隨著數據中心機房的集成化程度越來越高,功耗量越來越大,空調制冷系統的功耗也隨之增大。據調查,整個數據中心的功耗量,有40%是被空調系統所消耗。同時全球的碳排放量增大,環境污染嚴重,全球氣溫變暖的形勢加劇。目前國內機房的制冷系統還在以空調制冷為主,其機房的PUE(功率利用率)遠高于國際水平。我們要從空調系統節能方面入手,降低PUE,使之達到節能減排的目的。

一、機房空調節能的措施
目前機房節能主要有兩個方面的手段:充分利用自然冷源(免費制冷)和組織優化氣流。
(一)、充分利用自然冷源
自然冷源的利用有兩種方式:
1、直接利用自然冷源法。當室內溫度高于室外時,直接引入室外低溫空氣與機房內的熱空氣進行熱交換,為機房降溫。本法易于實現、成本最低,但帶來一部分的空氣凈化與加、除濕的成本。
2、間接利用自然冷源法。通過某種隔熱換熱的媒介將自然冷源引入機房,室外冷空氣不直接進入機房,而是作為冷卻源將室內設備產生的熱冷交換帶走。被冷卻后的室內空氣再次被送回機房。
(二)、組織優化氣流。
組織優化氣流,主要方法是通過合理規劃機房設備分布和建筑結構優化,形成良好的空調送風效果。
1、交替冷熱風道布局方式。冷熱風道的交替布局,將設備的前面設置為冷風道,后面設置為熱風道。冷風道送風進入機房,機柜后部設置熱風道用來回流熱風。同時在冷風道頂部設置冷風阻隔,防止冷風回流到熱風道,影響制冷效果。
2、添加設備盲板。當機柜內服務器部署不全時,冷風進入機柜后,會直接上升到機柜的頂部,造成制冷浪費。在為安裝設備的位置填充設備假板,促使冷風順暢的通過機柜,確保空調制冷效率。
二、直接利用自然冷卻法新風系統的設計要求
通過對直接利用自然冷卻法的分析,所設計的新風系統需要滿足以下幾方面的要求:
(一)進風降溫系統:直接將室外空氣的天然冷風進入機房,并且持續時間較長,需遠離空氣污染源,有清潔的室外空氣。在室內外溫差較大時,會使室內產生水氣冷凝結露。需要引入新風與回風混合,避免產生較大的溫差,同時滿足室內降溫的要求。當室內溫度較高時,需要室內制冷機組正常工作。
(二)過濾系統:在進風口處添加防水百葉窗,并且便于更換第一級粗效過濾器。較大的顆粒物過濾后的空氣要經過第二級中效過濾器,過濾掉化學有害氣體,再送往第三級過濾器。保證送入室內的新風在清潔度方面滿足對應等級機房的要求。
(三)合理的氣流組織:機房內部的氣流應與機柜之間合理流動,充分利用好進去室內的冷源,與室內熱量交換充足。同時,在新風冷卻系統中,回風需排到室外的同時還需要有一定比例的回風與室外新風混合。因此,回風系統、排風系統需要有良好的調度,防止回風倒流回機房。
(四)精度控制系統:直接利用自然冷卻需要對入回風量、溫濕度、室內氣壓等數據進行精確測控。可以根據測量的數值,對入、回風閥門進行調整,控制送風溫濕度。確保機房內的環境滿足設計要求。

三、公司機房采用新風系統的分析
(一)新風系統的節能能力
數據中心機房必須保證恒定溫度、恒定濕度的運行環境。機房內有源設備密集,發熱量較大,全年靠機房專用空調系統制冷降溫,機房的PUE值在1.88。整個遼寧地區處于中國東北部,中緯度地帶,全年平均氣溫在8- 9℃,具有豐富的自然免費冷源,通過新風系統將充沛的自然冷源通過適當的方式引入數據中心機房,實現為機房降溫的效果。所以利用室外免費的自然冷源與原有的空調系統相結合,具有非常大的節能能力和減少購電費用。
(二)原空調系統與新風系統的功耗對比
原機房采用的空調系統為3 臺機房專用空調、1臺121W空調和1 臺120 空調組成的。年總能耗在172800千瓦時。安裝新風系統后的主要節能時間段為冬季和春秋兩季,綜合全年的平均節能量占全年能耗的37%。

從對比表中可以看出,采用新風系統與原空調系統相結合的方式,平均每月為數據中心機房節能5310千瓦時,按照每千瓦時0.64元計算,年節約成本約4萬元,19個月收回成本。因新風系統需要根據不同的過濾級別定期的更換過濾濾芯,全套設備全年的維護成本預計在4000 元左右。雖然新風系統需要消耗一部分的維護費用,但對原有的空調系統的使用量大大降低,在空調的維護成本降低的同時,還延遲了空調的使用年限。
(三)新風與空調相結合的系統潛力分析
遼寧省是處在亞熱帶中緯度地區,有很好的自然冷源。對遼寧省主要
城市的氣候情況統計如下:沈陽全年≤ 15℃時長,占全年61.1%;鞍山全
年≤ 15℃時長,占全年59.8%;丹東全年≤ 15℃時長,占全年57.3%;大連
全年≤ 15℃時長,占全年56.8%。
從遼寧省的室外氣溫統計表可以看出,我國北方地區的冬季與春秋季時間較長,小于15℃的小時數所在比例都在50%~60%之間,免費的自然冷源非常豐富,新風與空調相結合的系統值得推廣。

四、結束語
通信設施發展的如此迅速的時代,數據中心機房的節能減排具有非常的意義。通過新技術的推廣,充分利用大自然給與我們的免費冷源,在各種數據中心機房得到應用。同時,新風系統與原有的空調系統互為備份。當空調系統故障的時候,利用新風系統給機房室內降溫,避免因高溫導致的設備故障,影響正常通信。
