數據中心機房綠色節(jié)能應用
——中國電建總部數據中心改造

騫巍

（QIAN Wei）

中國電力建設集團有限公司

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

數據中心機房綠色節(jié)能應用
——中國電建總部數據中心改造

騫巍

（QIAN Wei）

中國電力建設集團有限公司

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

1　引言

綠色數據中心是指數據機房中的IT系統(tǒng)、制冷、安防、監(jiān)控、照明和電氣等均能取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響的中心。

綠色數據中心是未來發(fā)展的趨勢，中國電建總部數據中心的規(guī)模屬于中型數據中心，能耗是數據中心的重要運行成本，它的節(jié)能意義也比普通的用電單位大。

中國電建總部數據中心已投入運行近10年，建設之初按照2005年時的國標設計，但隨著數據中心的快速發(fā)展，綠色節(jié)能技術突飛猛進，當時的數據機房顯示出它的一些弊端，比如：地板下部空間只有30cm，而且強電下走線，阻礙空調送風；機柜沒有按照冷熱通道布局方式等。從而造成了數據中心機房能耗過高、運行效率及設備運行的安全穩(wěn)定性過低等問題。因此，數據中心機房改造勢在必行，降低能耗，節(jié)省成本，成為建設綠色數據中心的核心目標。中國電建總部數據中心改造建設全面考慮綠色數據中心的各方面因素，包括位置、環(huán)境、物理建筑、基礎設施、各系統(tǒng)建設和維護等進行升級與節(jié)能改造，建成節(jié)能、環(huán)保、高效的綠色數據中心。

2　整體工藝布局的節(jié)能優(yōu)化

中國電建總部原數據機房的機柜均為統(tǒng)一朝向擺放，均為機柜正面朝前，沒有設置冷熱通道，空調為下送風、上回風方式，各機柜組間沒有合理的通風空間，冷熱空氣混合問題嚴重，不利于設備散熱。因此數據機房改造中對機柜布局方向進行的調整，采用機柜面對面、背對背的擺放方式，形成冷熱通道；機柜正面為冷通道，并設置風口地板，冷空氣從機房正面進入，設備吸收熱量后，由機柜背面上方自然回風進入空調，空調形成下送風、上回風的循環(huán)送風方式，使其具備良好的使用和散熱效果。

3　封閉熱（冷）通道的節(jié)能優(yōu)化

封閉熱（冷）通道可以有效使地板下送出的冷量全部用于設備散熱，能大幅度減少或避免風量和冷量的損耗，從而最終大幅度提高制冷的效率。從整個機房的氣流組織來看，對熱通道的封閉可以有效地避免傳統(tǒng)機房中冷熱空氣混合，冷空氣短路，而最終產生的局部熱點問題。

通過封閉熱通道能夠解決核心機房局部過熱、空調能耗高、裝機空間利用率低等問題。較傳統(tǒng)空調制冷方式，空調能耗下降20%～30%，機房空間利用率由原來的50%提升到90%，設備運行環(huán)境得到了大大的改善。

封閉熱通道增加鋁合金扣板吊頂，并且在機房熱通道上方天花采用回風百葉形式，確保更好的回風?？照{與吊頂之間安裝回風帽，使樓板與吊頂板之間形成負壓熱空氣回風層，加強空調回風效率，降低制冷能耗。

封閉熱通道的優(yōu)勢還在于萬一數據機房斷電，精密空調停機后整個機房溫度上升相對較慢，從而延長機房服務器等設備因為溫度過高而宕機的時間，提高機房內安全級別。

4　風口及溫控地板節(jié)能改造

數據中心機房由于部分機柜的精密空調送風距離較遠，地板下空間相對較低，因此在距離精密空調10m以外的機柜正面配置溫控通風地板。溫控通風地板帶EC風機裝置，達到調節(jié)、增加風量的作用。通風地板具有自動調節(jié)功能，當冷通道內出現了局部熱點時，可以自動調節(jié)增加冷量。

5　供配電系統(tǒng)節(jié)能

UPS輸出配電采用智能配電模塊，可檢測到每個回路的供電指標。檢測供電回路額定電流、實際電流、負載百分比、負載電流諧波百分比、負載電量、功率因數等指標。

智能配電系統(tǒng)設計與UPS系統(tǒng)安裝在同一套機柜內，采用模塊化結構，可根據負載容量的需求變化增加或減少配置，而無需關閉UPS輸出或配電總輸入開關。

每一條電纜、每一個插座、每一個開關、每一個配電設備，都在明顯位置進行永久性標注，此標注能應付溫度和濕度的變化。任何一個標識都能通過其顏色和代碼清楚地表達其所屬回路、上游設備源頭、相位和位置。這樣的永久性標注將使維護人員在進行檢修安裝時時候一目了然。

6　高效模塊化UPS，超級節(jié)能環(huán)保

機房UPS選擇充分預留未來擴展容量，滿足未來3～5年機房信息化建設的設備運行發(fā)展需求，采用高效模塊化UPS設備，50%～75%負載效率＞96%，25%負載效率＞95%；輸入功率因數≈1，輸入諧波電流＜3%。

7　智能照明及門開燈亮、門關燈滅的節(jié)能措施

系統(tǒng)可分別對每一盞燈的亮度進行調整、設置。同時能夠將每盞燈的亮度組合記憶在場景中，方便調用。

系統(tǒng)增設探測器，感應到移動人員后，自動調用某一場景，燈亮后，進入室內人員可根據需要通過開關按鍵手動變更場景。人員離開房間，探測器延時關斷燈具。

8　LED照明節(jié)能

數據中心機房照明燈具的光源選擇采用LED節(jié)能燈管。根據相關評測，10W LED日光燈要比傳統(tǒng)40W日光燈亮度高，16W LED日光燈要比傳統(tǒng)64W日光燈亮度高，LED日光燈亮度尤其顯得更柔和更容易使人們接受。LED日光燈使用壽命在5萬～8萬小時供電電壓為為AC85V～260V（交流），無需起輝器和鎮(zhèn)流器，啟動快，功率小，無頻閃，不容易視產生疲勞。它不但超強節(jié)能而且更為環(huán)保，也是國家綠色節(jié)能照明工程重點開發(fā)的產品之一，是目前取代傳統(tǒng)的日光燈的主要產品。

LED照明主要有以下幾個特點：

1） 高效節(jié)能：耗電能效低。（普通60W白熾燈17h耗電1kW·h，普通10W節(jié)能燈100h耗電1kW·h）；

2）超長壽命：半導體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有1000h，普通節(jié)能燈使用壽命也只有50000h）；

3）健康：光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）；

4）色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不會產生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產生電磁干擾）；

5）保護視力：直流驅動，無頻閃（普通燈都是交流驅動，就必然產生頻閃）；

6）光效率高：發(fā)熱小，90%的電能轉化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉化為熱能，僅有20%電能轉化為光能）；

7）安全系數高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產生安全隱患，克用于于礦場等危險場所；

9　精密空調采用了多項節(jié)能技術

1） 高能效數碼渦旋壓縮機，確保機組高能效比：

采用了世界最大的工業(yè)級別壓縮機制造商生產的高效數碼渦旋式壓縮機，能效比高。壓縮機的壓縮過程連續(xù)、平穩(wěn)；壓縮機的排氣過程旋轉角度超過540°；在吸氣及壓縮過程中沒有熱量交換；在壓縮過程中制冷劑氣流方向沒有改變；減少了氣流損失；渦旋式壓縮機無需高、低壓閥門；減少了閥門損失，防止產生液擊；啟動電流低。數碼渦旋壓縮機在渦旋壓縮機基礎上采用了數字控制技術，數碼渦旋壓縮機可以在20%～100%之間連續(xù)調節(jié)容量輸出，按機房需求提供制冷量，確保了對室溫的嚴格控制，降低能耗，同時減少壓縮機的起停次數，提高壓縮機的可靠性。

2） 高效EC風機系統(tǒng)

室內風機采用了兩個高效的EC風機，為冗余設計。EC風機具有效率高、節(jié)能、可調速等優(yōu)點，比傳統(tǒng)風機節(jié)能20%，并可以根據制冷量需求調整轉速，降低低負載下的能耗。具有高冗余性，每個風機均設計有約25%余量。

3） iCOM控制器強大的聯動與群控功能

通過Teamwork方式統(tǒng)一控制管理，實現機房環(huán)境的節(jié)能控制。

10　新風預冷技術

對新風進行預處理已達到室內空氣狀態(tài)，減少機房精密空調不必要的加濕除濕功能工作，降低不必要的空調耗電。

11　結束語

中國電建總部數據中心機房綠色節(jié)能還有很多細節(jié)處理，包括管理軟件應用（動環(huán)監(jiān)控、綜合管理平臺、資產管理、3D實時數據展示）、隔斷墻保溫處理等。通過數據中心環(huán)境基礎改造建設后，中國電建總部數據中心機房PUE值大大降低，滿足2011年國家發(fā)改委、工信部和財政部聯合要求的大中型數據中心PUE值。

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