IDC機房空調系統優化配置方法與綜合節電分析

陳燕樹

（中時訊通信建設有限公司，廣東廣州510030）

0 引言

近年來，隨著我國互聯網技術的不斷發展，其在人們生活中發揮了越來越重要的作用，促進了我國社會經濟的快速發展。IDC機房作為互聯網發展中的一種新型數據業務，能滿足人們對數據服務的個性化需求，但同時也增加了企業的能源消耗。因此，需要對IDC機房空調系統配置進行優化，并采取綜合節能措施，以減少企業的能源支出。

1 IDC機房空調系統的優化配置

（1）合理配置散熱風機。互聯網服務器中內部熱量主要來源于IDC機房空調系統的CPU、硬盤等設備發熱，需要配置散熱風機來將熱量排出機房。一般來說，服務器廠商會配置對應的散熱風機，一般將它安裝在服務器機箱的背面側，CPU、硬盤等設備的散熱風機安裝在服務器機箱的中部。

（2）合理排列機架/機柜。按照《TIA/EIA-942數據中心標準》要求，在IDC機房空調機架/機柜排列時，應選擇交替排列方式。這種布置方式將服務器低、高溫氣流進行了隔離，以免服務器發生短路，從而提高了空調系統的運作效率，降低了空調系統的能耗。

2 IDC機房空調的節能技術

根據筆者多年的實踐經驗，IDC機房空調節能技術主要包括：冷卻塔供冷節能技術、冷通道封閉節能技術、智能新風焓差節能技術和智能換熱節能技術。

2.1 冷卻塔供冷節能技術

將部分管路設于空調冷水系統上，當室外濕球溫度較低時，將冷水機組關閉，讓循環冷卻水向空調系統供冷，為機房空調提供冷負荷，以達到節省能耗的目的。此技術的特點：（1）可以減少冷水機組的運行時間，延長機組的使用壽命；（2）能降低機房的噪聲。

2.2 冷通道封閉節能技術

將兩排機柜面對面擺放，正面對著通道中間布置冷風出口，以形成一個冷空氣區域，對整個送風區域進行封閉處理，使地板下送出的冷風對設備進行散熱，以減少冷量的損耗。

此技術的特點有：

（1）有利于緩解機房局部過熱問題；

（2）降低風量比，有效解決兩排機架散熱問題。

2.3 智能新風焓差節能技術

通過空調系統的智能控制器檢測到室內外空氣焓差大于設定值時，打開進風單元引入冷空氣，經等焓加濕處理，降低室內空氣溫度。此技術能減少空調運行時間，降低電能消耗。

主要特點和優勢：

（1）將室外冷空氣引入室內經等焓加濕處理，降低空氣溫度，具有較好的冷卻效果；

（2）對空調系統起到備份作用。

2.4 智能換熱節能技術

當系統的智能溫度傳感器檢測到室外氣溫低于設定值時，將機房空調關閉，開啟換熱系統風機。通過室內外空氣熱量交換，實現室外空氣加熱和室內空氣冷卻，降低電能消耗和營運成本。

此技術的特點：

（1）換熱器對室內外空氣進行隔離，以免室內空氣受到室外空氣的污染，保證機房濕度；

（2）此系統的換熱器不易積塵，拆裝方便，可有效降低運維成本。

3 IDC機房空調系統優化配置及節電實例分析

3.1 工程概況

某智慧云服務基地工程，分為IDC數據機房和綜合辦公大樓兩個單體。IDC數據機房地上4層，地下1層，建筑高度23 m，建筑占地面積8 240 m2，總建筑面積4.1萬m2，地下建筑面積8 560 m2。

3.2 空調系統配置

（1）由于本工程系統規模龐大，IDC機房夏季和冬季冷負荷分別為14 400 kW和13 200 kW，大樓冷負荷采用6組供回水主管供給。單臺冷水機組制冷量5 380 kW，單臺冷凍水循環泵流量達890 m3/h，單臺冷卻水循環泵流量達1 160 m3/h。

（2）為確保IDC機房空調系統的可靠性，滿足不間斷運行要求，應采取以下優化措施：

1）冷水機組選用4臺離心式冷水機組作為冷源，三用一備，作為制冷機組檢修時的備用冷源。

2）設置2臺分水器和2臺集水器，可獨立工作，互為備用。

3）空調末端選用160臺精密空調，備用40臺，新風機組每3臺中1臺備用。

3.3 IDC機房中的節能措施

本工程空調系統節能技術包括自然冷卻技術、冷通道封閉技術、制冷循環壓焓技術及余熱回收技術，節能收益顯著。

3.3.1 自然冷卻技術

由于IDC機房空調全年制冷，故最大的耗能設備為冷水機組。自然冷卻技術主要利用冷卻塔的蒸發進行冷卻，承擔全部的冷負荷，以減少冷水機組的運行能耗。

自然冷卻技術在空調系統中的應用常受到冷卻水出水溫度的影響，冷卻塔供冷流程如圖1所示，冷凍水供回水溫度為12℃/18℃，當冷卻水出水溫度低于10.5℃時，可以通過換熱器將冷凍水的溫度從18℃降溫至12℃，并切換模式，將冷卻塔作為唯一冷源。

圖1 冷卻塔供冷流程圖

3.3.2 冷通道封閉技術

應用冷通道封閉技術，可以將空調系統的新風送入架空地板內，將架空地板與結構板之間的空腔作為靜壓箱使用。在冷通道封閉技術應用過程中，冷風直接作用于高溫設備進行換熱，換熱后的回風溫度達到28℃時，將冷凍水供回水溫度提高至12℃/18℃，高溫冷凍水可以提高冷水機組COP。

3.3.3 制冷循環壓焓技術

此技術利用壓縮機吸氣，提高焓值，如圖2所示，q為一次循環制冷量，W為壓縮機功耗，1-2-3-4-5-1為冷凍水供回水溫7 ℃/12 ℃制冷循環壓焓圖，1′-2′-3′-4-5-1為冷凍水供回水溫12℃/18℃制冷循環壓焓圖，從圖中可以看出，當q′＞q或W′＜W時，其COP=q/W，COP相應提高。因此，利用高溫冷凍水不僅可以提高制冷量，而且能夠降低循環壓縮功耗，進而提高機組COP。

3.3.4 余熱回收技術

IDC通信機房空調系統回水水溫控制在18℃，采用全年制冷模式；綜合辦公樓空調系統采用夏季制冷、冬季制熱方式。從空調機組取出IDC機房配套空調水管中18℃部分回水作為熱源，生產50℃的低溫熱水；并將回水降至12℃，再返回水管，以承擔機房部分冷負荷。

圖2 制冷循環壓焓圖

4 結語

綜上所述，大部分IDC機房空調系統存在供冷能力差的問題，從而增加了空調系統故障，空調供冷能力不足還會引起機房空調系統能耗大的問題。因此，要加強對IDC機房空調系統配置的優化，從節能技術方面采取科學、合理的處理措施，確保空調系統的穩定運行，實現IDC機房空調系統的節能減排目標。

[1]施盛建.IDC機房節能探討[J].信息系統工程，2014（6）：19-20.

[2]葛平，郁輝球，沈岑.熱管空調系統在南方地區某IDC機房的應用分析[J].建筑熱能通風空調，2016，35（3）：63-65.