數(shù)據(jù)中心能耗問題受到越來越多的關注，數(shù)據(jù)中心機房空調耗電平均占數(shù)據(jù)中心總耗電量的40%左右，在實際應用中，超量制冷是普遍存在的問題。據(jù)有關信息統(tǒng)計，目前85%以上的機房存在著過度制冷的問題。國內大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE比較高，但是，局部熱點所導致的數(shù)據(jù)中心故障卻時有發(fā)生，局部設備運行溫度超標，嚴重影響系統(tǒng)運行。由于機房局部過熱，雖然機房設計容量較大，但新增設備依然無法再安裝;熱交換不充分，導致空調機組制冷效率低，空調能耗升高。業(yè)內專家表示，數(shù)據(jù)中心空調能耗量巨大并不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正常結果，而是由于不合理的規(guī)劃、設計和使用所造成的。

在以往的空調系統(tǒng)設計中，多采取集中制冷模式，將空調房間考慮成一個均勻空間，按現(xiàn)場最大需求量來考慮。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。目前隨著科學技術的發(fā)展以及高密度大型數(shù)據(jù)中心的建設需求，人們逐漸認識到集中制冷的弊端和按需制冷的必要性。

按需制冷就是按機房內各部分熱源的即時需要，將冷媒送到最貼近熱源的地方。其最大的特點是制冷方式的定量化和精準化，從“房間級”制冷轉變?yōu)?ldquo;機柜級”制冷，最后到“芯片級”制冷。

在數(shù)據(jù)中心建設和改造工程中可以看到運營商態(tài)度的變化。從設備集采方面，運營商更加關注空調本身的節(jié)能性能與安全問題;在數(shù)據(jù)中心的設計與建設改造方面，運營商與廠商就新技術不斷溝通協(xié)調，根據(jù)政策的變化，及時調整機房空調系統(tǒng)的技術方案。

盤點近期機房空調系統(tǒng)建設與改造過程中的技術變革，體現(xiàn)在水冷替代、氣流優(yōu)化、新風交換三個方面。

水冷空調機組代替風冷機組

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

水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的內部結構與風冷式機組相同，室內空氣通過蒸發(fā)器盤管循環(huán)。與風冷式不同的是，水冷機組內部安裝有板式冷凝器，將實現(xiàn)房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉換。該冷凝器內的液體作為一個二級傳熱媒介，被抽到遠處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內，熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統(tǒng)機房專用空調機組每臺機組均自帶制冷循環(huán)系統(tǒng)，并配有單獨的水冷冷凝器，冷凝器置于室內機內部。所有機組的冷卻水可以做成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由水泵提供循環(huán)動力，室外冷卻水可采用開放冷卻水塔和封閉干冷器兩種方式。機房專用空調要求一年四季連續(xù)運行，通常采用冷卻水塔的冷卻方式。

從節(jié)能角度考慮，有的專用空調機組在水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器上平行加入一個自然冷卻用的盤管。在較低的室外環(huán)境溫度下，通過中央控制器精確地控制閥門，自然冷卻盤管將吸收室內的全部的傳熱量。在換季期間，環(huán)境溫度將降至機房所需的溫度以下，自然冷卻盤管將提供預制冷以減少壓縮機的運行時間，壓縮機一般只需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)高于風冷機組。在通信機房中推廣水冷型專用空調機組具有一定程度的節(jié)電降耗價值，特別是在一些中、大型項目上節(jié)能效益顯著。

從建設投資方面考慮，水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)不需要室內、室外機的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起，在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，工程量能相對減少，不存在室內、室外機距離限制;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)中心占地面積相對較小，同時水循環(huán)管道不需要太厚的保溫處理，節(jié)省通道空間;擴容方便，初期設計時留好接口，不需要在投入使用后需要擴容時再尋找室內、室外機通道，這些方面都可以大大減少空調設備的投資及后期維護費用。

機房空調氣流組織科學化

過去，大多數(shù)通信機房采用上送風空調系統(tǒng)，首先降低機房的環(huán)境溫度，然后才能使機柜降溫、冷卻。就其效率而言，空調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備的溫度。

采用上送風方式的機房，大多數(shù)機房內氣流組織混亂，冷熱氣流混合現(xiàn)象嚴重，導致機房制冷利用效率低下，而且局部熱點問題時有發(fā)生。

據(jù)了解，目前許多數(shù)據(jù)中心機房通過“風孔下移”，對機房實施節(jié)能改造。大中型計算機及大容量的程控交換機散熱量大，且集中，因此要對程控設備進行直接送風冷卻。程控交換機設備的進風口一般設在其機架下側或底部，排風口設在機架的頂部。空氣通過架空活動地板由進風口進入沿機架自下而上迅速有效地使設備得到冷卻。采用“全封閉冷氣通道精確送風”時，送風截面積、送風溫度一般情況不變，只要改變冷空氣的送風風速，就可以滿足不同發(fā)熱量的機柜的散熱要求。這樣，減少了送風回路中的冷量損失，盡量靠近機架服務器區(qū)域，提高空調的工作效率，減少能耗，同時有效改善了機房出現(xiàn)的局部高溫情況。

同時，機房設計過程中，提出了“冷熱分區(qū)”概念。在未安裝設備的機架處，安裝擋風板(消隱板)，擋風板的規(guī)格應與其上下設備嚴密接觸，防止冷、熱風短路;改變機柜位置的排列方式，由以往的同方向變?yōu)?ldquo;背對背、面對面”安放，使冷熱風路分離，引導冷熱氣流，提高了空調的制冷效率;另一方面采用改進的機柜系統(tǒng)，將動力和弱電線纜放置于機柜兩側的專用通道中，解決了機柜內的熱量問題，同時也提高中心機房的管理性及未來的擴展空間。

新風交換節(jié)能技術

一般通信機房空間密閉，設備發(fā)熱量較大，新風節(jié)能技術是一種借鑒了采暖通風中的新風機組，針對通信機房自身環(huán)境要求而設計出的集通風系統(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實現(xiàn)新風節(jié)能的主要方式有二種。

自然通風新風系統(tǒng):當室外空氣溫度較低時，直接將室外低溫空氣送至室內，為室內降溫;當室外溫度高，不足以帶走室內熱量時，則開啟空調。該方式直接引入室外的空氣，機房環(huán)境易受外界的影響。

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

采用新風交換節(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系統(tǒng)協(xié)調應用調節(jié)機房溫度，可以直接降低耗電量，同時間接節(jié)約的空調維護費用。

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

隨著機房基站內的服務器向低價格、小型化、高功率密度方向的發(fā)展，對空調的制冷能力帶來了更多的壓力和挑戰(zhàn)。通信行業(yè)機房基站建設要采用新思維，加強新技術的跟蹤和應用。從機房基站建設、設備采購開始就應著重考慮空調系統(tǒng)的節(jié)能。

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