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數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施
數(shù)據(jù)中心的能耗問題已越來越成為人們所關(guān)注，綠色數(shù)據(jù)中心的呼聲越來越高。由于數(shù)據(jù)中心涉及的專業(yè)很多，研究者往往只從本專業(yè)出發(fā)，而沒有考慮與其他專業(yè)的配合問題。那么，下面小編為大家提供數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施，歡迎大家閱讀瀏覽。
冷熱通道隔離技術(shù)
經(jīng)過多年的實踐和理論證明，在一個設(shè)計不合理的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，60%的空調(diào)機冷送風(fēng)由于氣流組織的不合理而被浪費了。傳統(tǒng)的開放式熱通道結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中心面臨著兩大氣流管理難題：冷熱空氣相混合現(xiàn)象和空調(diào)冷送風(fēng)的浪費現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象大大降低了空調(diào)制冷的效率。其中，冷熱空氣相混合現(xiàn)象指的是由設(shè)備產(chǎn)生的熱空氣和空調(diào)機的冷送風(fēng)相混合從而提高了設(shè)備的進風(fēng)溫度;空調(diào)冷送風(fēng)的浪費現(xiàn)象則指的是從空調(diào)機的冷送風(fēng)并未進入設(shè)備,并對設(shè)備冷卻而直接回流到空調(diào)機的現(xiàn)象。冷熱空氣混合現(xiàn)象也是導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心溫度不一致的主要原因，并且這種現(xiàn)象也大大降低了數(shù)據(jù)中心空調(diào)的制冷效率和制冷能力。如何解決這兩種現(xiàn)象，其實最簡單的方式就是機柜面對面擺放形成冷風(fēng)通道，背靠背擺放形成熱風(fēng)通道，這樣會有效的降低冷熱空氣混流，減低空調(diào)使用效率。
冷熱通道完全隔離
隔離冷通道或者隔離熱通道哪種方式更好呢?這兩種方式都將空調(diào)的冷送風(fēng)和熱回風(fēng)隔離開來，并使空調(diào)機回風(fēng)溫度提高以此來提高空調(diào)的制冷效率，區(qū)別主要是可擴展性，散熱管理和工作環(huán)境的適宜性。
隔離冷通道的可擴展性主要是受地板下送風(fēng)和如何將地板下冷風(fēng)送入多個隔離冷通道的制約。很多人認為只要當(dāng)空調(diào)機的出風(fēng)量能滿足設(shè)備的散熱風(fēng)量即可，但是他們忽略了高架地板下冷送風(fēng)對于多個隔離通道的壓力降和空間的限制。相反的隔離熱通道則是使用整個數(shù)據(jù)中心作為冷風(fēng)區(qū)域來解決這個問題，正因為這樣擴大冷通道的空間。隔離熱通道相比于隔離冷通道有著更多空調(diào)冗余性能，多出的熱通道空間將會在空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能多出幾分鐘的寶貴維修時間。而且隨著服務(wù)器設(shè)備的散熱能力的提高，服務(wù)器所需的散熱風(fēng)量將會大大的減少�，F(xiàn)在很多服務(wù)器的熱風(fēng)的出風(fēng)溫度可到達到55℃。隔離冷通道的未被隔離部分空間的溫度將會比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心大大的提高，這將增加了數(shù)據(jù)中心工作人員的舒適度和減少數(shù)據(jù)中心其他設(shè)備的使用壽命。
綜上所述，雖然這兩種方法都可以提高空調(diào)使用效率，但是相比較起來，隔離熱通道比隔離冷通道的效率更高、適用性更好。
冷源方案比較
根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)占機房總功耗的40%左右。機房中的制冷主要是由機房空調(diào)負責(zé)，所以降低機房空調(diào)的耗電量可以有效的降低機房的PUE值。目前數(shù)據(jù)中心中較為常用節(jié)能制冷系統(tǒng)有以下四種：
水冷冷凍水機組+自由冷卻系統(tǒng)
本方案組成設(shè)備包含：水冷冷水機組、板式換熱器、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵、定壓補水裝置、加藥裝置、蓄冷水罐、末端空調(diào)機組等組成。整個系統(tǒng)由冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)組成，系統(tǒng)分三種工作模式：正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
風(fēng)冷冷凍水機組+自由冷卻系統(tǒng)
本方案組成設(shè)備包含：風(fēng)冷冷水機組、干盤管、冷凍水泵、定壓補水裝置、加藥裝置、蓄冷水罐、末端空調(diào)機組等組成。本系統(tǒng)做自由冷卻用的干盤管可集成于風(fēng)冷冷水機組內(nèi)，系統(tǒng)分三種工作模式：正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
自帶冷源式風(fēng)冷空調(diào)機組+自由冷卻
自帶冷源式風(fēng)冷空調(diào)機組系統(tǒng)屬于分散式空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機組由室內(nèi)機、室外機、干盤管組成。室外機內(nèi)置壓縮機，干盤管集中布置于室外，母管連接由水泵分配至各室內(nèi)空調(diào)機，系統(tǒng)分三種工作模式：正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
模塊末端全空氣空調(diào)機組水冷冷凍水
本方案組成設(shè)備包含：水冷冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵、定壓補水裝置、加藥裝置、蓄冷水罐、全空氣循環(huán)風(fēng)機組等組成。過渡季及冬季直接把室外冷空氣經(jīng)全空氣循環(huán)風(fēng)機組處理后送至機房內(nèi)，以減少冷源部分的能耗，系統(tǒng)分三種工作模式：正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
數(shù)據(jù)中心到底使用哪種制冷系統(tǒng)，需要根據(jù)項目所在地的各項條件綜合考慮。在我國長江以北地區(qū)，如果有條件建議采用水冷冷凍水機組+自由冷卻系統(tǒng)的方式設(shè)計制冷系統(tǒng)，這樣在冬季氣溫7-12℃時可以采用預(yù)冷的方式，使用部分冷凍機組。在室外溫度小于7℃時，可以不啟動冷凍水機組，完全用自由冷卻系統(tǒng)對機房降溫，大大減少的了能源的消耗。
采用變頻電機
空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力和環(huán)境密切相關(guān)，夏天室外溫度越高，制冷能力越低，因此大型數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的制冷量都是按最差(夏天最熱)工況設(shè)計的(空調(diào)的制冷量一般要比其在理想工況下的額定值低，這時建筑物本身不但不散熱，反而吸熱)。這樣，全年絕大部分時間空調(diào)系統(tǒng)運行在負荷不飽滿狀態(tài)。另外，大型數(shù)據(jù)中心的IT負荷從零到滿載也需要相當(dāng)?shù)臅r間，一般也在一到三年之間。還有，IT負載的能耗和網(wǎng)絡(luò)訪問量或運行狀態(tài)相關(guān)，根據(jù)其應(yīng)用的特點，每天24小時的能耗都在變化，一年365天的能耗也都在變化。比如，游戲服務(wù)器在早上的負載和能耗都比較低，但在晚上就比較高;視頻服務(wù)器在遇到重大事件時的負載和能耗就比較高。
因此，在水冷系統(tǒng)中所有電機采用變頻系統(tǒng)，這樣可以節(jié)約大量的能量，其增加的投資一般在一年內(nèi)節(jié)省的電費中就可以收回(基本滿負荷情況下)。對于風(fēng)機和水泵，輸入功率和這些設(shè)備的轉(zhuǎn)速的三次方成正比。例如，如果風(fēng)機或水泵的轉(zhuǎn)速為正常轉(zhuǎn)速的50%，僅需要同一設(shè)備運行在100%額定轉(zhuǎn)速時理論功率的12.5%。因此，當(dāng)設(shè)備運行在部分負荷時，變速裝置的節(jié)能潛力十分明顯。
提高冷凍水的溫度
冷水機組標(biāo)準(zhǔn)的冷凍水溫度為7到12℃，水冷空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)工況也是認為冷凍水溫度為7到12℃。但是這個溫度范圍對于數(shù)據(jù)中心來說有點低，帶來以下兩個不利因素：
這個溫度大大低于數(shù)據(jù)中心正常運行在40%左右相對濕度的露點溫度，將在風(fēng)機盤管上形成大量的冷凝水，需要進一步加濕才能保持機房的環(huán)境濕度。這個除濕和加濕過程都是非常消耗能量的過程。
冷凍水的溫度和冷水機組的效率成正比關(guān)系，也就是說冷凍水的溫度越高，冷水機組的效率也就越高。根據(jù)某品牌在網(wǎng)絡(luò)上公布的材料，冷凍水溫度每提高一度，冷水機組的效率就可以提高大約3%。
目前，在集裝箱數(shù)據(jù)中心和高功率密度的冷水背板制冷技術(shù)中都把冷凍水的溫度設(shè)計為12到18℃，已經(jīng)高于露點溫度，完全不會除濕，也就不需要加濕。冷凍水的溫度提高后，水冷精密空調(diào)的制冷能力會下降，實際的制冷能力需要廠家提供的電腦選型軟件來確定，一般會下降10%到15%。但是由于冷凍水溫度提高后很少或基本不除濕和加濕，加上采用EC調(diào)速風(fēng)機，電機產(chǎn)生的熱量減少，整個水冷精密空調(diào)的實際制冷能力(顯冷)下降并不多。
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