數據中心機房節能運行現狀與問題分析

王銘祥

（中國電信股份有限公司紹興分公司， 浙江 紹興 312000）

引言

企業在運營過程中會產生各種數據，如生產的各類產品的參數數據、客戶的信息數據等。在國家節能減排和綠色發展的前提下，應當重視對數據中心的改造，將節能技術應用在機房中，減少能源消耗，進一步保證機房的穩定性和安全性[1]。

1 數據中心機房能耗情況

1.1 評估能耗指標

評估能耗指標（PUE）=數據中心年總耗電量/信息設備年耗電量。機房系統中計算能耗的部分有：空調系統、機房散熱系統和直接供電裝置。當電能利用率越接近1 時，能耗越低。另外，一般數據中心能耗水平基本處于1.6 左右，這也是大部分數據中心機房的常規電能利用率數值[2]。

1.2 數據中心機房的組成

機房的各個系統是按功能需求設置的，主要包括：機房區、辦公區、輔助區的裝修與環境工程；可靠的供電系統工程（UPS、供配電、防雷接地、機房照明、備用電源等）；專用空調及通風；消防報警及自動滅火；智能化弱電工程（視頻監控、門禁管理、環境和漏水檢測、綜合布線、KVM系統等）[3]。

2 數據中心的節能減排技術

機房節能減排的重點是通過機房布局排列、優化機柜結構、引入精確送風和新風等新技術以及能效管理系統，達到節能減排的目的。

2.1 機房布局排列

數據中心機房的布局是否符合要求，最重要的是確保通風和排風效果，且布置合理。機房內設備的體積和大小類似，可以采用通道式排列，這就要求風口位置安排合理。設置好一個出口風可以對應墻壁或者出風口，但是不可對應其他的入風口[4]。入風口是用于帶走機房熱量的洞，若將出口風的熱風送入到入風口，那么不僅導致機房內熱量持續上升，還會耗費大量的能源，出現熱島現象，導致耗能的提升引起PUE 升高。

2.2 冷通道封閉

冷通道送出的風用于降溫，如今的送風更加科學，不會出現環境溫度降低但設備溫度居高不下的情況。所以將冷通道封閉也可以避免出現熱島效應，讓機房設備保持工作狀態良好。

冷通道的封閉必然是全部，若有一兩個沒有封閉也難以達到預期效果。因為只有全部的冷通道封閉才能確保熱風不會和冷風混合，冷熱風混合會造成消耗大量電能卻無法達到制冷效果。若封閉全部的冷通道，則可以保證空調送風情況，促進機房設備降溫[5]。

2.3 精確送風技術

送風的風量和溫度是受調節的，具體為：根據設備的參數和使用需求來計算冷風的參數，將冷風送到機柜冷氣腔內，然后利用風量調節閥門控制風量[6]。這一過程讓設備降溫向著智能化和精準化邁進了一大步。精確送風為改善數據機房消耗電能過大提供了極大的便利。

2.4 新風系統

新風系統是將空氣降溫并過濾雜質后，送入到入風口，然后將熱氣利用排風口排出。這一過程不僅可以降低溫度，還可以將部分水分帶走，避免設備受潮。同時也可將清潔的風送入機房內，保證機房內部空氣清潔。而當入風口的空氣質量滿足不了需求時，可以打開機房空調，降低室內溫度，在智能控制下實現降溫。另外，新風系統可以精準獲取室內的溫度，并根據機房內配備的空調數量和設備的放熱量等情況，調節控制空調的溫度和開啟時間。這一功能降低了電能的耗用，同時也確保了機房設備的溫度降低。但是若空氣不夠優良，還是應當采用其他技術[7]。該技術如圖1 所示。

應用直接新風系統時，需要重點評估所在地區的全年空氣質量，因為室外空氣中包含有灰塵、二氧化硫、硫化氫、臭氧等有害成分，采用直接新風時存在污染機房、腐蝕機柜的風險，應用中需要考慮一定的物理過濾、化學過濾和濕度控制等空氣處理手段，以滿足機房環境要求。

2.5 蒸發冷卻系統

直接蒸發是指空氣和水資源的接觸方式為空氣直接和水蒸氣接觸，完成等含焓加濕降溫，并且最低溫度為進風口的最低溫度。加濕后的空氣會帶走部分熱量，將新風系統與直接蒸發結合使用，可以有效達到降低機房設備溫度的目的，并且兩者可以不同時使用。當外部溫度較低時，可以不利用蒸發系統來完成空氣降溫，直接利用新風技術即可完成降溫。若兩者都開啟，確保空氣溫度降低后再送入進風口，可避免機房設備溫度升高過快的情況。但是需要注意避免機房內部濕度過大而影響到機房設備的使用壽命。

間接蒸發冷氣技術是將上述技術獲得的濕潤空氣送入機房中，該技術為非直接接觸換熱器。具體的過程可如圖2 所示。因該技術中包括干濕溫度球，在降低溫度的同時不會影響到濕度，最低溫度為進風口的球溫度[8]。

3 數據中心生命周期內的節能減排建議

1）節能設備的選用和設計應當在機房建設規劃階段進行，充分考慮節能途徑和方法，并根據以上內容完成節能方案的選擇和研究，確保節能工作有序進行。

2）不同環境要求的節能技術也不相同，應當根據技術規范來確定好可用方案，避免后續設備和節能方案不匹配。同時應積極與設備廠家溝通，針對可能在購買和使用中出現的問題進行探討分析，協商解決辦法，最后簽訂雙方都滿意的合同。

3）數據機房建設和節能設備安裝中，應當確保和設計要求一致，確保工人的施工技術滿足使用要求，避免出現問題后再采取補救措施，耗費大量人力和物力。

4）加強對機房設備和節能設備的維護，要定期進行檢查，確保設備工作狀態良好，為機房節能打好基礎。

4 結語

隨著我國對節能減排工作的重視，特別是節能減排政策的陸續出臺，加強數據中心機房節能工作的重要性不言而喻。因此，企業充分發揮自身優勢，在機房中運用節能設備，并制定合理的管理制度，在促進機房節能減耗的同時，保證機房穩定運行。