数据中心工程中暖通系统的节能措施探讨

陈萱

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摘要：二十一世纪人类社会正在逐步进入信息时代，各行各业的数据中心建设规模越来越大。但随着数据中心规模的不断扩大，服务器发热密度越来越高，数据中心能耗问题日益突出。数据中心中暖通系统能耗占据着较大比例，暖通系统节能刻不容缓。西方发达国家中暖通系统仅占社会总能耗的百分之十五左右，而在我国暖通系统能耗却占社会总能耗的百分之三十，可见暖通系统节能的必要性。本文将针对数据中心工程中暖通系统的节能措施展开研究和分析。

关键词：数据中心；暖通系统；节能措施

引言

新时代背景下，社会信息化程度越来越高，人们对数据处理业务的需求越来越大，数据中心应运而生。近几年，我国许多企业进行了数据中心建设，数据中心进入快速增长期。暖通系统在数据中心工程建设中占据着重要位置，担负着数据中心数据处理设备冷却的重任，是保障数据中心正常运行的重要基础设施，但也是数据中心主要能耗设施，高能耗无疑造成了能源浪费，增强了数据中心运行成本，暖通系统节能势在必行。

一、数据中心对环境的要求

数据中心是一整套极其复杂的设施，可用来在INTERNET网络基础设施上传递、存储、加工、处理、计算、展示数据信息，通常用来处理商业或组织数据[1]。数据中心需建立在一定硬件系统基础上，通常由多个主机构成，每个主机运行一个单一构件。这些构件对室内环境有着较高要求，腐蚀气体或不洁净气体吸入机房会影响设备运行[2]。此外，温度与湿度的控制也非常重要，必须严格控制，如机房内温度过高，主机设备将出现死机、重启等现象。若空气潮湿，易引起设备的金属部件和插接件管部件产生锈蚀，严重时还可造成电路短路。數据中心具体环境要求如表1。而暖通系统是数据中心的温度、湿度、设备冷却的主要手段。但暖通系统也是数据中心耗能大项，数据中心工程中暖通系统节能值得研究。

表1 主机房的环境要求

A级 B级 正常范围

温度 23 ±2℃ 20±2℃ 18-25℃

湿度 45%-65% 40%-70% 40%-60%

温度变化率

送风温差 <5℃/h 并不得结露

4～6℃ <10℃/h 并不得结露

4～6℃

6～8℃

二、数据中心工程中暖通系统能耗影响因素分析

相关统计数据显示，数据中心每年每平方英尺能源成本是普通办公室的十倍，其中暖通系统能耗最大，可见暖通系统能耗的严重性[3]。导致数据中心暖通系统能耗高的因素有很多。首先，从新风处理角度来看。一些数据中心建设中，忽视了对自然因素的利用，不能新风处理能耗大，且处理效果不理想，导致新风处理过程中能耗问题突出，暖通系统图（如图1）。此外，一些数据中心规模扩大、设备增多，却没有合组织气流，结果造成冷风与服务器的热风混在一起，严重制约了暖通系统功能发挥，导致能耗严重，更给设备运行造成了不利影响[4]。另一方面，一些数据中心缺乏相应管理制度，没有设置隔离门，造成数据中心与外界空气环境交换过于频繁，导致数据中心内部湿度、温度与实际需求偏差较大，就会加大暖通系统整体能耗，更会影响温度、湿度调节的效果与效率。此外，很多数据中心暖通系统控制技术存在问题，缺乏对节能问题的考虑，缺少对变频技术和智能控制技术的应用，导致整个暖通系统控制十分不灵活，导致温湿度调节效果十分不理想。

图1暖通系统图

三、数据中心工程中暖通系统节能的措施

通过前文的分析，不难看出数据中心工程中暖通系统节能的重要性和必要性。下面通过几点来分析数据中心工程暖通系统节能的措施。

（一）合理的气流组织

通过前文对数据中心环境要求的分析，可以知道数据中心主机房对环境的洁净度及温湿度都有较高要求，主机房内必须要进行新风换气。在夏季时新风处理比较简单，只需进行简单的除湿即可。而在冬季，室外温度较低，且空气含湿量低于室内空气含湿量，空气处理中既要加湿又要加热，而当前的加热加湿方式显然会造成能源利用的不合理。因此，新风处理可考虑采用换热机组，利用机房内的回风加热新风，不仅降低了新风加热能耗，同时减少了末端空调风机能耗。另一方面，为了使暖通系统性能得到更好的发挥，避免冷热风混合，气流组织设计中单机柜热密度若在5KW以下，可设冷热通道。若在5KW以上，可考虑设置封闭式冷热通道。目前国内大多采用的是封闭冷通道，但工程中如果对送风温度有一定要求，可采用封闭热通道。封闭通道能够降低机柜的漏风率，最大限度的优化气流组织，有效降低能耗。此外，应设置隔离门，减少室内外空气的对流。

（二）加强对变频技术的应用

目前国内数据中心应用的主流暖通系统控制技术分为两大类：第一类是定频技术，第二类是变频技术。由于定频控制技术下，冷冻泵需要持续运转，以维持设置温湿度，所以运行中能耗问题突出。而变频控制技术下，利用了智能控制和感应技术，系统可根据实际温湿度来自动调节运行模式，进行低能耗运行，以降低整体运行能耗。且这种控制技术控制精度大，能源利用率高，能够有效降低暖通系统运行成本，提高系统运行灵活性，解决能耗问题。因此，数据中心工程中暖通系统应积极推广和应用变频控制技术。例如，深圳科士达在二零一一建设的数据中心，就应用了变频控制技术，数据中心整体能力下降了百分之二十二，运行成本降低百分之十三，节能效果大大提升，温控、湿控效果明显改善，控制准确性明显提高，科士达数据中心被评为最佳节能数据中心。

四、结语

数据中心的建设离不开对暖通系统的应用，但暖通系统是数据中心的主要能源设施，能耗问题十分突出。高能耗不降会造成资源浪费，增加暖通系统运行成本，更会带来严重的环境污染问题，数据中心工程中暖通系统节能至关重要。暖通系统设计中必须做好科学设计，考虑节能问题，积极融入新技术、新设备，以降低暖通系统能耗。

参考文献：

[1]闫军威.区域供冷系统节能优化运行与控制方法研究及系统实现[D].华南理工大学，2014，13（11）：119-124.

[2]高东媛.新风直接引入式数据中心空调辅助系统研究[D].河北工程大学，2013，05：190-192.

[3]马明明.公共建筑空调系统改造与节能潜力的研究[D].重庆大学，2014，11：122-123.