數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注，數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)耗電平均占數(shù)據(jù)中心總耗電量的40%左右，在實(shí)際應(yīng)用中，超量制冷是普遍存在的問(wèn)題。據(jù)有關(guān)信息統(tǒng)計(jì)，目前85%以上的機(jī)房存在著過(guò)度制冷的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE比較高，但是，局部熱點(diǎn)所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心故障卻時(shí)有發(fā)生，局部設(shè)備運(yùn)行溫度超標(biāo)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行。由于機(jī)房局部過(guò)熱，雖然機(jī)房設(shè)計(jì)容量較大，但新增設(shè)備依然無(wú)法再安裝;熱交換不充分，導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組制冷效率低，空調(diào)能耗升高。業(yè)內(nèi)專家表示，數(shù)據(jù)中心空調(diào)能耗量巨大并不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正常結(jié)果，而是由于不合理的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和使用所造成的。

在以往的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，多采取集中制冷模式，將空調(diào)房間考慮成一個(gè)均勻空間，按現(xiàn)場(chǎng)最大需求量來(lái)考慮。這種模式忽視了空間各部分的需要，缺少考慮制冷效率、制冷成本的意識(shí)。目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高密度大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求，人們逐漸認(rèn)識(shí)到集中制冷的弊端和按需制冷的必要性。

按需制冷就是按機(jī)房?jī)?nèi)各部分熱源的即時(shí)需要，將冷媒送到最貼近熱源的地方。其最大的特點(diǎn)是制冷方式的定量化和精準(zhǔn)化，從“房間級(jí)”制冷轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;機(jī)柜級(jí)”制冷，最后到“芯片級(jí)”制冷。

在數(shù)據(jù)中心建設(shè)和改造工程中可以看到運(yùn)營(yíng)商態(tài)度的變化。從設(shè)備集采方面，運(yùn)營(yíng)商更加關(guān)注空調(diào)本身的節(jié)能性能與安全問(wèn)題;在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與建設(shè)改造方面，運(yùn)營(yíng)商與廠商就新技術(shù)不斷溝通協(xié)調(diào)，根據(jù)政策的變化，及時(shí)調(diào)整機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案。

盤點(diǎn)近期機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)與改造過(guò)程中的技術(shù)變革，體現(xiàn)在水冷替代、氣流優(yōu)化、新風(fēng)交換三個(gè)方面。

水冷空調(diào)機(jī)組代替風(fēng)冷機(jī)組

目前通信機(jī)房空調(diào)大多數(shù)采用風(fēng)冷型專用空調(diào)機(jī)組，風(fēng)冷型機(jī)組均為單元式機(jī)組，具有安裝靈活、可靠安全的優(yōu)點(diǎn)，但也存在性能系數(shù)較低、運(yùn)行性能不穩(wěn)定、受室外環(huán)境溫度變化波動(dòng)較大、室內(nèi)外機(jī)組安裝管線較短、室外機(jī)組占用大量建筑面積的缺點(diǎn)。

水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與風(fēng)冷式機(jī)組相同，室內(nèi)空氣通過(guò)蒸發(fā)器盤管循環(huán)。與風(fēng)冷式不同的是，水冷機(jī)組內(nèi)部安裝有板式冷凝器，將實(shí)現(xiàn)房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉(zhuǎn)換。該冷凝器內(nèi)的液體作為一個(gè)二級(jí)傳熱媒介，被抽到遠(yuǎn)處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內(nèi)，熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統(tǒng)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組每臺(tái)機(jī)組均自帶制冷循環(huán)系統(tǒng)，并配有單獨(dú)的水冷冷凝器，冷凝器置于室內(nèi)機(jī)內(nèi)部。所有機(jī)組的冷卻水可以做成一個(gè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由水泵提供循環(huán)動(dòng)力，室外冷卻水可采用開(kāi)放冷卻水塔和封閉干冷器兩種方式。機(jī)房專用空調(diào)要求一年四季連續(xù)運(yùn)行，通常采用冷卻水塔的冷卻方式。

從節(jié)能角度考慮，有的專用空調(diào)機(jī)組在水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器上平行加入一個(gè)自然冷卻用的盤管。在較低的室外環(huán)境溫度下，通過(guò)中央控制器精確地控制閥門，自然冷卻盤管將吸收室內(nèi)的全部的傳熱量。在換季期間，環(huán)境溫度將降至機(jī)房所需的溫度以下，自然冷卻盤管將提供預(yù)制冷以減少壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，壓縮機(jī)一般只需80%的輸入功率，因此可以顯著地節(jié)省成本。水冷節(jié)能效率、性能系數(shù)高于風(fēng)冷機(jī)組。在通信機(jī)房中推廣水冷型專用空調(diào)機(jī)組具有一定程度的節(jié)電降耗價(jià)值，特別是在一些中、大型項(xiàng)目上節(jié)能效益顯著。

從建設(shè)投資方面考慮，水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)不需要室內(nèi)、室外機(jī)的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機(jī)組連接在一起，在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，工程量能相對(duì)減少，不存在室內(nèi)、室外機(jī)距離限制;可以用幾組較大的室外干冷器做N 1備份工作方式，在中大型數(shù)據(jù)中心占地面積相對(duì)較小，同時(shí)水循環(huán)管道不需要太厚的保溫處理，節(jié)省通道空間;擴(kuò)容方便，初期設(shè)計(jì)時(shí)留好接口，不需要在投入使用后需要擴(kuò)容時(shí)再尋找室內(nèi)、室外機(jī)通道，這些方面都可以大大減少空調(diào)設(shè)備的投資及后期維護(hù)費(fèi)用。

機(jī)房空調(diào)氣流組織科學(xué)化

過(guò)去，大多數(shù)通信機(jī)房采用上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，首先降低機(jī)房的環(huán)境溫度，然后才能使機(jī)柜降溫、冷卻。就其效率而言，空調(diào)的能量顯然有一部分消耗在降低環(huán)境溫度上，而不是直接去降低設(shè)備的溫度。

采用上送風(fēng)方式的機(jī)房，大多數(shù)機(jī)房?jī)?nèi)氣流組織混亂，冷熱氣流混合現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致機(jī)房制冷利用效率低下，而且局部熱點(diǎn)問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。

據(jù)了解，目前許多數(shù)據(jù)中心機(jī)房通過(guò)“風(fēng)孔下移”，對(duì)機(jī)房實(shí)施節(jié)能改造。大中型計(jì)算機(jī)及大容量的程控交換機(jī)散熱量大，且集中，因此要對(duì)程控設(shè)備進(jìn)行直接送風(fēng)冷卻。程控交換機(jī)設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口一般設(shè)在其機(jī)架下側(cè)或底部，排風(fēng)口設(shè)在機(jī)架的頂部?？諝馔ㄟ^(guò)架空活動(dòng)地板由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入沿機(jī)架自下而上迅速有效地使設(shè)備得到冷卻。采用“全封閉冷氣通道精確送風(fēng)”時(shí)，送風(fēng)截面積、送風(fēng)溫度一般情況不變，只要改變冷空氣的送風(fēng)風(fēng)速，就可以滿足不同發(fā)熱量的機(jī)柜的散熱要求。這樣，減少了送風(fēng)回路中的冷量損失，盡量靠近機(jī)架服務(wù)器區(qū)域，提高空調(diào)的工作效率，減少能耗，同時(shí)有效改善了機(jī)房出現(xiàn)的局部高溫情況。

同時(shí)，機(jī)房設(shè)計(jì)過(guò)程中，提出了“冷熱分區(qū)”概念。在未安裝設(shè)備的機(jī)架處，安裝擋風(fēng)板(消隱板)，擋風(fēng)板的規(guī)格應(yīng)與其上下設(shè)備嚴(yán)密接觸，防止冷、熱風(fēng)短路;改變機(jī)柜位置的排列方式，由以往的同方向變?yōu)?ldquo;背對(duì)背、面對(duì)面”安放，使冷熱風(fēng)路分離，引導(dǎo)冷熱氣流，提高了空調(diào)的制冷效率;另一方面采用改進(jìn)的機(jī)柜系統(tǒng)，將動(dòng)力和弱電線纜放置于機(jī)柜兩側(cè)的專用通道中，解決了機(jī)柜內(nèi)的熱量問(wèn)題，同時(shí)也提高中心機(jī)房的管理性及未來(lái)的擴(kuò)展空間。

新風(fēng)交換節(jié)能技術(shù)

一般通信機(jī)房空間密閉，設(shè)備發(fā)熱量較大，新風(fēng)節(jié)能技術(shù)是一種借鑒了采暖通風(fēng)中的新風(fēng)機(jī)組，針對(duì)通信機(jī)房自身環(huán)境要求而設(shè)計(jì)出的集通風(fēng)系統(tǒng)、控制(監(jiān)控)系統(tǒng)、氣流組織于一體的節(jié)能系統(tǒng)。利用自然冷源冷卻技術(shù)實(shí)現(xiàn)新風(fēng)節(jié)能的主要方式有二種。

自然通風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng):當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí)，直接將室外低溫空氣送至室內(nèi)，為室內(nèi)降溫;當(dāng)室外溫度高，不足以帶走室內(nèi)熱量時(shí)，則開(kāi)啟空調(diào)。該方式直接引入室外的空氣，機(jī)房環(huán)境易受外界的影響。

熱交換新風(fēng)系統(tǒng):采用隔絕換熱方式，通過(guò)室內(nèi)外空氣的顯熱交換以保證機(jī)房的空氣溫度要求。由于室內(nèi)外空氣相互隔離，室內(nèi)空氣潔凈度不受室外空氣的影響。

采用新風(fēng)交換節(jié)能系統(tǒng)后，根據(jù)不同地方的環(huán)境溫度選擇合適的月份與空調(diào)系統(tǒng)協(xié)調(diào)應(yīng)用調(diào)節(jié)機(jī)房溫度，可以直接降低耗電量，同時(shí)間接節(jié)約的空調(diào)維護(hù)費(fèi)用。

除以上提出的主要技術(shù)變革外，更換空調(diào)的制冷劑、應(yīng)用熱管技術(shù)等方式都得到了重視與選擇，在很大程度上提高空調(diào)的制冷效率，減少耗電量，節(jié)約系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)投資。

隨著機(jī)房基站內(nèi)的服務(wù)器向低價(jià)格、小型化、高功率密度方向的發(fā)展，對(duì)空調(diào)的制冷能力帶來(lái)了更多的壓力和挑戰(zhàn)。通信行業(yè)機(jī)房基站建設(shè)要采用新思維，加強(qiáng)新技術(shù)的跟蹤和應(yīng)用。從機(jī)房基站建設(shè)、設(shè)備采購(gòu)開(kāi)始就應(yīng)著重考慮空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

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