高密度機房布局創新，改進機房節能

概述

在科學技術不斷發展的今天，電力資源已經成為我們建筑和生活中不可替代的能源。雖然“十五”規劃以來國家西電東送戰略成績斐然，2010年底三大通道輸送能力已超過7000萬千瓦，但相對于中國龐大的用電需求仍有4000萬千瓦的缺口。在電力供求缺口不斷擴大的嚴峻形勢下，如何創建一個節能的環境已經成為中國乃至全世界關注的問題。

隨著信息時代的到來，信息技術被廣泛應用，海量數據不斷膨脹，上網的速度、方式和移動性也日漸增強，移動辦公、云儲存技術走進了我們的工作和生活。網絡的高速化、數據的巨大化，造成對機房面積要求逐漸增大、機房用電不斷增加、信息化運行成本連年追升。高密度機房布局創新，改進機房節能被提到了重要的位置。這幾年我國的建筑行業飛速發展，相關的數據交換也成為了工作中必不可少的內容。如何建設一個節能的數據交換機房，也將成為建筑行業一個不可缺少的重要環節。

考量機房布局優劣的幾項關鍵指標

國標GB361-88中明文規定：計算機機房應按B類要求實施，即：對計算機機房的安全有較嚴格的要求，有完善的計算機機房安全措施。根據規范的要求在環境方面總結為以下幾點：機房的溫度濕度、噪聲和抗電磁干擾、空氣調節、消防。在以上幾點中最為重要也是關系到服務器及其設備穩定運行的是機房的溫度和濕度控制。溫度低了電路運行不正常，溫度高了會損壞元器件。濕度低了會有靜電，可能擊穿元器件，濕度高了可能會引起短路。

節能技術在機房中的應用

機房最早出現在通訊行業，當時僅指出空調設備是通訊行業耗電最主要的設備。所以在當時提出了幾點最主要的技術方案：

（1）在機房中采用新的送風技術；

（2）機房采用中央空調系統以及變頻空調技術。

但隨著時間的推移，節能的技術也在不斷的更新。

參考國際上節能機房的最新技術和成功案例，我們總結為：

（1）機房內送風系統的改善；

（2）機房空調溫度設定的合理調整；

（3）室外機冷水霧化冷卻節能；

（4）空調風機變頻調速節能；

（5）送風管路合理調整；

（6）空調水泵變頻調速節能；

（7）高密度機房一體化空調機節能等。

以上功能的改善都可以根據各自的條件，進行選擇、整合使用。再加上合理的機房布局，高密度布置的機房也能滿足海量數據膨脹，需增加機房設備，而帶來的用電量、成本、機房面積同比增加的矛盾。

高密度機房節能設計

傳統機房一般采用地板下送風的空調送、回風氣流組織形式，這種送風方式存在兩個瓶頸：一是地板下送風截面積；二是地板出風口的有效出風面積。

為了解決地板下送風截面積的瓶頸，目前是地板鋪的越來越高，大多達到600mm以上。但地板出風口的面積已經達到了極限，主要是風的過孔率不可能達到100%。如增加每機柜擁有的地板出風口數量必須增加機房區的面積。所以，地板下送風的氣流組織方式，目前只能滿足每機柜5KW以下的功率密度要求，而在機柜進風面又往往存在著溫度的梯度問題，因此，在機柜頂部極易形成局部熱點，遠不能支撐高密度機房運行的制冷需求。

高密度節能機房采用水平送風方式，配合機柜擺放布局及通道封閉系統，形成冷通道靜壓箱，空調機穿插擺放在機柜排中間，實現就近送風、按需配風，空調機送風的風阻小、風量大，支持最高30kW的單機柜容量制冷需求。水平送風的方式，保證了機柜不同高度進風溫度的均衡性，避免了局部熱點溫度的發生，同時也可以對濕度進行很好的控制。見下圖。

改進型機房節能效果對比

通過一些成功的節能案例和傳統的機房對比我們發現了，傳統機房的控溫控濕主要以空調為主。經計算在機房用電中，真正用于服務器及其相關設備的只占到總用電量的55%～65%，空調設備占了35%～45%的用電量。所以在機房節能中最簡單也是最有效的就是充分利用空調，降低其能耗的浪費以達到節能的目的。

高密度節能機房采用水平送風氣流組織方式，水平送風的送風距離短、循環風阻小，室內機選用低功耗、高功率的軸流風機以及高能效比的谷輪渦旋式壓縮機，“V”型翅片管式換熱器及精細設計的分液頭設計提高換熱效率，智能控制器實現冷量動態分配減少能源浪費。高密度一體化機房的PUE值從傳統的2.2 降低到1.5以下。（PUE是Power Usage Effectiveness的簡寫，是評價數據中心能源效率的指標，是數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比。PUE = 數據中心總設備能耗/IT設備能耗，PUE是一個比率，基準是2，越接近1表明能效水平越好）

高密度機房空調循環圖

以100KVA IT負載為例，負載平均功率因數取0.9，推算：

節能機房系統每年節點：

（2.2-1.5）*100KVA*0.9*24h*365=55.2萬度

節省電費：

55.2萬度*1.02元/度=56萬元

節電率：

（2.2-1.5）/2.2=32%

通過以上計算不難看出，由于高密度節能機房是在房間內搭設獨立的服務器密封機柜，室內的換氣問題可以由中央空調完成，而濕度和溫度也得到了很好控制。使用高密度節能機房后空調的能耗可以降低1 / 3。并其噪音的問題也就迎刃而解。

未來展望

隨著信息技術的不斷發展，網絡、云儲存、數據交換這些詞匯已經無孔不入地進入了各行各業，建筑行業必然會隨著信息技術的進步不斷地發展。數據機房的不斷擴容、模塊的接入，功耗的不斷上升必然成為阻礙信息發展的絆腳石。從用電源頭上、從技術和管理上進行節能，每年必然可以省下一筆不小的開支。高密度機房的高集成化、綠色化和節能化，必然成為未來發展的主流趨勢。

高密度機房布局圖