隨著刀片服務(wù)器、虛擬化技術(shù)等被大規(guī)模應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心的密度也越來(lái)越高。調(diào)查顯示，空調(diào)的能耗已經(jīng)占到了機(jī)房電能消耗的近40%，這意味著，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)有著很大的節(jié)能降耗的空間。

本文主要介紹數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的節(jié)能降耗手段，其中包括如何通過(guò)技術(shù)改造提高空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能特性，并介紹了一些制冷方面的節(jié)能竅門(mén)。

通過(guò)技術(shù)改造提高空調(diào)性能 實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能

在目前己經(jīng)使用的空調(diào)系統(tǒng)中，早期的產(chǎn)品在先進(jìn)性方面相較新產(chǎn)品會(huì)有明顯不足，通過(guò)技術(shù)改造，可以提升性能?？梢圆扇〉拇胧┯校?/p>

1、使用高能效比的壓縮機(jī)，例如渦旋壓縮機(jī)等。

空調(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)的“動(dòng)力心臟”，對(duì)于空調(diào)來(lái)說(shuō)，決定其質(zhì)量的最重要因素就是壓縮機(jī)，買(mǎi)空調(diào)首先要看壓縮機(jī)?？照{(diào)主要包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、四通閥四大關(guān)鍵，而在這四大主要部件中，以壓縮機(jī)最為重要?？照{(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)器制冷系統(tǒng)的動(dòng)力核心，它可將吸入的低溫、低壓制冷劑蒸氣通過(guò)壓縮提高溫度和壓力，讓里面的冷媒動(dòng)起來(lái)，并通過(guò)熱功轉(zhuǎn)換達(dá)到制冷的目的。

空調(diào)壓縮機(jī)的性能決定了節(jié)能空調(diào)的能效比。能效比是空調(diào)制冷量與制冷功率的比值?？照{(diào)能效比共分為5級(jí)，1級(jí)最節(jié)能，5級(jí)最耗能。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家建議，選擇節(jié)能空調(diào)時(shí)首先考慮能效比。

還有一點(diǎn)需要注意的，空調(diào)壓縮機(jī)帶變頻技術(shù)的節(jié)能效果比較好，選擇節(jié)能空調(diào)時(shí)應(yīng)該盡量選用變頻的。變頻空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速可變，避免壓縮機(jī)的頻繁啟動(dòng)，與定速空調(diào)相比節(jié)電30%。

2、利用乙二醇溶液作載冷劑給內(nèi)區(qū)供冷工作原理。

全空氣系統(tǒng)中，冬季室外溫度過(guò)低的時(shí)間，利用冷卻塔給內(nèi)區(qū)直接供冷的空調(diào)方式不易實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，可以將室外冷空氣作為冷源，用乙二醇溶液作載冷劑，將室外的自然冷源引入室內(nèi)給內(nèi)區(qū)供冷。需要給外區(qū)供熱而給內(nèi)區(qū)供冷時(shí)，關(guān)閉冷水機(jī)組，仍然用鍋爐或城市熱水作為熱源給外區(qū)供熱。

在室外安裝板式換熱器，由風(fēng)機(jī)將室外的冷空氣引入板式換熱器，乙二醇溶液和室外冷空氣在板式換熱器中進(jìn)行熱交換。被冷卻的乙二醇溶液進(jìn)入內(nèi)區(qū)的空調(diào)機(jī)組，在機(jī)組中與混合空氣(新、回風(fēng)進(jìn)行混合后的空氣)進(jìn)行熱交換，混合空氣被冷卻，溫度降低后進(jìn)入內(nèi)區(qū)房間，給內(nèi)區(qū)房間供冷。乙二醇溶液溫度升高，再次回到室外的板式換熱器中，與室外的冷空氣進(jìn)行熱交換，溫度降低后繼續(xù)循環(huán)。這種熱交換方式經(jīng)常用在熱回收系統(tǒng)中。乙二醇和高溫排風(fēng)進(jìn)行熱交換，溫度升高后，進(jìn)入新風(fēng)機(jī)柜，給新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱。從而，回收排風(fēng)中的熱量給新風(fēng)加熱，節(jié)約電能，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)。

這種將乙二醇溶液作為載冷劑，引入室外冷空氣中的冷量給內(nèi)區(qū)供冷的方式是一種很節(jié)能的空調(diào)方式。只需在室外裝設(shè)一臺(tái)板式換熱器，運(yùn)行時(shí)，冷水機(jī)組關(guān)閉，只開(kāi)啟風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)組就能夠引入天然冷源給內(nèi)區(qū)供冷，節(jié)約了電能，減少了運(yùn)行費(fèi)用。但是，在利用室外冷量給內(nèi)區(qū)供冷的過(guò)程中，冷空氣要與乙二醇進(jìn)行熱交換，乙二醇再與混合空氣進(jìn)行熱交換，經(jīng)過(guò)兩次熱交換后，冷量損失較大，換熱效率不高，一般低于60%。

3、變速馬達(dá)

事實(shí)上，許多機(jī)房空調(diào)都開(kāi)得過(guò)頭了。因?yàn)槎鄶?shù)機(jī)房空調(diào)都很原始，要么開(kāi)，要么關(guān)，不能調(diào)節(jié)大小，目前只有10%的機(jī)房空調(diào)具有變速馬達(dá)。具有變速馬達(dá)的空調(diào)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)空調(diào)的大小，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4、其他

還有一些技術(shù)，可以讓數(shù)據(jù)中心的空調(diào)更加節(jié)能。例如適當(dāng)放大冷凝器，增加散熱面積，降低冷凝溫度，提高制冷系數(shù);添加冷凍油添加劑，減阻抗磨，增強(qiáng)冷凝器和蒸發(fā)器的換熱;夏季對(duì)風(fēng)冷型冷凝器進(jìn)行遮陽(yáng)，水霧降溫等措施，即減少高壓跳機(jī)故障，又能節(jié)能降耗;計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制空調(diào)的工作狀態(tài)，依據(jù)環(huán)境溫濕度，自動(dòng)精確變?cè)O(shè)定等等。

綠色節(jié)能的制冷方案和竅門(mén)

重視氣流組織

對(duì)于跨度大的機(jī)房，空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)具有地板送風(fēng)還應(yīng)該有風(fēng)管或吊頂回風(fēng)，不但溫度場(chǎng)和速度棒場(chǎng)均勻性較好，同時(shí)節(jié)能效果也不錯(cuò)。另外對(duì)一些比較高密度的機(jī)柜可能有20千瓦或者是25千瓦這樣一些可以采取一些直接冷源的送風(fēng)方式。另外一種也可以采用一些有特殊裝置的裝上這個(gè)讓它吹進(jìn)去。

使用自然冷卻

冬季或部分地區(qū)的春秋兩季，室外空氣溫度較低，機(jī)房室內(nèi)空氣溫度卻較高，仍需要供冷。尤其是沒(méi)有外墻、外窗的內(nèi)區(qū)房間，由于機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的持續(xù)散熱量沒(méi)有途徑散發(fā)到室外，室內(nèi)仍需供冷。由于此時(shí)冷負(fù)荷較小，冷機(jī)制冷系數(shù)較低、能耗大，若開(kāi)啟冷機(jī)供冷極不合理。其實(shí)大自然是最好的冷源，不僅不需要能耗取得，而且供給充足，屬于綠色冷源。

自然冷卻是指不使用冷卻設(shè)備或者壓縮機(jī)冷卻空氣的技術(shù)。可用的自然冷卻量取決于當(dāng)?shù)氐臍夂?，每年自然冷卻的范圍大約是100個(gè)小時(shí)至8000個(gè)小時(shí)以上。兩種最常用的自然冷卻方式是地下水或地表水冷卻和室外冷空氣冷卻。

1、地下水或地表水

地下水常年保持在較低的溫度，地表以下5~10m的地層溫度就不隨室外大氣溫度的變化而變化，一般可以維持在15~17℃，所以地下水可以作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源。但近年來(lái)的研究表明，過(guò)量開(kāi)采地下水對(duì)于地面沉降影響很大，而且會(huì)威脅整個(gè)國(guó)家未來(lái)的淡水資源，目前己經(jīng)不建議使用地下水。地表水包括江、河、湖泊等，在春秋或冬季，只要地表水高于冰點(diǎn)，就能通過(guò)管路引入作為冷源。

2、室外冷空氣

春秋季和冬季的室外空氣溫度較低，可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷?？紤]到空氣直接進(jìn)入機(jī)房，容易將灰塵等有害物帶入機(jī)房，可以用間接冷卻的辦法來(lái)解決。例如帶經(jīng)濟(jì)盤(pán)管的專(zhuān)用空調(diào)的冬季運(yùn)行，利用冷卻塔供冷，帶風(fēng)機(jī)的窗式熱交換器，小型機(jī)房采用熱管方式將冷量傳入機(jī)房等。

精密空調(diào)組網(wǎng)群控

在機(jī)房中的精密空調(diào)存在著競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)行的情況，每一個(gè)空調(diào)的位置不一樣，受氣流組織的影響，空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)也不一樣，有的空調(diào)在制冷，有的空調(diào)普遍是在溫度比較低的情況下解熱，還有的在加濕，有的空調(diào)在除濕，我們?nèi)绾翁幚硭鼈兊倪\(yùn)行狀態(tài)，使它們有效運(yùn)行?

多臺(tái)機(jī)組通過(guò)通訊電纜連接后可實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)群控功能，網(wǎng)內(nèi)機(jī)組之間能實(shí)現(xiàn)主備切換、輪巡、層疊、主機(jī)報(bào)警/斷電備機(jī)啟動(dòng)等功能。

群控帶來(lái)的效益主要包括：運(yùn)行效率多臺(tái)機(jī)組通信組網(wǎng)工作使整體效率得到提升，機(jī)組之間的競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)行被避免;多臺(tái)機(jī)組互相通信組網(wǎng)工作，優(yōu)化溫濕度的控制精度;多種群控方式，可以滿(mǎn)足各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)所的要求。這些最終帶來(lái)的是數(shù)據(jù)中心的節(jié)能、安全、和機(jī)組壽命的延長(zhǎng)。

主要的群控控制器及其適合的場(chǎng)景： iCOM控制器群控，適用于PEX空調(diào);PACC控制器群控，適用于CM及泛品牌空調(diào);AC4、AC8控制器，適用于所有品牌。

合理控制室內(nèi)溫度參數(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，出于安全、節(jié)能等多方面考慮，對(duì)于機(jī)房溫度設(shè)定應(yīng)該偏上限值、下限值還是隨季節(jié)調(diào)整，一直爭(zhēng)議很大。由于我國(guó)地域遼闊，各地的情況不同，所以這個(gè)問(wèn)題絕不能一概而論。但是機(jī)房溫度提高，對(duì)于節(jié)能是有明顯效果的，而且這種節(jié)能是不需要直接經(jīng)濟(jì)投入即有產(chǎn)出的。

IDC機(jī)房空調(diào)的設(shè)定溫度一般為2125℃，個(gè)別機(jī)房空調(diào)溫度控制得很低，甚至低在20℃，非常浪費(fèi)能源，因此，合理設(shè)定機(jī)房空調(diào)的溫度顯得尤其重要。近期國(guó)外有報(bào)道稱(chēng)，隨著服務(wù)器的功能的提升，IDC機(jī)房環(huán)境溫度可以為28℃。查閱部分服務(wù)器的性能指標(biāo)，機(jī)箱內(nèi)溫度在40℃以下是可以正常運(yùn)行的。因此我們現(xiàn)行的較為嚴(yán)格的機(jī)房環(huán)境溫度規(guī)定還是值得商榷的。在沒(méi)有明確新標(biāo)準(zhǔn)前，我們比較合理的做法是在夏季將溫度設(shè)定偏高些，冬季設(shè)定偏低些。

合理提高機(jī)房設(shè)定溫度有如下節(jié)能效果和優(yōu)點(diǎn):

1、降低室內(nèi)外傳熱溫差，從而可降低因圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱形成的空調(diào)負(fù)荷;

2、可降低新風(fēng)形成的空調(diào)負(fù)荷;

3、空調(diào)的蒸發(fā)溫度相應(yīng)提高，制冷系數(shù)提高。可降低對(duì)電力高峰負(fù)荷的需求，節(jié)約用電量。

實(shí)驗(yàn)證明，在不同室內(nèi)溫度情況下的節(jié)能效果也不同，在室內(nèi)溫度提高2℃時(shí)可以節(jié)能18%，提高4℃時(shí)節(jié)能更多。對(duì)于機(jī)房設(shè)定溫度提高后的節(jié)能效果，雖然目前還沒(méi)有非常權(quán)威的數(shù)據(jù)，但有提高1℃溫度大約能節(jié)約空調(diào)耗電2%~5%的結(jié)論。

安裝傳感器隨時(shí)觀察溫度

在懷疑可能出現(xiàn)溫度問(wèn)題的地方放置少量的單個(gè)傳感器。簡(jiǎn)單的傳感器存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)可以手工收集和傳送到一個(gè)表單文件，以便進(jìn)一步的分析。即使這點(diǎn)儀器設(shè)備的少量投資也能夠很好地看到數(shù)據(jù)中心溫度問(wèn)題的動(dòng)態(tài)情況，為改善數(shù)據(jù)中心的冷卻提供一種分析方法。

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