節能技術在數據中心規劃設計階段的應用研究

于江濤

摘要：在數據中心規劃設計階段應用節能技術既是現代化數據中心建設的內在要求，也是踐行綠色發展理念的重要體現。節能技術作為一種以節約能源為主要目的的技術類型，其應用并非一件易事，需要通過深入的研究和積極的探索加以逐步開展。而為了更好地推動節能技術在數據中心規劃設計階段的應用，就需要從為什么應用和如何應用的視角出發進行實際分析，探尋更好的數據中心規劃設計思路和方法。文章在深入分析數據中心規劃設計階段應用節能技術必要性的基礎上，就當前應用的主要技術及應用的實際情況等進行詳細分析，以豐富節能技術的應用途徑和效果。

關鍵詞：節能技術;數據中心;規劃設計;應用

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0294-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著近年來大數據、人工智能、云計算等信息技術的快速發展和深度應用，數據中心建設的重要性越來越凸顯，也成為影響市場主體發展的重要競爭力因素。互聯網數據中心2017年估算的數據顯示，在IT行業中，能源消耗成本已經達到了其硬件采購成本的25%，而與此同時，數據的數量卻以52%的復合年均增長率不斷攀升，這說明在擴大數據中心建設規模和數量同時，還要對節能降耗的問題進行必要且充分的考慮以保證數據中心運行效益的持續提升。為了實現節能降耗的目標，除了要選擇使用性能好、能耗低的設備以外，還要在規劃設計階段進行統籌的考慮分析，將先進的節能技術應用到實際的規劃設計中，確保數據中心規劃符合節能、持續、高效的標準。

1 數據中心規劃設計階段應用節能技術的必要性

智能手機使用率、物聯網采用率以及大數據分析領域的快速發展，數據中心的規模和數量發生了明顯的增長，隨之而來的各種成本的增加，使得成本成為數據中心規劃設計過程中重點考慮的因素。而在數據中心增加的成本中，能源成本是基礎且可控的部分，即通過一些節能技術的應用可以降低數據中心運行中的能耗，從而減少成本，提升數據中心的綜合效益。在數據中心規劃設計階段，節能技術應用的必要性集中體現在以下幾方面。

1.1應用節能技術是數據中心資源持續利用的內在要求

大數據理念的深入發展使得各領域對于數據處理的需求呈現出了明顯的增長，而為了滿足需要，企業主體不得不擴大原有的數據中心規模或者建設新的數據中心來增強數據處理的實際能力。而對于企業來說，其投入更多資源到數據中心建設的目的除了滿足當前的需要以外，還兼顧未來業務發展的需要，這就使得對數據中心持續發展的要求有了明顯的提高。在這樣的情況下，對數據中心規劃設計階段進行必要的節能技術應用指導和干預可以以持續發展的視角出發對數據中心資源的配置、利用進行科學、全面的分析把握，從而保證投入的大量資源能夠長期持續地發揮作用。

1.2應用節能技術是適應降低數據處理成本要求的有效方式

大量數據的呈現雖然豐富了決策主體決策的信息資源，使其通過數據的深入分析來掌握發展背后的規律，但這也增加了數據中心處理能力的要求。而數據處理能力的高低與數據中心設備的性能密切相關，要想獲得強大的數據處理能力，就需要投入更高的成本來更新設備，最終會增加整體的運行成本。因此，對于企業等主體來說，數據中心建設和運行中增加的設備成本需要通過能耗的降低等方式加以抵消，從而確保數據處理成本的盡可能降低。在降低數據中心的能耗過程中，節能技術的應用是科學并且十分有效的途徑，在規劃設計階段，將一些節能的技術、方法融入到數據中心之中，可以為數據處理成本的降低提供強有力的支撐。

1.3應用節能技術是提升數據中心競爭力的重要途徑

在大數據背景下，數據處理能力是影響企業等市場主體綜合發展實力的重要因素，也是制約企業業務拓展和能力深化的關鍵所在。在數據中心規劃設計過程中，除了要考慮當前和未來發展的實際需要以外，還要從行業或者領域競爭力的視角出發來探索更高效的方案，賦予數據中心更強的競爭力。節能技術在數據中心規劃設計階段的應用不僅可以滿足企業目前階段發展的實際要求，同時也在成本、技術等方面領先與競爭對手，從而獲得更強大的競爭優勢，為其進行業務或者發展的趕超提供絕對性的優勢。同時，節能技術應用所節能的成本可以用來支持企業更先進技術的開發，確保數據中心發展的持續性、穩定性。

2 節能技術在數據中心規劃設計階段的具體應用

數據中心規劃設計是一項實務性的內容，既要考慮規劃設計的必要性，還要投入更多的資源到規劃設計內容的可行性，即設計結果是否適應當前發展的實際情況。就目前數據中心規劃設計階段節能技術應用的實際情況來看，主要可以歸納為以下幾點。

2.1氟泵技術在數據中心規劃中的應用

氟泵技術是通過氟泵節能空調來應用的一種節能技術。一般的氟泵節能空調主要有氟泵、管路閥門等構成，該類空調主要分為雙氟泵機組和單扶系統氟泵機組，氟泵機組主要采用專用型機組或改裝后的風冷型機房空調機。常見的空調制冷循環模式主要有壓縮式制冷循環和氟泵制冷循。

氟泵的運行原理主要有壓縮機模式和節能模式兩種。壓縮機模式是指當室外的環境溫度高于室內環境溫度時，壓縮機系統會正常運行，氟泵系統則會停止運行。而在節能模式中，當室外環境溫度較高，并且達到系統控制的設定點時，壓縮機會停止工作，氟泵會啟動。此時，蒸發器中與室內空氣換熱后的制冷劑直接進入風冷冷凝器與室外冷源進行換熱，最終冷卻為液態的制冷劑在氟泵的作用下克服管阻，回到蒸發器繼續換熱，從而達到節能的效果。

氟泵技術在數據中心中的應用不僅能夠提升空調節能的效果，還能對氟泵運行的能效進行統計，使空調設備的維護變得更加便捷，并且還可以保持機房整體潔凈度的良好。當然，在數據中心規劃設計過程中，氟泵技術的應用要注意解決諸如避免壓縮機故障、實現壓縮機與氟泵的良好等一系列的技術問題。

實踐應用表明，制冷量大的氟泵空調的節能效果更明顯，但這并不是說要盡可能選擇制冷量大的氟泵空調，而是要科學合理地分配好氟泵節能空調在整個機房空調系統中所占的比例，根據數據中心機房熱量的大小預測來決定氟泵空調的使用情況。

2.2空氣側技術在數據中心規劃中的應用

對于數據中心的能耗來說，其中不小一部分是來源于制冷效果的實現，而采用空氣側技術來實現降溫制冷的效果可以將制冷成本降低最低。空氣側制冷作為與熱水側制冷效果同樣好的制冷技術，在數據中心規劃設計中的應用較為普遍。

相較于其他制冷方式而言，空氣側制冷只涉及空氣的流動性，不需要液體等介質的介入，這就有效地降低了能耗。目前空氣側技術應用比較成熟的是新風節能技術，基于該技術基礎上形成的新風節能系統主要以室外溫度低于25℃的自然空氣為冷源，采用智能控制和溫濕度傳感技術來實現制冷功能的切換，即黨室外空氣溫度低于室內溫度設定值時，通過系統來只換機房內的熱量，實現降溫散熱的效果。一般而言，新風節能系統主要由中央控制器、進風裝置、過濾裝置、排風裝置、加濕裝置、環境監測傳感器和其他裝置構成，其中的環境監測器主要用于測量數據中心機房內外的溫度和濕度，并將這些監測數據傳輸給中央控制器，供做出相關的判斷和決策。

當然，空氣側技術的應用也面臨一系列的技術性難題，其中最主要的就是如何保證空氣質量的良好，即避免大量空氣流通可能帶來的數據中心的污染問題。因此，在空氣側技術的應用過程中，需要在選址和空氣質量監測與改善等方面多加關注，通過優質的空氣和強大的空氣過濾處理措施來保證數據中心中流通的空氣的質量。

2.3水側技術在數據中心規劃中的應用

水側技術是指數據中心運行過程中的冷水資源進行回收利用以達到制冷效果的方式。在數據中心運行過程中，過多的冷水資源會影響到節能系統的運行狀況和效果，使得數據中心內部的溫度可以保持在適宜的標準上，而這些冷水資源的合理利用是保證節能、高效的重要前提。

在數據中心規劃過程中，會對數據中心運行過程中的冷水資源的溫度調控進行預測，以保證所設計出的方案中的全部冷水系統都能夠在數據中心的合理控制下運行，從而達成節能的效果。

水側技術的應用需要注意兩點問題：一是在完成冷水資源的初步獲取后，要對室外環境的溫度進行的監測，使水溫的變化趨勢適應系統運行的要求，為系統整體的運行提供有效的保障;而是在冷水機組對空氣資源進行處理中，要保證數據中心運作的處理器應用更加符合實際要求，提升冷水循環技術的使用效果。

2.4服務器節能技術在數據中心規劃中的應用

服務器節能技術是圍繞數據中心中的服務器進行的節能設置。首先，使用動態調節機制來解決處理器的能耗。在整個服務器能耗中，處理器能耗是重要的組成部分，處理器的能耗有靜態能耗和動態能耗兩部分，其中動態能耗與時鐘頻率和電壓均成正比的關系，可以通過改變頻率和電壓等變量的系數來動態地對處理器的能耗進行調節。其次，使用服務器冷卻技術，通過提高服務器的散熱效率來降低數據中心機房冷卻系統的能耗和成本，這種技術主要是借助溫度的降低來提高服務器部件的工作性能，使服務器的運行更加高效、節能。

3 結語

在進行數據中心規劃設計過程中，除了要考慮實際的功能要求以外，還要將符合節能要求作為一項重要的設計原則，使用各種有效的節能技術來提升數據中心規劃設計的合理性。從目標實現的角度來看，節能技術在數據中心建設中的應用需要遵循科學、規律和有效的準則，在深入了解數據中心運行實際情況的同時合理地使用先進技術，提升數據中心節能的效果。

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【通聯編輯：光文玲】