高密度機(jī)房布局創(chuàng)新，改進(jìn)機(jī)房節(jié)能

概述

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電力資源已經(jīng)成為我們建筑和生活中不可替代的能源。雖然“十五”規(guī)劃以來(lái)國(guó)家西電東送戰(zhàn)略成績(jī)斐然，2010年底三大通道輸送能力已超過(guò)7000萬(wàn)千瓦，但相對(duì)于中國(guó)龐大的用電需求仍有4000萬(wàn)千瓦的缺口。在電力供求缺口不斷擴(kuò)大的嚴(yán)峻形勢(shì)下，如何創(chuàng)建一個(gè)節(jié)能的環(huán)境已經(jīng)成為中國(guó)乃至全世界關(guān)注的問(wèn)題。

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用，海量數(shù)據(jù)不斷膨脹，上網(wǎng)的速度、方式和移動(dòng)性也日漸增強(qiáng)，移動(dòng)辦公、云儲(chǔ)存技術(shù)走進(jìn)了我們的工作和生活。網(wǎng)絡(luò)的高速化、數(shù)據(jù)的巨大化，造成對(duì)機(jī)房面積要求逐漸增大、機(jī)房用電不斷增加、信息化運(yùn)行成本連年追升。高密度機(jī)房布局創(chuàng)新，改進(jìn)機(jī)房節(jié)能被提到了重要的位置。這幾年我國(guó)的建筑行業(yè)飛速發(fā)展，相關(guān)的數(shù)據(jù)交換也成為了工作中必不可少的內(nèi)容。如何建設(shè)一個(gè)節(jié)能的數(shù)據(jù)交換機(jī)房，也將成為建筑行業(yè)一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

考量機(jī)房布局優(yōu)劣的幾項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)

國(guó)標(biāo)GB361-88中明文規(guī)定：計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)按B類要求實(shí)施，即：對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)房的安全有較嚴(yán)格的要求，有完善的計(jì)算機(jī)機(jī)房安全措施。根據(jù)規(guī)范的要求在環(huán)境方面總結(jié)為以下幾點(diǎn)：機(jī)房的溫度濕度、噪聲和抗電磁干擾、空氣調(diào)節(jié)、消防。在以上幾點(diǎn)中最為重要也是關(guān)系到服務(wù)器及其設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的是機(jī)房的溫度和濕度控制。溫度低了電路運(yùn)行不正常，溫度高了會(huì)損壞元器件。濕度低了會(huì)有靜電，可能擊穿元器件，濕度高了可能會(huì)引起短路。

節(jié)能技術(shù)在機(jī)房中的應(yīng)用

機(jī)房最早出現(xiàn)在通訊行業(yè)，當(dāng)時(shí)僅指出空調(diào)設(shè)備是通訊行業(yè)耗電最主要的設(shè)備。所以在當(dāng)時(shí)提出了幾點(diǎn)最主要的技術(shù)方案：

（1）在機(jī)房中采用新的送風(fēng)技術(shù)；

（2）機(jī)房采用中央空調(diào)系統(tǒng)以及變頻空調(diào)技術(shù)。

但隨著時(shí)間的推移，節(jié)能的技術(shù)也在不斷的更新。

參考國(guó)際上節(jié)能機(jī)房的最新技術(shù)和成功案例，我們總結(jié)為：

（1）機(jī)房?jī)?nèi)送風(fēng)系統(tǒng)的改善；

（2）機(jī)房空調(diào)溫度設(shè)定的合理調(diào)整；

（3）室外機(jī)冷水霧化冷卻節(jié)能；

（4）空調(diào)風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能；

（5）送風(fēng)管路合理調(diào)整；

（6）空調(diào)水泵變頻調(diào)速節(jié)能；

（7）高密度機(jī)房一體化空調(diào)機(jī)節(jié)能等。

以上功能的改善都可以根據(jù)各自的條件，進(jìn)行選擇、整合使用。再加上合理的機(jī)房布局，高密度布置的機(jī)房也能滿足海量數(shù)據(jù)膨脹，需增加機(jī)房設(shè)備，而帶來(lái)的用電量、成本、機(jī)房面積同比增加的矛盾。

高密度機(jī)房節(jié)能設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)機(jī)房一般采用地板下送風(fēng)的空調(diào)送、回風(fēng)氣流組織形式，這種送風(fēng)方式存在兩個(gè)瓶頸：一是地板下送風(fēng)截面積；二是地板出風(fēng)口的有效出風(fēng)面積。

為了解決地板下送風(fēng)截面積的瓶頸，目前是地板鋪的越來(lái)越高，大多達(dá)到600mm以上。但地板出風(fēng)口的面積已經(jīng)達(dá)到了極限，主要是風(fēng)的過(guò)孔率不可能達(dá)到100%。如增加每機(jī)柜擁有的地板出風(fēng)口數(shù)量必須增加機(jī)房區(qū)的面積。所以，地板下送風(fēng)的氣流組織方式，目前只能滿足每機(jī)柜5KW以下的功率密度要求，而在機(jī)柜進(jìn)風(fēng)面又往往存在著溫度的梯度問(wèn)題，因此，在機(jī)柜頂部極易形成局部熱點(diǎn)，遠(yuǎn)不能支撐高密度機(jī)房運(yùn)行的制冷需求。

高密度節(jié)能機(jī)房采用水平送風(fēng)方式，配合機(jī)柜擺放布局及通道封閉系統(tǒng)，形成冷通道靜壓箱，空調(diào)機(jī)穿插擺放在機(jī)柜排中間，實(shí)現(xiàn)就近送風(fēng)、按需配風(fēng)，空調(diào)機(jī)送風(fēng)的風(fēng)阻小、風(fēng)量大，支持最高30kW的單機(jī)柜容量制冷需求。水平送風(fēng)的方式，保證了機(jī)柜不同高度進(jìn)風(fēng)溫度的均衡性，避免了局部熱點(diǎn)溫度的發(fā)生，同時(shí)也可以對(duì)濕度進(jìn)行很好的控制。見(jiàn)下圖。

改進(jìn)型機(jī)房節(jié)能效果對(duì)比

通過(guò)一些成功的節(jié)能案例和傳統(tǒng)的機(jī)房對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)了，傳統(tǒng)機(jī)房的控溫控濕主要以空調(diào)為主。經(jīng)計(jì)算在機(jī)房用電中，真正用于服務(wù)器及其相關(guān)設(shè)備的只占到總用電量的55%～65%，空調(diào)設(shè)備占了35%～45%的用電量。所以在機(jī)房節(jié)能中最簡(jiǎn)單也是最有效的就是充分利用空調(diào)，降低其能耗的浪費(fèi)以達(dá)到節(jié)能的目的。

高密度節(jié)能機(jī)房采用水平送風(fēng)氣流組織方式，水平送風(fēng)的送風(fēng)距離短、循環(huán)風(fēng)阻小，室內(nèi)機(jī)選用低功耗、高功率的軸流風(fēng)機(jī)以及高能效比的谷輪渦旋式壓縮機(jī)，“V”型翅片管式換熱器及精細(xì)設(shè)計(jì)的分液頭設(shè)計(jì)提高換熱效率，智能控制器實(shí)現(xiàn)冷量動(dòng)態(tài)分配減少能源浪費(fèi)。高密度一體化機(jī)房的PUE值從傳統(tǒng)的2.2 降低到1.5以下。（PUE是Power Usage Effectiveness的簡(jiǎn)寫(xiě)，是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比。PUE = 數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PUE是一個(gè)比率，基準(zhǔn)是2，越接近1表明能效水平越好）

高密度機(jī)房空調(diào)循環(huán)圖

以100KVA IT負(fù)載為例，負(fù)載平均功率因數(shù)取0.9，推算：

節(jié)能機(jī)房系統(tǒng)每年節(jié)點(diǎn)：

（2.2-1.5）*100KVA*0.9*24h*365=55.2萬(wàn)度

節(jié)省電費(fèi)：

55.2萬(wàn)度*1.02元/度=56萬(wàn)元

節(jié)電率：

（2.2-1.5）/2.2=32%

通過(guò)以上計(jì)算不難看出，由于高密度節(jié)能機(jī)房是在房間內(nèi)搭設(shè)獨(dú)立的服務(wù)器密封機(jī)柜，室內(nèi)的換氣問(wèn)題可以由中央空調(diào)完成，而濕度和溫度也得到了很好控制。使用高密度節(jié)能機(jī)房后空調(diào)的能耗可以降低1 / 3。并其噪音的問(wèn)題也就迎刃而解。

未來(lái)展望

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)、云儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)交換這些詞匯已經(jīng)無(wú)孔不入地進(jìn)入了各行各業(yè)，建筑行業(yè)必然會(huì)隨著信息技術(shù)的進(jìn)步不斷地發(fā)展。數(shù)據(jù)機(jī)房的不斷擴(kuò)容、模塊的接入，功耗的不斷上升必然成為阻礙信息發(fā)展的絆腳石。從用電源頭上、從技術(shù)和管理上進(jìn)行節(jié)能，每年必然可以省下一筆不小的開(kāi)支。高密度機(jī)房的高集成化、綠色化和節(jié)能化，必然成為未來(lái)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

高密度機(jī)房布局圖