數據中心空調節(jié)能研究

數據中心空調節(jié)能研究綜述范成龍201630110048LOGO12021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第1頁。LOGO能耗現(xiàn)狀01存在問題02節(jié)能方法03目錄22021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第2頁。能耗現(xiàn)狀01LOGO數據中心是一整套復雜的設施。它不僅僅包括計算機系統(tǒng)和其它與之配套的設備（例如通信和存儲系統(tǒng)），還包含冗余的數據通信連接、環(huán)境控制設備、監(jiān)控設備以及各種安全裝置。32021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第3頁。能耗現(xiàn)狀01LOGO2015年全球IDC需求熱度不減，整體市場規(guī)模達到384.6億美元，增速為17.3%，相比2014年增速有所提升。技術創(chuàng)新和云計算技術的應用極大的調動了市場的熱情，是保持IDC市場增速提升的主要原因。2009－2015年全球IDC市場規(guī)模(億美元)42021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第4頁。能耗現(xiàn)狀01LOGO數據中心能耗主要來源于IT設備、照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等?？照{系統(tǒng)所產生的功耗約占數據中心總功耗的40%左右。已成為數據中心最大的能耗來源之一，是當前數據中心提高能源效率的重點環(huán)節(jié)。數據中心能耗構成IT設備45%空調系統(tǒng)40%電源系統(tǒng)10%照明系統(tǒng)5%52021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第5頁。存在問題02LOGO數據中心空調系統(tǒng)除了常年運行這一主要因素以外，空調系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)都存在著一些問題，主要有以下幾個方面。1、設備集成化程度高

數據中心機房的設備數量不斷增加，使得數據機房熱負荷大，濕負荷小，單位體積發(fā)熱量越來越大。2、冷源利用不合理

數據中心冷卻系統(tǒng)的能耗占總能耗約37%，加之全天運行，制冷設備降溫排熱的情況決定了數據中心盡可能利用自然冷卻技術的必要性。62021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第6頁。存在問題02LOGO3、系統(tǒng)存在局部過熱現(xiàn)象

數據中心IT設備數量的急劇增加及集成化程度的提高，高散熱量的數據中心局部發(fā)熱問題愈發(fā)嚴重，變化明顯的溫度梯度，使得系統(tǒng)冷卻問題越來越復雜。72021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第7頁。節(jié)能方法03LOGO1、合理利用自然冷源

對于絕大多數地區(qū)來說，全年有相當多的時間室外氣溫低于數據中心室內溫度。利用自然界的低溫冷源進行冷卻的方案被稱為自然冷卻。

空氣側自然冷卻水側自然冷卻82021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第8頁。節(jié)能方法03LOGO空氣側自然冷卻空氣側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據中心;直接式空氣側自然冷卻的使用取決于當地氣候條件。

直接自然冷卻92021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第9頁。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數據中心進行冷卻。系統(tǒng)在原有的直膨式空調上增加一個可以旋轉的轉輪，利用轉輪內填料的儲能功能，讓轉輪在兩個封閉的風道內緩慢旋轉，被室外空氣冷卻的填料冷卻室內空氣。空氣側自然冷卻102021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第10頁。節(jié)能方法03LOGO水側自然冷卻水側自然冷卻一般是在原有機房冷水機組的基礎上進行改造，增加水側自然冷卻器而成，具體有以下幾種實施方式:

1）直接水冷式。此類系統(tǒng)直接將室外冷水引入數據中心。2）空冷式。空冷式水側自然冷卻是指采用空氣冷卻器冷卻循環(huán)水，輔助空調系統(tǒng)降溫。112021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第11頁。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。含有兩個水循環(huán):冷卻水(外側)循環(huán)和冷凍水(內側)循環(huán)。傳統(tǒng)的水冷機房空調系統(tǒng)可以通過增加水側自然冷卻器旁通冷水機組構建此類系統(tǒng)。

冷卻塔式水側自然冷卻

122021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第12頁。節(jié)能方法03LOGO水側自然冷卻是大中型數據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組的基礎上改造。雖然其節(jié)能效果不如空氣側自然冷卻，但不會影響室內環(huán)境，是數據中心節(jié)能的有效手段。

直接式自然冷卻的應用要以室內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。

132021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第13頁。節(jié)能方法03LOGO2、氣流組織的優(yōu)化目前氣流組織是數據中心冷卻的首要問題，如果規(guī)劃不好，就會導致機房過熱和空調的低效。引起的氣流組織不合理，導致局部熱點。

142021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第14頁。節(jié)能方法03LOGO目前的送風方式有上送下回、側送側回、上送上回及下送上回等多種方式，但是下送風方式比上送風更有利于機房的氣流組織和提高送風效率。

152021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第15頁。節(jié)能方法03LOGO目前冷熱通道分離成為一個熱門做法，被普遍應用，各機柜以面對面和背靠背成排方式進行布置，冷風道配置開口地板，熱風通道沒有開口地板，冷空氣從開口地板進入兩排柜子中間，形成冷通道，冷風經過服務器，進入熱風通道，冷熱通道之間達到一定程度的隔離。但是在機柜的頂部和整列機柜的頭尾處，送風和回風的混合還是存在的。

162021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第16頁。節(jié)能方法03LOGO冷通道封閉各機柜以面對面成排方式布置，在冷通道上機柜的頂部和整列機柜的兩端進行封閉，從而實現(xiàn)冷通道的封閉，通過約束機房空調送出的制冷風量，避免冷氣流在輸送過程發(fā)生泄漏和混風。

172021/3/11數據中心空調節(jié)能研究全文共20頁，當前為第17頁。節(jié)能方法03LOGO各機柜以面對面成排方式布置，在熱通道上機柜的頂部和整列機柜的兩端進行封閉，以管道或者天花板的形式把熱風引會到空調機組內，這樣送風與回風之間也實現(xiàn)了隔