关于信息机房的节能技术分析

王鹏飞 杜元翰

（国网江苏省电力有限公司信息通信分公司 江苏省南京市 210000）

经过多年信息化建设，在信息机房室中电力设备部署越来越多，其中包括电压监控、电能质量、配电自动化等，以支持机房正常生产、运营和维护。对于关键系统、服务器设备信息和系统软件，其重要性不言而喻。但在信息技术飞速时代下，设备能源消耗较大，因此，根据实际情况，采用性能较好、能耗较低的服务器，建立绿色节能信息机房，不断提升信息机房运行效率和维护质量，从实践和理论方面均起到有效推动作用。

1 信息机房相关概念及能耗现状

1.1 信息机房概念

信息机房，也称为数据中心计算机室（IDC 计算机室），全名是Internet 数据中心，通常由电信行业或企业单位安装以存储专用服务器。主要应用程序功能是服务器托管，需要专门服务器管理和支持。随着互联网不断发展，IDC 机房建设正在形成大规模趋势，是中国互联网产业重要组成部分，也是互联网发展不可或缺一部分[1]。为企业、单位和其他行业提供质量稳定、安全性能高、专业服务器托管服务。数据中心机房建设主要由电力能源保障系统、空间环境保障系统、网络带宽保障系统、网络带宽保障系统、基础设备保障系统和标准化机房管理系统组成。

1.2 信息机房能耗现状

信息机房作为建筑物、主机房、辅机室等场所的主要构成部分，但就当前阶段而言，部分场所的信息机房因设备老旧、技术落后等因素造成能耗较大，当前许多机房设备仍然处于手动操作状态，不仅耗电量较大，且供电效果相对不足。

据相关报道提示，其中信息机房的全国服务器总共近400 万台，其中耗电量占据全国耗电量的百分之一，高达364 亿千瓦/时，预计直至2021年，全国信息机房耗电量会翻倍增加，占据社会总用电量的百分之三点五。

信息机房能耗呈金字塔形，其中主要分布于空调设备及供电系统，详见图1。

通过信息机房一般电力消耗构成比例图可知：其中信息机房、制冷系统和 UPS 系统的能耗分别占总能耗的51%、30%和15%，其中 UPS 系统的能耗在5%左右。随著机房规模的扩大，IT 能耗也将逐渐增加。另外，随着相关设备的不断增加，机房空调能耗也随之上升[2]。由此可见，国家积极发展云计算等新兴产业的同时，信息机房的能耗水平随之显著提升，基于此，合理利用信息机房节能技术，对降低能源使用效率，节约用电成本具有积极意义。因此，在信息机房节能设计中，除降低计算机设备和配电损耗外，也要实现空调节能。

2 信息机房节能技术应用

2.1 变压器

表1：变压器的配置要求

图1：信息机房能耗构成比例图

信息机房中设备正常运行基本需要进行设置变压器，防止相关设备受电能质量影响，造成信息机房电波异常。数据中心负载主要是服务器、交换机、存储等电子信息设备，以及空调、冷却等辅助设备，以确保操作环境。大型数据中心通常单独安装电子信息设备和空调、冷却等辅助设备，以减少电能质量干扰，因此不同变压器负荷特性不同。对运行中变压器实施经济运行管理主要技术措施包括，提高变压器功率因数、合理选择变压器运行状态、调整变压器实际负荷率。通过对变压器运行数据分析和计算，可得出变压器经济负荷系数和经济运行极限，然后与计算出变压器平均负荷系数进行比较，确定变压器经济运行状态[3]。根据变压器经济运行计算数据，通过调整变压器功率因数和实际负荷率等技术措施，将变压器控制在经济运行状态，有助于减少数据中心能耗。如表1所示。

2.2 移动通信主设备

信息机房主设备大部分情况下根据实际工程不同要求和网络建设目标分批安装，交替使用新老设备。但新设备和旧设备由于生产时间和生产技术不同，能源消耗指标存在一定差异[4]。在信息机房中，应在旧设备和新设备之间制定统一调整标准，尽可能升级旧机器，以免标准无法统一，造成更多功耗。特别是能源消耗大机器必须淘汰，同时选择低功耗新型机器引进。同时，在网络设置结构中进行优化，截断不必要存在部分，降低功耗。提升机房中主控设备利用率，在没有空闲状态明显工作情况，可实现主控设备节能降耗。因此，在信息机房主设备节能减排工作中，应注重以下内容：

（1）安装和使用时间较长早期设备，如果单位资金允许，可以更换、废弃此类设备，并根据国家最新节能减排标准调整设备电力负荷。

（2）更换设备时，应尽量选择能耗低设备，还应考虑选择集成程度高通信设备。评价和选择设备时，应把设备能源消耗作为重要评价标准。

（3）需要合理配置和优化网络结构，加强网络通信智能IP建设，从而促进网络要素结构减少，减少能源消耗措施。除以上节能减排措施外，提高通信设备利用率，确保可满足网络运营需求设备结构，是通信运营中减少节能重要措施。

2.3 空调

空调是信息机房不可缺少电力使用模块，其核心制冷对象分为环境和设备。A 信息机房中制冷空调是耗电量较高设备，因此机房里应使用能效高空调，或者利用先进节能技术减少空调能耗。具体应用为：

（1）冷气节能重点需要根据冷气设备性能选择变频空调，可根据实时温度自行调控，以减少不必要持续冷气。变频空调应用已较为广泛，具有一定智能性，使用这种空调可以有效减少电力消耗。信息机房室内综合节能空调使用可在环境温度下降，以满足室内热负荷需求，并利用微处理器控制器停止压缩机运行，打开电动排气闸，引入外部冷气来调节室内温度。这时只有蒸发器风扇工作，冷凝器风扇和压缩机处于睡眠状态，可节省电力。

（2）变频节能技术应用。变频节能技术目前广泛使用，可有效减少冷却泵、中央空调、鼓风机等电力消耗。变频节能技术主要利用变频器改变压缩机供电频率，调节温度。一般来说，变频空调在初始工作时可达到最大功率，并自动转换为低频，直到温度合适，从而有效实现节能目的。但是应用该技术可能存在谐波问题，极易影响电网正常供电。

（3）加强空调设备日常节能管理，定期执行空调检查工作，即清洁空调过滤器和检查电动机等设备，提高空调冷却效率，减少空调能耗。定期维修空调设备，空调设备故障时要及时维修，并且要经常清洁室外机，减少能源多余消耗[5]。

2.4 配套电源

高压配电、低压配电、直流电源(包括UPS 和备用电源)是信息机房辅助电源，在信息机房设备运行节能中，要重点考虑电源节能。首先，选择电源要安全可靠，要选择适当设备类型和适当容量配置。电源系统对信息机房运营能耗有极大影响，因此要重点考虑电源系统。为此，需要适当减少供电链路，缩小电缆长度，从而减少能耗。明确数据信息中心附近传导电路，并根据机房实际负荷选择适当供电方式。另外，要根据机房实际情况，选择合理节能运营方式。设计电源工作模块时，应考虑机房实际工作负载情况。在初级使用阶段，可及时关闭不必要电源模块，并根据不同等级采取适当保护措施。要想减少信息机房能源消耗，不仅要减少电源能源消耗，还要提高通信电源系统转换效率。首先，将信息机房中效率较低变压器和电源装置卸下，用高效电源装置更换。其次，根据实际情况调整电源设备电源负荷。同时，通信电源设备会产生谐波，妨碍电流，因此必须消除谐波影响，合理选择配电线路材料。若资金充裕，可选择使用电阻率较小电线。另外，在不需要大量电力供应情况下，可应用开关电源节能技术，使部分电源进入休眠模式，以达到节能目的。

3 信息机房节能技术应用原则

3.1 高效原则

系统监视工具应能不间断运行7*24 小时，监视数据应能够实时获取，保存和显示。如果发生故障，可迅速通知并发出警告。因此，系统设计与实现必须遵循效率原则。

3.2 可伸缩性原则

信息机房系统是一个旨在监视和显示各种监视目标和指标系统。监视目标和指标定义以及数据显示必须能够根据业务需求动态扩展或通过快速配置进行扩展。因此，系统设计和实现应遵循可伸缩性原则[6]。

3.3 实用性原则

系统功能设计和配置管理应遵循易用性和友好界面方便操作原则，具有实用性，可减少操作误差，达到安全使用目的[7]。

3.4 可靠性原理

信息机房系统设计为监视工具应用程序，操作必须能够不间断运行7*24，能够快速恢复并且在发生故障情况下不会丢失数据。因此，系统设计与实现必须遵循可靠性原则。

3.5 可行性原则

系统设计和实现基于现有门户操作系统。收集索引数据必须依赖于当前业务逻辑，信息机房系统节能技术实施应有效使用第三方监视系统进行数据连接，减少二次开发工作量，可在最低级别实施

[8]。

4 结论

综上可见，综合相关数据分析，目前我国信息机房在绿色节能设计和应用中，还是应该通过专业技术和改进方法，不断取得更好的信息机房整体节能效果。并且选用更有效的技术，结合信息机房的实际需求，实现持续绿色节能的综合效益。