数据中心机房绿色节能应用——中国电建总部数据中心改造

骞巍

（QIAN Wei）

中国电力建设集团有限公司

（China Electric Power Construction Group Co.， Ltd.）

数据中心机房绿色节能应用
——中国电建总部数据中心改造

骞巍

（QIAN Wei）

中国电力建设集团有限公司

（China Electric Power Construction Group Co.， Ltd.）

1　引言

绿色数据中心是指数据机房中的IT系统、制冷、安防、监控、照明和电气等均能取得最大化的能源效率和最小化的环境影响的中心。

绿色数据中心是未来发展的趋势，中国电建总部数据中心的规模属于中型数据中心，能耗是数据中心的重要运行成本，它的节能意义也比普通的用电单位大。

中国电建总部数据中心已投入运行近10年，建设之初按照2005年时的国标设计，但随着数据中心的快速发展，绿色节能技术突飞猛进，当时的数据机房显示出它的一些弊端，比如：地板下部空间只有30cm，而且强电下走线，阻碍空调送风；机柜没有按照冷热通道布局方式等。从而造成了数据中心机房能耗过高、运行效率及设备运行的安全稳定性过低等问题。因此，数据中心机房改造势在必行，降低能耗，节省成本，成为建设绿色数据中心的核心目标。中国电建总部数据中心改造建设全面考虑绿色数据中心的各方面因素，包括位置、环境、物理建筑、基础设施、各系统建设和维护等进行升级与节能改造，建成节能、环保、高效的绿色数据中心。

2　整体工艺布局的节能优化

中国电建总部原数据机房的机柜均为统一朝向摆放，均为机柜正面朝前，没有设置冷热通道，空调为下送风、上回风方式，各机柜组间没有合理的通风空间，冷热空气混合问题严重，不利于设备散热。因此数据机房改造中对机柜布局方向进行的调整，采用机柜面对面、背对背的摆放方式，形成冷热通道；机柜正面为冷通道，并设置风口地板，冷空气从机房正面进入，设备吸收热量后，由机柜背面上方自然回风进入空调，空调形成下送风、上回风的循环送风方式，使其具备良好的使用和散热效果。

3　封闭热（冷）通道的节能优化

封闭热（冷）通道可以有效使地板下送出的冷量全部用于设备散热，能大幅度减少或避免风量和冷量的损耗，从而最终大幅度提高制冷的效率。从整个机房的气流组织来看，对热通道的封闭可以有效地避免传统机房中冷热空气混合，冷空气短路，而最终产生的局部热点问题。

通过封闭热通道能够解决核心机房局部过热、空调能耗高、装机空间利用率低等问题。较传统空调制冷方式，空调能耗下降20%～30%，机房空间利用率由原来的50%提升到90%，设备运行环境得到了大大的改善。

封闭热通道增加铝合金扣板吊顶，并且在机房热通道上方天花采用回风百叶形式，确保更好的回风。空调与吊顶之间安装回风帽，使楼板与吊顶板之间形成负压热空气回风层，加强空调回风效率，降低制冷能耗。

封闭热通道的优势还在于万一数据机房断电，精密空调停机后整个机房温度上升相对较慢，从而延长机房服务器等设备因为温度过高而宕机的时间，提高机房内安全级别。

4　风口及温控地板节能改造

数据中心机房由于部分机柜的精密空调送风距离较远，地板下空间相对较低，因此在距离精密空调10m以外的机柜正面配置温控通风地板。温控通风地板带EC风机装置，达到调节、增加风量的作用。通风地板具有自动调节功能，当冷通道内出现了局部热点时，可以自动调节增加冷量。

5　供配电系统节能

UPS输出配电采用智能配电模块，可检测到每个回路的供电指标。检测供电回路额定电流、实际电流、负载百分比、负载电流谐波百分比、负载电量、功率因数等指标。

智能配电系统设计与UPS系统安装在同一套机柜内，采用模块化结构，可根据负载容量的需求变化增加或减少配置，而无需关闭UPS输出或配电总输入开关。

每一条电缆、每一个插座、每一个开关、每一个配电设备，都在明显位置进行永久性标注，此标注能应付温度和湿度的变化。任何一个标识都能通过其颜色和代码清楚地表达其所属回路、上游设备源头、相位和位置。这样的永久性标注将使维护人员在进行检修安装时时候一目了然。

6　高效模块化UPS，超级节能环保

机房UPS选择充分预留未来扩展容量，满足未来3～5年机房信息化建设的设备运行发展需求，采用高效模块化UPS设备，50%～75%负载效率＞96%，25%负载效率＞95%；输入功率因数≈1，输入谐波电流＜3%。

7　智能照明及门开灯亮、门关灯灭的节能措施

系统可分别对每一盏灯的亮度进行调整、设置。同时能够将每盏灯的亮度组合记忆在场景中，方便调用。

系统增设探测器，感应到移动人员后，自动调用某一场景，灯亮后，进入室内人员可根据需要通过开关按键手动变更场景。人员离开房间，探测器延时关断灯具。

8　LED照明节能

数据中心机房照明灯具的光源选择采用LED节能灯管。根据相关评测，10W LED日光灯要比传统40W日光灯亮度高，16W LED日光灯要比传统64W日光灯亮度高，LED日光灯亮度尤其显得更柔和更容易使人们接受。LED日光灯使用寿命在5万～8万小时供电电压为为AC85V～260V（交流），无需起辉器和镇流器，启动快，功率小，无频闪，不容易视产生疲劳。它不但超强节能而且更为环保，也是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一，是目前取代传统的日光灯的主要产品。

LED照明主要有以下几个特点：

1） 高效节能：耗电能效低。（普通60W白炽灯17h耗电1kW·h，普通10W节能灯100h耗电1kW·h）；

2）超长寿命：半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有1000h，普通节能灯使用寿命也只有50000h）；

3）健康：光线健康光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射（普通灯光线中含有紫外线和红外线）；

4）色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰）；

5）保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）；

6）光效率高：发热小，90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能）；

7）安全系数高：所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患，克用于于矿场等危险场所；

9　精密空调采用了多项节能技术

1） 高能效数码涡旋压缩机，确保机组高能效比：

采用了世界最大的工业级别压缩机制造商生产的高效数码涡旋式压缩机，能效比高。压缩机的压缩过程连续、平稳；压缩机的排气过程旋转角度超过540°；在吸气及压缩过程中没有热量交换；在压缩过程中制冷剂气流方向没有改变；减少了气流损失；涡旋式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击；启动电流低。数码涡旋压缩机在涡旋压缩机基础上采用了数字控制技术，数码涡旋压缩机可以在20%～100%之间连续调节容量输出，按机房需求提供制冷量，确保了对室温的严格控制，降低能耗，同时减少压缩机的起停次数，提高压缩机的可靠性。

2） 高效EC风机系统

室内风机采用了两个高效的EC风机，为冗余设计。EC风机具有效率高、节能、可调速等优点，比传统风机节能20%，并可以根据制冷量需求调整转速，降低低负载下的能耗。具有高冗余性，每个风机均设计有约25%余量。

3） iCOM控制器强大的联动与群控功能

通过Teamwork方式统一控制管理，实现机房环境的节能控制。

10　新风预冷技术

对新风进行预处理已达到室内空气状态，减少机房精密空调不必要的加湿除湿功能工作，降低不必要的空调耗电。

11　结束语

中国电建总部数据中心机房绿色节能还有很多细节处理，包括管理软件应用（动环监控、综合管理平台、资产管理、3D实时数据展示）、隔断墙保温处理等。通过数据中心环境基础改造建设后，中国电建总部数据中心机房PUE值大大降低，满足2011年国家发改委、工信部和财政部联合要求的大中型数据中心PUE值。

Application of Green Energy Saving in Data Center Room——Data Center Transformation of China Electric Power Construction Group Headquarters