IDC機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)新思路的論文
摘要：通過(guò)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了IDC機(jī)房能耗現(xiàn)狀及原因，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)IDC機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行了分析，并提出了IDC機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)的新思路，旨在為IDC機(jī)房的節(jié)能建設(shè)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：IDC機(jī)房；節(jié)能減排技術(shù)；應(yīng)用
近年來(lái)，隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，IDC（也稱互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）機(jī)房的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，其所需消耗的電能也越來(lái)越多，因此，如何實(shí)現(xiàn)IDC機(jī)房的節(jié)能減排，成為了業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)話題。因此，在確保系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行情況下，提高電能的利用率，解決消除機(jī)房過(guò)熱問(wèn)題成為IDC機(jī)房日后發(fā)展過(guò)程中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。本文通過(guò)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，著重就IDC機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。
1IDC機(jī)房能耗現(xiàn)狀及原因分析
1.1我國(guó)IDC機(jī)房能耗現(xiàn)狀
PUE值作為衡量數(shù)據(jù)中心電能使用效率的常用指標(biāo)，主要是指數(shù)據(jù)中心所消耗全電能消耗量與負(fù)載消耗量的比值，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PUE值接近1時(shí)，數(shù)據(jù)中心節(jié)能水平較高。目前來(lái)說(shuō)，IDC運(yùn)營(yíng)公司主要集中在北上廣等一線城市，且規(guī)模較大，IDC機(jī)房的PUE值一般在2~3范圍內(nèi)。近年來(lái)，隨著我國(guó)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)客戶量的持續(xù)攀升，IDC機(jī)房電能消耗不斷增加，一些大型互聯(lián)網(wǎng)公司開展節(jié)能型IDC機(jī)房工作，采取了產(chǎn)品能耗優(yōu)化，配備節(jié)能服務(wù)器等各種節(jié)能措施。目前這些企業(yè)雖然在IDC機(jī)房節(jié)能建設(shè)方面取得了一定成效，但從總體上來(lái)看，IDC機(jī)房仍存在能耗問(wèn)題，其節(jié)能空間較大。
1.2IDC機(jī)房能耗原因分析
根據(jù)IDC機(jī)房PUE值的偏高原因分析，主要包括以下幾個(gè)方面。（1）機(jī)房設(shè)備能耗偏高。IDC機(jī)房設(shè)備普遍存在容量低、能耗高的現(xiàn)狀。（2）空調(diào)制冷系統(tǒng)利用率普遍不高，加上機(jī)房空調(diào)設(shè)備采用分期策略，從而導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備出現(xiàn)空置。另外，在大型水冷空調(diào)系統(tǒng)未能得到廣泛應(yīng)用，覆蓋率較低。（3）供電系統(tǒng)布局不合理，不能得到優(yōu)化。例如，IDC機(jī)房部分供電設(shè)備（如變壓器）負(fù)載率偏低，供電線路存在冗余現(xiàn)象。另外，機(jī)房配置UPS（持續(xù)供電系統(tǒng)），此系統(tǒng)在機(jī)房運(yùn)營(yíng)初期，電能損量較大，占整個(gè)IDC機(jī)房能耗損量的20%左右。
2IDC機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)
要降低機(jī)房的PUE值，需要從空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、供配電子系統(tǒng)節(jié)能、照明系統(tǒng)的節(jié)能等幾個(gè)方面著手。
2.1空調(diào)子系統(tǒng)的節(jié)能
（1）合理選擇精密空調(diào)。對(duì)于不同地區(qū)而言，應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式的不同來(lái)選擇精密空調(diào)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。在南方，對(duì)于新建建筑，數(shù)據(jù)中心可利用新建冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行制冷，這種制冷方式節(jié)能效果較好，且成本較低。大型數(shù)據(jù)中心可以選用水冷型空調(diào)機(jī)組；中小型數(shù)據(jù)中心可以選用風(fēng)冷型空調(diào)機(jī)組，要采用空調(diào)變頻技術(shù)，以免空調(diào)制冷過(guò)度，提高空調(diào)的`運(yùn)行效率。（2）利用氣流組織形式，實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能。精密空調(diào)制冷的氣流組織包括空調(diào)布置、送風(fēng)口和回風(fēng)口設(shè)置、送回風(fēng)方式等。其中，水平送風(fēng)作為送風(fēng)口設(shè)置的一種新的解決方案，能夠有效地解決IDC機(jī)房設(shè)備密度或發(fā)熱量不勻而引發(fā)的局部熱點(diǎn)問(wèn)題。因設(shè)備局部的溫度較高，若采用均勻的送風(fēng)方式，需要降低機(jī)房的溫度，導(dǎo)致設(shè)備能耗的增加，而采用水平送風(fēng)方式，可以將空調(diào)內(nèi)機(jī)與過(guò)熱的機(jī)柜組相互結(jié)合，并封閉部分柜組，這樣能夠大幅度地降低能耗，有效地解決局部熱點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排，如圖1。（3）準(zhǔn)確計(jì)算制冷量。在空調(diào)制冷量計(jì)算過(guò)程中，確保制冷量計(jì)算的準(zhǔn)確性，可避免制冷過(guò)度現(xiàn)象的發(fā)生，降低空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。然而，在制冷量計(jì)算時(shí)，還要考慮到IDC機(jī)房的迅速增長(zhǎng)，在方案設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留空調(diào)放置空間、管線位置等，確保隨時(shí)能夠增加制冷量。
2.2供配電子系統(tǒng)的節(jié)能
�。�1）優(yōu)化UPS配置。UPS的效率與負(fù)載率有關(guān)，如對(duì)于高效率的高頻機(jī)要確保UPS的效率超過(guò)90%，需要確保其負(fù)載率在50%以上。如果高頻機(jī)負(fù)載率在40%以下，將會(huì)大大降低UPS的效率，如圖2所示。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，UPS機(jī)房在發(fā)展過(guò)程中的單機(jī)負(fù)載率很低，一般不會(huì)超過(guò)30%。因此，為了避免UPS負(fù)載率過(guò)低，需要選用具有擴(kuò)展性的模塊化UPS，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行負(fù)載配置。隨著IT設(shè)備的增加，為了提高UPS的最大負(fù)載，需要增加模塊數(shù)量，使UPS負(fù)載率控制在50%~60%。（2）減少UPS電池容量。大部分IDC機(jī)房配備了長(zhǎng)時(shí)間的電池容量，以防止停電時(shí)能夠及時(shí)為IDC機(jī)房供電。然而，由于大容量電池充放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)產(chǎn)生大量的能耗。對(duì)于大型IDC機(jī)房來(lái)說(shuō)，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)停電后再啟動(dòng)，共切換時(shí)間只有幾分鐘，因此UPS的電池容量只需要15分鐘用于柴油發(fā)電機(jī)的切換。
2.3照明系統(tǒng)的節(jié)能
在數(shù)據(jù)中心機(jī)房照明系統(tǒng)節(jié)能方面，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手。（1）在數(shù)據(jù)中心照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。盡可能避免照度過(guò)亮或不勻現(xiàn)象的出現(xiàn)。（2）選擇節(jié)能型的光源和燈具。（3）設(shè)計(jì)高效、靈活的照明控制系統(tǒng)，對(duì)于不工作區(qū)域的照明，設(shè)計(jì)自動(dòng)關(guān)閉控制功能。（4）在遠(yuǎn)程可實(shí)現(xiàn)IDC機(jī)房設(shè)備操作、環(huán)境監(jiān)控等，減少工作人員進(jìn)入機(jī)房操作次數(shù)，降低機(jī)房照明能耗。
3IDC機(jī)房節(jié)能減排的新思路
近年來(lái)，隨著我國(guó)IDC機(jī)房節(jié)能技術(shù)及措施的應(yīng)用，在IDC機(jī)房節(jié)能減排方面，出現(xiàn)新的設(shè)計(jì)思路。
3.1一體化機(jī)房
一體化機(jī)房主要以先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)程序和系統(tǒng)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的工作模式。這種理念是集裝箱數(shù)據(jù)中心和一體化機(jī)柜以及所有子系統(tǒng)在一個(gè)狹小的空間，只需供電就可以穩(wěn)定運(yùn)行。但它具有一定的封閉性，且設(shè)備密度較高，從而導(dǎo)致PUE水平較低。某廠商在一體化機(jī)房實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，通過(guò)利用這門技術(shù)將PUE值降至1.18。目前，集裝箱數(shù)據(jù)中心和一體化機(jī)柜在各領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
3.2高壓直流供配電
PUE作為一種乘數(shù)因子，其值大于1。因此，要實(shí)現(xiàn)IDC機(jī)房節(jié)能，一點(diǎn)降低IT設(shè)備的功耗。例如，當(dāng)PUE為1.6，1W的IT設(shè)備電能耗量為1.6W，若將IT設(shè)備功耗降低至0.8W，將會(huì)降低IDC機(jī)房總功耗量至0.8×1.6=1.28W�？梢�，當(dāng)IT設(shè)備功耗降低0.2W時(shí)，其電能耗量降低0.32W。這就是乘數(shù)因子效應(yīng)。近年來(lái)，高壓直流供電受到了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的關(guān)注，它不僅能夠大幅度地降低IT設(shè)備功耗，而且大大提升直流供電的可靠性，減少諧波問(wèn)題，提高運(yùn)行效率，且擴(kuò)展性較好，因此成為了未來(lái)數(shù)據(jù)中心供電模式的發(fā)展方向。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在IDC機(jī)房節(jié)能建設(shè)過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)機(jī)房運(yùn)行節(jié)能，我們需要結(jié)合實(shí)際情況，合理地選擇不同技術(shù)、設(shè)備，并根據(jù)實(shí)際需求，選用最優(yōu)化的節(jié)能方案。本文結(jié)合工作實(shí)踐，針對(duì)IDC機(jī)房節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，旨在為IDC機(jī)房設(shè)備的節(jié)能建設(shè)提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn):
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