻技術(shù)（本項目）；（3）使用風(fēng)冷空調(diào)系統(tǒng)，或無自然冷卻技術(shù)（舊有架構(gòu)）；（4）關(guān)鍵設(shè)備為主流品牌型號；（5）機(jī)房滿負(fù)載。

假設(shè)機(jī)房滿載時，根據(jù)上述條件測算得出設(shè)計年均PUE為1.5，部分季節(jié)最佳PUE為1.35，遠(yuǎn)低于行業(yè)一般水平。

3 運行優(yōu)化及能效收益

本云數(shù)據(jù)中心采用的主要節(jié)能措施有BMS智能監(jiān)控系統(tǒng)、中央機(jī)房系統(tǒng)智能控制、水側(cè)自然冷卻技術(shù)（FREE COOLING）、風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)、冷熱通道隔離技術(shù)、一次泵變流量系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)帶變頻器、帶專利盤管的精密空調(diào)、EC風(fēng)機(jī)、高溫供冷技術(shù)等，并在運行階段引入機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，探索對數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)智能預(yù)測及控制的可行性。本文把風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)和水側(cè)自然冷卻技術(shù)作為重點，進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化效果分析和運行收益計算。

3.1 風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化

采用風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)時，空調(diào)系統(tǒng)耗能設(shè)備僅僅是機(jī)房空調(diào)和空氣處理機(jī)組。當(dāng)室外的氣象參數(shù)達(dá)到設(shè)計參數(shù)閾值時，數(shù)據(jù)中心空調(diào)的冷源可以采用室外的自然冷源。云數(shù)據(jù)中心將設(shè)置1套BMS系統(tǒng)作為中央控制系統(tǒng)控制云數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)所有相關(guān)設(shè)備、儀器儀表。室外的氣象參數(shù)值由風(fēng)側(cè)直接冷卻處理機(jī)組上的傳感器采集，中央控制系統(tǒng)逐時比對室內(nèi)外空氣參數(shù)，并根據(jù)比對結(jié)果，控制風(fēng)側(cè)直接冷卻處理機(jī)組的關(guān)鍵功能部件動作并反饋運行參數(shù)。基于設(shè)備銘牌參數(shù)，分析對比風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)和冷水機(jī)組系統(tǒng)的耗電量組成。采用風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)承擔(dān)部分供冷時，耗電量只包含了空氣處理機(jī)組的用電量和剩余熱負(fù)載的常規(guī)冷源耗電量；采用機(jī)械制冷時，耗電量包含2臺1500kW冷水機(jī)組、2臺冷凍水泵、2臺冷卻水泵、2套冷卻塔。表2提供了兩種系統(tǒng)同等供冷量情況下的功率對比。

表3 兩種系統(tǒng)設(shè)備功率統(tǒng)計

從表中可以明顯的看出，兩種系統(tǒng)運行時的功率情況差距非常大，使用風(fēng)側(cè)直接供冷系統(tǒng)是是中央冷水系統(tǒng)供冷功耗的25%左右，節(jié)能效果非常顯著。但是，由于北京地區(qū)空氣質(zhì)量問題，排除空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)天數(shù)，按照平均全年運行1個月估算，最大可節(jié)省電量為118080kWh。

3.2 水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

采用水側(cè)自然冷卻。盡量減少機(jī)械制冷的運行時間。按照原模式轉(zhuǎn)換溫度閾值，采用原有空調(diào)系統(tǒng)自控系統(tǒng)策略時，免費冷卻模式運行時間達(dá)到120天，聯(lián)合制冷冷卻模式約運行60多天。機(jī)械制冷運行時間為185天。

表4 北京地區(qū)實測氣溫數(shù)據(jù)

當(dāng)采用水冷自然冷卻系統(tǒng)時，耗電量主要是減少了制冷主機(jī)的耗電量，其他耗電量包含了冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔及其他輔助裝置。對比常規(guī)全年冷水主機(jī)制冷模式，按照原設(shè)計模式采用自然冷卻全年可以節(jié)省的能源約為1771200kWh。按照工業(yè)用電平均1元/kWh計算，可以節(jié)省多的電力成本為1771200元。相當(dāng)于本云數(shù)據(jù)中心一個月的總電力成本，節(jié)能效果已經(jīng)非常顯著。

通過理論分析和實際測試，在保障末端溫度穩(wěn)定的前提下，將機(jī)房內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為24℃，將冷凍水供回水溫度由原來的10℃/16℃調(diào)整為15℃/21℃。同時，調(diào)整了控制系統(tǒng)的控制邏輯及其他關(guān)鍵參數(shù)。例如。精密空調(diào)啟停邏輯，水泵、冷卻塔變頻邏輯等。完全自然冷卻時間變?yōu)榱?個月，部分自然冷卻時間增加為3個月。全年同比可節(jié)省電費約254萬。

3.3 冷水自控系統(tǒng)優(yōu)化

（1）冷凍水供水溫度按18或19℃，回水溫度按24或25℃；必要時冷機(jī)優(yōu)先數(shù)量、變頻調(diào)節(jié)方式；

（2）根據(jù)負(fù)荷情況，必要時不同制冷單元采用不同制冷模式，適當(dāng)調(diào)低預(yù)冷或制冷模式時水溫，保證混合后水溫18～19℃；

（3）低負(fù)荷時，采用蓄冷罐間歇性放冷（放60～70%），開啟充冷模式；

（4）冷塔風(fēng)機(jī)（雙風(fēng)機(jī)獨立運行）、水泵極限調(diào)頻按25Hz計算、EC風(fēng)機(jī)按50%轉(zhuǎn)速、冷機(jī)按15%負(fù)荷。

3.4 數(shù)據(jù)中心運行能耗分析及收益

對云數(shù)據(jù)中心在未進(jìn)行優(yōu)化前的第一年度運行電量進(jìn)行了分析，原始運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表5所示，得出的分析結(jié)論見圖7。

表5 本云數(shù)據(jù)中心某年度用電量統(tǒng)計表

該圖給出了數(shù)據(jù)中心主要組成系統(tǒng)及設(shè)備的能耗占比，該云數(shù)據(jù)中心年均PUE為1.51，冬季自然冷卻階段平均PUE為1.36。主要的耗電設(shè)備是IT設(shè)備本身，所占比例為66%，23%的空調(diào)耗電量成為節(jié)能重點，通過對設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化，控制系統(tǒng)的優(yōu)化，降低空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。

經(jīng)過對空調(diào)系統(tǒng)運行策略及部分設(shè)備運行狀態(tài)優(yōu)化后，全年能耗統(tǒng)計見圖8。下圖給出了該云數(shù)據(jù)中心優(yōu)化后的耗電量分布，其中該云數(shù)據(jù)中心本年平均PUE為1.35，主要的耗電設(shè)備是IT設(shè)備本身，所占比例為72%，使用節(jié)能措施后，空調(diào)能耗由原來的23%下降到17%。年電費支出可減少254萬元，空調(diào)系統(tǒng)電費支出降為原來的七成左右。

圖7 本云數(shù)據(jù)中心某年度能耗統(tǒng)計

圖8 本云數(shù)據(jù)中心某年度能耗統(tǒng)計（節(jié)能優(yōu)化后）

4 結(jié)論

本文介紹了云數(shù)據(jù)中心的暖通空調(diào)系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，并從架構(gòu)、氣流優(yōu)化、關(guān)鍵設(shè)備選用原則、綠色節(jié)能技術(shù)及能耗分析等方面進(jìn)行了詳細(xì)描述，并通過對空調(diào)系統(tǒng)的實際運行，優(yōu)化管理策略，提升了該數(shù)據(jù)中心能效水平，節(jié)省了可觀的運行費用。云數(shù)據(jù)中心具備高顯熱和不間斷運行的特點，針對數(shù)據(jù)中心這樣的應(yīng)用場景，風(fēng)側(cè)直接供冷技術(shù)和水側(cè)自然冷卻技術(shù)的合理應(yīng)用可以大幅度節(jié)約運行費用。此外數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備及技術(shù)的更新?lián)Q代，不同領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，如高效率變頻冷水機(jī)組、高效率的EC電動機(jī)、冷熱通道設(shè)計以及智能的綜合監(jiān)控BMS系統(tǒng)，結(jié)合科學(xué)高效的運行管理策略，使得數(shù)據(jù)中心行業(yè)的整體能效水平逐步提升，能效優(yōu)化又降低了云數(shù)據(jù)中心的運營成本，產(chǎn)生了極好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

云數(shù)據(jù)中心包含多個專業(yè)領(lǐng)域，需要全生命周期的統(tǒng)籌考慮。針對于數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)，既要設(shè)計架構(gòu)先進(jìn)合理，也要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕ㄔO(shè)，更需要專業(yè)高效的運行管理。希望越來越多的新技術(shù)、新理念能夠應(yīng)用到云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，推動云數(shù)據(jù)中心整體技術(shù)及管理水平，特別是空調(diào)系統(tǒng)的綠色節(jié)能事業(yè)的不斷向前發(fā)展。

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HVAC System Architecture and Operation Optimization of a Cloud Data Center

Feng Ruijun

( Beijing Century Interconnection Broad Band Data Center Co, Ltd, Beijing, 100015 )

This paper introduces the basic situation of a large cloud data center in Beijing and the HVAC system architecture, and deeply analyzes the system form, equipment selection and configuration, energy-saving technical measures, etc.; In the operational management phase, theoretical analysis combined with operational experience to optimize the design architecture and operating mode. It achieves high stability of the system architecture and greatly improves energy efficiency indicators, ensuring stable and efficient operation of the cloud data center. Finally, the rationality of the optimization and transformation was further verified by using the operational data of the whole operation.

cloud data center; HVAC system architecture; management strategy optimization; energy saving

1671-6612（2019）01-049-7

TU831

A

馮瑞軍（1986.04），男，碩士，工程師，E-mail：fengruijun421@163.com

2018-11-30