數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能研究

數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能研究綜述范成龍201630110048LOGOLOGO能耗現(xiàn)狀01存在問題02節(jié)能方法03目錄能耗現(xiàn)狀01LOGO數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置。能耗現(xiàn)狀01LOGO2015年全球IDC需求熱度不減，整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到384.6億美元，增速為17.3%，相比2014年增速有所提升。技術(shù)創(chuàng)新和云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用極大的調(diào)動(dòng)了市場(chǎng)的熱情，是保持IDC市場(chǎng)增速提升的主要原因。2009－2015年全球IDC市場(chǎng)規(guī)模(億美元)能耗現(xiàn)狀01LOGO數(shù)據(jù)中心能耗主要來源于IT設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等。空調(diào)系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的40%左右。已成為數(shù)據(jù)中心最大的能耗來源之一，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心提高能源效率的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成IT設(shè)備45%空調(diào)系統(tǒng)40%電源系統(tǒng)10%照明系統(tǒng)5%存在問題02LOGO數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)除了常年運(yùn)行這一主要因素以外，空調(diào)系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)都存在著一些問題，主要有以下幾個(gè)方面。1、設(shè)備集成化程度高

數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備數(shù)量不斷增加，使得數(shù)據(jù)機(jī)房熱負(fù)荷大，濕負(fù)荷小，單位體積發(fā)熱量越來越大。2、冷源利用不合理

數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的能耗占總能耗約37%，加之全天運(yùn)行，制冷設(shè)備降溫排熱的情況決定了數(shù)據(jù)中心盡可能利用自然冷卻技術(shù)的必要性。存在問題02LOGO3、系統(tǒng)存在局部過熱現(xiàn)象

數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備數(shù)量的急劇增加及集成化程度的提高，高散熱量的數(shù)據(jù)中心局部發(fā)熱問題愈發(fā)嚴(yán)重，變化明顯的溫度梯度，使得系統(tǒng)冷卻問題越來越復(fù)雜。節(jié)能方法03LOGO1、合理利用自然冷源

對(duì)于絕大多數(shù)地區(qū)來說，全年有相當(dāng)多的時(shí)間室外氣溫低于數(shù)據(jù)中心室內(nèi)溫度。利用自然界的低溫冷源進(jìn)行冷卻的方案被稱為自然冷卻。

空氣側(cè)自然冷卻水側(cè)自然冷卻節(jié)能方法03LOGO空氣側(cè)自然冷卻空氣側(cè)自然冷卻可以分為直接式和間接式。直接式是指直接將室外冷空氣引入數(shù)據(jù)中心;直接式空氣側(cè)自然冷卻的使用取決于當(dāng)?shù)貧夂驐l件。

直接自然冷卻節(jié)能方法03LOGO間接式是指通過空氣-空氣換熱器利用室外冷空氣對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行冷卻。系統(tǒng)在原有的直膨式空調(diào)上增加一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，利用轉(zhuǎn)輪內(nèi)填料的儲(chǔ)能功能，讓轉(zhuǎn)輪在兩個(gè)封閉的風(fēng)道內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，被室外空氣冷卻的填料冷卻室內(nèi)空氣?？諝鈧?cè)自然冷卻節(jié)能方法03LOGO水側(cè)自然冷卻水側(cè)自然冷卻一般是在原有機(jī)房冷水機(jī)組的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，增加水側(cè)自然冷卻器而成，具體有以下幾種實(shí)施方式:

1）直接水冷式。此類系統(tǒng)直接將室外冷水引入數(shù)據(jù)中心。2）空冷式?？绽涫剿畟?cè)自然冷卻是指采用空氣冷卻器冷卻循環(huán)水，輔助空調(diào)系統(tǒng)降溫。節(jié)能方法03LOGO3）冷卻塔式。此類系統(tǒng)利用冷卻塔提供冷卻水。含有兩個(gè)水循環(huán):冷卻水(外側(cè))循環(huán)和冷凍水(內(nèi)側(cè))循環(huán)。傳統(tǒng)的水冷機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)可以通過增加水側(cè)自然冷卻器旁通冷水機(jī)組構(gòu)建此類系統(tǒng)。

冷卻塔式水側(cè)自然冷卻

節(jié)能方法03LOGO水側(cè)自然冷卻是大中型數(shù)據(jù)中心最為普遍的自然冷卻形式，并且方便在原有的普通冷水機(jī)組的基礎(chǔ)上改造。雖然其節(jié)能效果不如空氣側(cè)自然冷卻，但不會(huì)影響室內(nèi)環(huán)境，是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的有效手段。

直接式自然冷卻的應(yīng)用要以室內(nèi)污染物和濕度的合理控制為前提。在空氣潔凈的地區(qū)效果比較理想。

節(jié)能方法03LOGO2、氣流組織的優(yōu)化目前氣流組織是數(shù)據(jù)中心冷卻的首要問題，如果規(guī)劃不好，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)房過熱和空調(diào)的低效。引起的氣流組織不合理，導(dǎo)致局部熱點(diǎn)。

節(jié)能方法03LOGO目前的送風(fēng)方式有上送下回、側(cè)送側(cè)回、上送上回及下送上回等多種方式，但是下送風(fēng)方式比上送風(fēng)更有利于機(jī)房的氣流組織和提高送風(fēng)效率。

節(jié)能方法03LOGO目前冷熱通道分離成為一個(gè)熱門做法，被普遍應(yīng)用，各機(jī)柜以面對(duì)面和背靠背成排方式進(jìn)行布置，冷風(fēng)道配置開口地板，熱風(fēng)通道沒有開口地板，冷空氣從開口地板進(jìn)入兩排柜子中間，形成冷通道，冷風(fēng)經(jīng)過服務(wù)器，進(jìn)入熱風(fēng)通道，冷熱通道之間達(dá)到一定程度的隔離。但是在機(jī)柜的頂部和整列機(jī)柜的頭尾處，送風(fēng)和回風(fēng)的混合還是存在的。

節(jié)能方法03LOGO冷通道封閉各機(jī)柜以面對(duì)面成排方式布置，在冷通道上機(jī)柜的頂部和整列機(jī)柜的兩端進(jìn)行封閉，從而實(shí)現(xiàn)冷通道的封閉，通過約束機(jī)房空調(diào)送出的制冷風(fēng)量，避免冷氣流在輸送過程發(fā)生泄漏和混風(fēng)。

節(jié)能方