面向綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建的節(jié)能技術(shù)和能源管理集成應(yīng)用

卜 震 王安光 沈 佳 孫海峰

上海市建筑科學(xué)研究院

周俊茂

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司

面向綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建的節(jié)能技術(shù)和能源管理集成應(yīng)用

卜 震 王安光 沈 佳 孫海峰

上海市建筑科學(xué)研究院

周俊茂

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司

從提升數(shù)據(jù)中心能效水平的目標(biāo)出發(fā)，介紹了國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)項(xiàng)目的創(chuàng)建思路和原則，通過(guò)上海地區(qū)某電信類IDC機(jī)房的創(chuàng)建案例，詳述了在上海地區(qū)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的節(jié)能技術(shù)和能源管理措施的集成應(yīng)用情況，分析了幾項(xiàng)節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)，為綠色數(shù)據(jù)中心推廣提供了參考。

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心；高壓直流電源；光纖測(cè)溫技術(shù)；能源管理措施

Fund Item: Shanghai Municipal Scientific Technology Committee Science Research Plan Topic（16DZ1202401）

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示全球數(shù)據(jù)中心總量已超過(guò)300萬(wàn)個(gè)，耗電量約占全球總耗電量的1.5%，數(shù)據(jù)中心的高能耗問(wèn)題已經(jīng)引起全球關(guān)注。近年來(lái)，我國(guó)城市數(shù)據(jù)中心建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展期，總量已超過(guò)50萬(wàn)，年耗電量超過(guò)全國(guó)總耗電量的1.5%[1]。特別是隨著全球信息化飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）建設(shè)步伐更是明顯加快。根據(jù)上海統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，至2013年末，上海已建成700處宏基站和300處室內(nèi)分布系統(tǒng)，覆蓋中心城區(qū)190 m2，各類互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）機(jī)架總量達(dá)3.4萬(wàn)個(gè)，增加4 000個(gè)；至2014年末，IDC機(jī)架數(shù)總量達(dá)3.8萬(wàn)個(gè)。

國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家普遍重視數(shù)據(jù)中心節(jié)能，通過(guò)采用節(jié)能低碳產(chǎn)品和技術(shù)以及先進(jìn)的管理方法優(yōu)化數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)能效，降低其環(huán)境影響。美國(guó)環(huán)保署（EPA）在2010年提出并實(shí)施了“數(shù)據(jù)中心能源之星計(jì)劃”，節(jié)能效率在行業(yè)內(nèi)排名前25的才有資格獲得能源之星標(biāo)簽；美國(guó)政府還積極推進(jìn)“聯(lián)邦數(shù)據(jù)中心整合計(jì)劃”，關(guān)閉小型數(shù)據(jù)中心，取而代之的是集中式的數(shù)據(jù)中心，目前，美國(guó)數(shù)據(jù)中心平均電能使用效率（PUE）已達(dá)1.9，先進(jìn)數(shù)據(jù)中心PUE已達(dá)到1.2以下。2008年，歐盟發(fā)布了《數(shù)據(jù)中心能效行為準(zhǔn)則》，提供了減少數(shù)據(jù)中心整體能耗和碳排放的解決方案，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心節(jié)能環(huán)保水平的提升。我國(guó)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE普遍大于2.2，與國(guó)際先進(jìn)水平相比有較大差距，節(jié)能需求及潛力巨大。近年來(lái)，我國(guó)從政府層面重視綠色數(shù)據(jù)中心的示范建設(shè)，2015年制定了《國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)工作方案》，提出創(chuàng)建百個(gè)綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)，能效平均提高8%以上的目標(biāo)。

綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)應(yīng)與數(shù)據(jù)中心類型、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、節(jié)能技術(shù)利用水平和使用情況等相適應(yīng)，我國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管、評(píng)價(jià)、改造等諸多環(huán)節(jié)還存在不少問(wèn)題有待開(kāi)展專項(xiàng)技術(shù)研究和技術(shù)集成研究。本文首先簡(jiǎn)要介紹綠色數(shù)據(jù)中心的創(chuàng)建思路和原則，然后以上海地區(qū)某電信類IDC為例，重點(diǎn)分析綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建中的節(jié)能技術(shù)措施，闡述實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)要點(diǎn)及問(wèn)題，為該地區(qū)綠色數(shù)據(jù)中心適宜性節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供依據(jù)和參考。

1 綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建思路和原則

根據(jù)工信部的《國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)工作方案》，在分析我國(guó)數(shù)據(jù)中心節(jié)能環(huán)保水平現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出了綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)創(chuàng)建的思路和原則。其中，創(chuàng)建總體思路是以建立數(shù)據(jù)中心的推進(jìn)機(jī)制，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心節(jié)能環(huán)保水平全面提升為目標(biāo)，圍繞互聯(lián)網(wǎng)、電信、公共機(jī)構(gòu)、能源、金融、生產(chǎn)等六大應(yīng)用領(lǐng)域，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模大、總能耗高的省市選擇數(shù)據(jù)中心，開(kāi)展綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建，探索和引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展途徑。創(chuàng)建原則一是堅(jiān)持能效提升與低碳環(huán)保并重：在提升能效同時(shí)，降低碳排放和資源消耗，控制有毒有害物質(zhì)使用并加強(qiáng)回收；二是分類實(shí)施和指導(dǎo)：根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)和規(guī)模，因地制宜進(jìn)行創(chuàng)建，分類指導(dǎo)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)；三是技術(shù)和管理并重：在開(kāi)展綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能新技術(shù)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用的同時(shí)，提高管理水平，建立運(yùn)維管理體系。

2 創(chuàng)建案例

2.1 工程概況

以上海地區(qū)電信類IDC為例，該IDC位于所在園區(qū)1號(hào)樓，共有機(jī)房模塊6個(gè)，機(jī)房制冷采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的水冷主機(jī)結(jié)合板式熱交換技術(shù)。其中，位于1號(hào)樓四層的2、3號(hào)機(jī)房是為客戶量身定制、定向租用的IDC機(jī)房，機(jī)房面積680 m2，安裝業(yè)務(wù)機(jī)柜340個(gè)，IT設(shè)備負(fù)載近910 kW，機(jī)房設(shè)備使用率達(dá)90%以上。該IDC自2014年10月后開(kāi)始穩(wěn)定運(yùn)行后，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上綜合利用十余項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，并不斷完善用能監(jiān)測(cè)和運(yùn)維管理體系。

2.2 節(jié)能技術(shù)

該IDC分別在冷源系統(tǒng)、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)房氣流組織、電源設(shè)備、照明系統(tǒng)等幾個(gè)方面采取了節(jié)能技術(shù)措施。

1）冷源選擇

項(xiàng)目根據(jù)上海地區(qū)的氣候條件與總制冷量需求，選擇了離心式冷水機(jī)組作為主用冷源。同時(shí)，考慮到大型數(shù)據(jù)中心往往需要一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間周期才能逐步裝機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，為了提高在部分負(fù)荷狀態(tài)下的冷機(jī)COP值，選擇了變頻式機(jī)組。同時(shí)，還采用了低溫冷卻水利用和優(yōu)化冷凍水供回水溫度等細(xì)節(jié)措施實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)節(jié)能。

此外，根據(jù)上海年氣候變化特點(diǎn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)了冷卻塔“自由冷卻”系統(tǒng)。自由冷卻系統(tǒng)與常規(guī)制冷系統(tǒng)并聯(lián)，便于控制、維修、切換，且功能劃分清晰。按照冷卻塔供冷與制冷主機(jī)供冷比例關(guān)系，新增3套與主機(jī)相同容量的冷卻塔（共計(jì)6套冷卻塔）、3套板式換熱器（見(jiàn)圖1）及與其配套的3臺(tái)冷卻水泵。在冬季，僅開(kāi)啟1臺(tái)變頻主機(jī)使其負(fù)荷維持在30%以上，冷卻水溫度維持在15℃以上，其余供冷量由冷卻塔供給，節(jié)能減排效果明顯。過(guò)渡季，開(kāi)啟自然冷卻系統(tǒng)預(yù)冷冷凍水。在不使用該系統(tǒng)的季節(jié)，該系統(tǒng)的冷卻塔可與常規(guī)制冷系統(tǒng)的冷卻塔一并使用，以此降低冷卻水溫，提高主機(jī)效率。

圖1 自由冷卻系統(tǒng)板換照片

2）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

該數(shù)據(jù)中心是由老廠房改建而成，因此在建筑熱工性能方面不滿足最新設(shè)計(jì)要求，因此在改造過(guò)程中對(duì)原廠房大多數(shù)外窗進(jìn)行了封閉處理，最終窗墻比控制在15%以下。同時(shí)在內(nèi)部裝修時(shí)，充分注意彌補(bǔ)熱工缺陷，在機(jī)房?jī)?nèi)墻設(shè)置了保溫墻體，避免冷量散失；在分隔墻體內(nèi)均設(shè)置保溫巖棉，達(dá)到節(jié)能隔音的效果。由于機(jī)房?jī)?nèi)采用了地板送風(fēng)方式，采用800 mm高防靜電架空地板，地板下鋪設(shè)導(dǎo)熱系數(shù)＜0.036 W/(m·K)的橡塑保溫層，形成保溫效果良好的送風(fēng)風(fēng)道，有效防止了不同樓層房間之間的溫差產(chǎn)生的結(jié)露效應(yīng)。

3）機(jī)房氣流組織

IDC內(nèi)部合理的氣流組織形式與設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行以及節(jié)能效果息息相關(guān)[2]。近年來(lái)，大型IDC機(jī)房通常采用冷熱通道隔離方式，這種方式既能有效避免冷熱空氣混合，也利用了熱空氣自然上浮的物理特性，形成了合理的氣流分布，有利于提高冷卻效率。該項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心的機(jī)架排列采用了冷熱通道隔離方案，即相鄰兩排設(shè)備機(jī)架的擺放方向?yàn)椤懊鎸?duì)面、背靠背”，自然形成相互間隔的冷熱通道（見(jiàn)圖2）。冷空氣從開(kāi)孔地板進(jìn)入冷通道，設(shè)備采用“正面進(jìn)背面出”的方式通風(fēng)，熱空氣再?gòu)臒嵬ǖ阑氐娇照{(diào)回風(fēng)口。在冷熱通道隔離的基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目進(jìn)一步采用了封閉冷通道的節(jié)能方案（見(jiàn)圖3）。有關(guān)研究表明封閉冷通道后室內(nèi)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量可減少30%，封閉熱通道后室內(nèi)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量可減少12.5%。

圖2 冷熱通道隔離示意圖

圖3 封閉冷通道示意圖和現(xiàn)場(chǎng)照片

在應(yīng)用冷熱通道隔離或封閉方案時(shí)，擋風(fēng)盲板的安裝至關(guān)重要。因?yàn)轫?xiàng)目機(jī)房?jī)?nèi)服務(wù)器一半是逐步安裝的，在架內(nèi)服務(wù)器的間隙上加裝擋風(fēng)盲板，能夠保證空調(diào)送來(lái)的冷風(fēng)流經(jīng)服務(wù)器散熱以后才回到空調(diào)，避免了局部氣流組織短路的情況（見(jiàn)圖4）。安裝擋風(fēng)盲板是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，由于客戶經(jīng)常會(huì)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行裝、拆、移等動(dòng)作，擋風(fēng)盲板的部署位置也需要相應(yīng)的隨之調(diào)整，這要求機(jī)房維護(hù)人員與租賃客戶建立有序的溝通協(xié)調(diào)機(jī)制和合作管理模式。

圖4 擋風(fēng)盲板作用示意圖和加裝盲板后的現(xiàn)場(chǎng)照片

此外，為進(jìn)一步優(yōu)化氣流組織形式，提高冷卻效果，項(xiàng)目對(duì)冷通道送風(fēng)地板的形式進(jìn)行了優(yōu)化。如圖5所示，采用了氣流導(dǎo)向地板，提高了地板開(kāi)孔率，從而使地板送風(fēng)阻力大大降低，送風(fēng)效率明顯提高，單機(jī)柜冷卻能力也得到提升，另外有助于解決傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量有限所引起的冷卻能力不足問(wèn)題，突破了地板風(fēng)口的送風(fēng)瓶頸，提高了IT設(shè)備的機(jī)柜容積率和出租率，使機(jī)房空間資源能夠得到充分利用。

圖5 冷通道送風(fēng)口改造前后對(duì)比照片

4）電源設(shè)備

通信用高壓直流電源（HVDC）是一種新型的直流不間斷供電系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的2N UPS系統(tǒng)相比，直流供電減少了電源轉(zhuǎn)換時(shí)的電能損耗，提高了電源的使用效率和系統(tǒng)安全性。通常UPS效率隨著負(fù)載率的降低而降低，為保障系統(tǒng)安全，UPS供電系統(tǒng)大多采用備份形式，導(dǎo)致單臺(tái)UPS通常工作在較低負(fù)載率區(qū)間，系統(tǒng)效率較低，通常低于80%，而240 V直流系統(tǒng)效率一般都在95%以上，直流供電技術(shù)應(yīng)用于電信IDC機(jī)房的節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯[3]。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用了一路240 V直流和一路市電電源為IT服務(wù)器供電的方案（見(jiàn)圖6），數(shù)據(jù)中心內(nèi)配置的通信電源設(shè)備系統(tǒng)，可在滿足IT設(shè)備負(fù)荷的前提下，盡量貼近其負(fù)荷值，以提高主機(jī)的負(fù)載率，從而提高主機(jī)的效率，降低能源損耗。

圖6 240 V直流和市電供電系統(tǒng)示意圖

由于在規(guī)格一定的情況下，電纜長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電阻越大，電能損耗越大，項(xiàng)目通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的總體布局，縮短供電路由，節(jié)省了初次投資的同時(shí)，降低了線損。采用的具體措施為：油機(jī)房與變配電機(jī)房左右緊靠相鄰，變配電機(jī)房與電力電池室上下緊靠相鄰，電力室與主機(jī)房左右緊靠相鄰，同時(shí)，電力室內(nèi)輸入、輸出屏分開(kāi)合理擺放，盡量減少線路的迂回。

5）照明系統(tǒng)

該項(xiàng)目采用了三項(xiàng)綠色照明設(shè)計(jì)措施。首先，采用高效照明產(chǎn)品。用T5型（熒光燈+鎮(zhèn)流器）替換T8型（熒光燈+電感鎮(zhèn)流器），節(jié)電率達(dá)到30%以上，同時(shí)大大降低了頻閃，改善了照明環(huán)境，提高了工作效率。其次，采用合理照明控制方式。照明控制應(yīng)能滿足機(jī)房和其他輔助區(qū)域的視覺(jué)需要，在此條件下，節(jié)約照明用電。同時(shí)還需要兼顧操作性和經(jīng)濟(jì)性。機(jī)房走廊、樓梯廳和門(mén)廳等公共區(qū)域的照明，應(yīng)該采用集中控制方式，并按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制。一般，可以按有無(wú)天然采光進(jìn)行分組，按不同使用條件進(jìn)行分區(qū)，以利于節(jié)約電能。另外，充分利用自然采光。在部分室內(nèi)區(qū)域，如大廳、走廊、監(jiān)控室等，可以充分利用自然采光，不僅可以節(jié)能，而且能夠提高工作人員的視覺(jué)舒適度。

2.3 能源管理

數(shù)據(jù)中心的節(jié)能管理應(yīng)貫徹?cái)?shù)據(jù)中心整個(gè)生命周期。本項(xiàng)目自立項(xiàng)起，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)證和運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段均有針對(duì)性的部署了相關(guān)節(jié)能管理工作，自始至終開(kāi)展節(jié)能優(yōu)化，最能實(shí)現(xiàn)了比較理想的節(jié)能運(yùn)行效果。

1）測(cè)試與驗(yàn)證環(huán)節(jié)

項(xiàng)目參照國(guó)外成功工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在建設(shè)過(guò)程中特別加入了測(cè)試與驗(yàn)證環(huán)節(jié)。不僅是對(duì)IDC機(jī)房節(jié)能設(shè)計(jì)效果進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，還對(duì)機(jī)房容量能力、各個(gè)子系統(tǒng)安全性、聯(lián)動(dòng)性進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)證，具體工作內(nèi)容見(jiàn)圖7。通過(guò)測(cè)試和調(diào)適驗(yàn)證，可將符合建設(shè)要求和設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工程項(xiàng)目無(wú)縫交付給運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。

圖7 IDC機(jī)房測(cè)試與驗(yàn)證環(huán)節(jié)工作內(nèi)容

2）基于光纖測(cè)溫的機(jī)柜級(jí)溫控系統(tǒng)

IDC機(jī)房的傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)計(jì)通常采用機(jī)房級(jí)溫控技術(shù)，即空調(diào)系統(tǒng)配合一些分布在機(jī)房?jī)?nèi)的點(diǎn)式溫度傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)空間的溫度控制。點(diǎn)式溫控技術(shù)只能反映數(shù)據(jù)中心機(jī)房的局部點(diǎn)的空氣溫度，無(wú)法再現(xiàn)機(jī)柜內(nèi)部IT設(shè)備的實(shí)際散熱效果和機(jī)柜內(nèi)微環(huán)境溫度場(chǎng)，導(dǎo)致傳統(tǒng)IDC機(jī)房普遍存在局部機(jī)柜過(guò)熱以及整體空調(diào)系統(tǒng)效率不高的問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，需要從機(jī)房級(jí)到機(jī)柜級(jí)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和控制的轉(zhuǎn)變。機(jī)柜級(jí)微環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)信息更可用于空調(diào)系統(tǒng)的精細(xì)化運(yùn)行管理。本項(xiàng)目在IDC機(jī)房的機(jī)柜內(nèi)布置了基于光纖測(cè)溫的機(jī)柜級(jí)溫控系統(tǒng)，通過(guò)光傳感技術(shù)對(duì)機(jī)柜級(jí)微環(huán)境進(jìn)行感知，采集分析每個(gè)機(jī)柜的進(jìn)出風(fēng)溫度場(chǎng)（見(jiàn)圖8）。光纖測(cè)溫系統(tǒng)使運(yùn)維人員能夠?qū)C(jī)房制冷效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更解決局部過(guò)熱點(diǎn)的問(wèn)題[4]。該系統(tǒng)還能夠根據(jù)分析結(jié)果（見(jiàn)圖9）自動(dòng)反饋數(shù)據(jù)控制空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，使其能夠及時(shí)根據(jù)負(fù)荷變化情況調(diào)整設(shè)置空調(diào)溫度、風(fēng)速以及出風(fēng)口方向，從而使空調(diào)系統(tǒng)的制冷更有針對(duì)性，在提高制冷效率的同時(shí)，降低了運(yùn)行能耗。

圖8 基于光纖測(cè)溫的溫控布線示意圖和現(xiàn)場(chǎng)照片

圖9 基于光纖測(cè)溫的溫控系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果顯示云圖

3）監(jiān)控和能耗系統(tǒng)

IDC機(jī)房一般均設(shè)置有集中監(jiān)控系統(tǒng)，一般以提高運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量、降低運(yùn)行成本等為目標(biāo)，包括視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、能耗監(jiān)控等功能。集中監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)機(jī)房運(yùn)行特點(diǎn)和監(jiān)控要求，實(shí)現(xiàn)集中管理、統(tǒng)一監(jiān)控并迅速反應(yīng)。

本項(xiàng)目在一般監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步布置了可視化機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)在具有數(shù)據(jù)中心級(jí)PUE算法的基礎(chǔ)上，集成了基于流量統(tǒng)計(jì)的機(jī)房模塊級(jí)PUE算法，能夠?qū)崟r(shí)直觀顯示每一個(gè)機(jī)房模塊的動(dòng)態(tài)PUE數(shù)值，為PUE優(yōu)化提供了精確的計(jì)量手段。針對(duì)機(jī)柜的功耗監(jiān)測(cè)，該IDC機(jī)房率先采用3D建模（見(jiàn)圖10），將機(jī)房?jī)?nèi)每個(gè)機(jī)柜功耗情況用不同顏色進(jìn)行區(qū)分、展示，并設(shè)有警示值，使機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜用電情況一目了然，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，如發(fā)現(xiàn)異常，立即會(huì)通知專業(yè)人員進(jìn)行處理。

圖10 機(jī)柜功耗的3D實(shí)時(shí)顯示效果圖

4）IDC運(yùn)維能源管理體系

IDC機(jī)房的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)是一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)過(guò)程，特別是運(yùn)營(yíng)階段，需要建立有效的管理體系來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和安全運(yùn)行的目的。本IDC項(xiàng)目在用能管理方面，按照能源管理體系的要求，建立了較為完善的運(yùn)維能源管理體系。

首先明確節(jié)能運(yùn)行目標(biāo)，通過(guò)引入“PUE運(yùn)營(yíng)”概念，即在數(shù)據(jù)中心正式啟用、IT設(shè)備完成部署后，在保持現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，以降低PUE為技術(shù)和管理導(dǎo)向，不斷對(duì)各系統(tǒng)配置進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。具體通過(guò)建立以周為單位的運(yùn)營(yíng)日志管理方式，一方面根據(jù)機(jī)房運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，另一方面根據(jù)每周數(shù)據(jù)分析差異以及能耗變化原因，實(shí)施節(jié)能改進(jìn)措施，并及時(shí)對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行驗(yàn)證和總結(jié)，確保PUE持續(xù)下降。同時(shí)，為落實(shí)能源管理體系的實(shí)施，項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)單位建立了節(jié)能減排定期報(bào)表制度、年度節(jié)能目標(biāo)責(zé)任評(píng)價(jià)考核制度和監(jiān)督實(shí)施制度，對(duì)節(jié)能指標(biāo)進(jìn)行了有效分解。

通過(guò)持續(xù)深化節(jié)能管理與PUE運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)結(jié)合機(jī)房負(fù)載分布及變化情況，動(dòng)態(tài)實(shí)施機(jī)柜側(cè)盲板拆裝、HVDC系統(tǒng)模塊策略調(diào)整、精密空調(diào)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整等具體措施，部分機(jī)房的年平均PUE已由最初投入運(yùn)行的2.6降低至1.5，冬季采用純自由冷卻時(shí)的機(jī)房PUE僅約為1.4，效果十分顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

1）IDC數(shù)據(jù)中心為實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)營(yíng)，需要技術(shù)和管理并重，從技術(shù)角度，需要根據(jù)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，采用適宜節(jié)能技術(shù)；從管理角度，強(qiáng)調(diào)整體生命周期的節(jié)能管理，建立管理體系對(duì)節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要；

2）IDC空調(diào)能耗占比和節(jié)能潛力均較大，影響空調(diào)能耗的因素也非常多，需要從圍護(hù)結(jié)構(gòu)、冷源系統(tǒng)、氣流組織等多方面綜合考慮，系統(tǒng)性開(kāi)展節(jié)能優(yōu)化；

3）IDC節(jié)能管理應(yīng)注重細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)處理不好可能會(huì)影響適宜節(jié)能技術(shù)的效果發(fā)揮。對(duì)采用冷熱通道隔離和關(guān)閉方式的情況，需動(dòng)態(tài)實(shí)施機(jī)柜側(cè)盲板拆裝，本文案例中的氣流導(dǎo)向地板等節(jié)能優(yōu)化措施有助于提高冷卻效果，但具體節(jié)能量化效果還有待后續(xù)測(cè)試驗(yàn)證；

4）高壓直流供電作為一項(xiàng)新技術(shù)，應(yīng)用于IDC機(jī)房節(jié)能潛力顯著，但目前仍處于起步應(yīng)用階段，其局限性和適用性尚有待驗(yàn)證和改善；

5）本文案例采用的基于光纖測(cè)溫的機(jī)柜級(jí)溫控系統(tǒng)，能夠?qū)C(jī)房制冷效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更解決局部過(guò)熱點(diǎn)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)IDC安全運(yùn)行和節(jié)能減排，具有廣闊應(yīng)用前景。

[1] 王浩然. 綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)研究[D]. 成都:電子科技大學(xué), 2014: 5–6

[2] 田浩，李震. 數(shù)據(jù)中心分布式冷卻系統(tǒng)研究[J].暖通空調(diào), 2014, 45(9) : 42–48

[3] 張劍銘. 高壓直流系統(tǒng)在中國(guó)電信IDC機(jī)房的創(chuàng)新應(yīng)用[J].電信技術(shù)，2014(8) : 45–47

[4] 黃毅，楊軍志，張文利. 光纖測(cè)溫技術(shù)在IDC機(jī)房的應(yīng)用研究[J].智能建筑與城市信息，2015(2) : 90–96

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