隨著刀片服務器、虛擬化技術(shù)等被大規(guī)模應用，數(shù)據(jù)中心的密度也越來越高。調(diào)查顯示，空調(diào)的能耗已經(jīng)占到了機房電能消耗的近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。

通過技術(shù)改造提高空調(diào)性能 實現(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)品在先進性方面相較新產(chǎn)品會有明顯不足，通過技術(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，例如渦旋壓縮機等。

空調(diào)壓縮機是空調(diào)的“動力心臟”，對于空調(diào)來說，決定其質(zhì)量的最重要因素就是壓縮機，買空調(diào)首先要看壓縮機?？照{(diào)主要包括壓縮機、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，以壓縮機最為重要。空調(diào)壓縮機是空調(diào)器制冷系統(tǒng)的動力核心，它可將吸入的低溫、低壓制冷劑蒸氣通過壓縮提高溫度和壓力，讓里面的冷媒動起來，并通過熱功轉(zhuǎn)換達到制冷的目的。

空調(diào)壓縮機的性能決定了節(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，1級最節(jié)能，5級最耗能。業(yè)內(nèi)專家建議，選擇節(jié)能空調(diào)時首先考慮能效比。

還有一點需要注意的，空調(diào)壓縮機帶變頻技術(shù)的節(jié)能效果比較好，選擇節(jié)能空調(diào)時應該盡量選用變頻的。變頻空調(diào)壓縮機電機轉(zhuǎn)速可變，避免壓縮機的頻繁啟動，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，冬季室外溫度過低的時間，利用冷卻塔給內(nèi)區(qū)直接供冷的空調(diào)方式不易實現(xiàn)。此時，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，關(guān)閉冷水機組，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，由風機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行熱交換。被冷卻的乙二醇溶液進入內(nèi)區(qū)的空調(diào)機組，在機組中與混合空氣(新、回風進行混合后的空氣)進行熱交換，混合空氣被冷卻，溫度降低后進入內(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。乙二醇和高溫排風進行熱交換，溫度升高后，進入新風機柜，給新風進行預熱。從而，回收排風中的熱量給新風加熱，節(jié)約電能，節(jié)省運行費。

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)一臺板式換熱器，運行時，冷水機組關(guān)閉，只開啟風機和空調(diào)機組就能夠引入天然冷源給內(nèi)區(qū)供冷，節(jié)約了電能，減少了運行費用。但是，在利用室外冷量給內(nèi)區(qū)供冷的過程中，冷空氣要與乙二醇進行熱交換，乙二醇再與混合空氣進行熱交換，經(jīng)過兩次熱交換后，冷量損失較大，換熱效率不高，一般低于60%。

3、變速馬達

事實上，許多機房空調(diào)都開得過頭了。因為多數(shù)機房空調(diào)都很原始，要么開，要么關(guān)，不能調(diào)節(jié)大小，目前只有10%的機房空調(diào)具有變速馬達。具有變速馬達的空調(diào)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)空調(diào)的大小，從而達到節(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，增強冷凝器和蒸發(fā)器的換熱;夏季對風冷型冷凝器進行遮陽，水霧降溫等措施，即減少高壓跳機故障，又能節(jié)能降耗;計算機自動控制空調(diào)的工作狀態(tài)，依據(jù)環(huán)境溫濕度，自動精確變設(shè)定等等。

綠色節(jié)能的制冷方案和竅門

重視氣流組織

對于跨度大的機房，空調(diào)送回風系統(tǒng)具有地板送風還應該有風管或吊頂回風，不但溫度場和速度棒場均勻性較好，同時節(jié)能效果也不錯。另外對一些比較高密度的機柜可能有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方式。另外一種也可以采用一些有特殊裝置的裝上這個讓它吹進去。

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，機房室內(nèi)空氣溫度卻較高，仍需要供冷。尤其是沒有外墻、外窗的內(nèi)區(qū)房間，由于機房內(nèi)設(shè)備的持續(xù)散熱量沒有途徑散發(fā)到室外，室內(nèi)仍需供冷。由于此時冷負荷較小，冷機制冷系數(shù)較低、能耗大，若開啟冷機供冷極不合理。其實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)備或者壓縮機冷卻空氣的技術(shù)。可用的自然冷卻量取決于當?shù)氐臍夂?，每年自然冷卻的范圍大約是100個小時至8000個小時以上。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。但近年來的研究表明，過量開采地下水對于地面沉降影響很大，而且會威脅整個國家未來的淡水資源，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，就能通過管路引入作為冷源。

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。考慮到空氣直接進入機房，容易將灰塵等有害物帶入機房，可以用間接冷卻的辦法來解決。例如帶經(jīng)濟盤管的專用空調(diào)的冬季運行，利用冷卻塔供冷，帶風機的窗式熱交換器，小型機房采用熱管方式將冷量傳入機房等。

精密空調(diào)組網(wǎng)群控

在機房中的精密空調(diào)存在著競爭運行的情況，每一個空調(diào)的位置不一樣，受氣流組織的影響，空調(diào)的運行狀態(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\行狀態(tài)，使它們有效運行?

多臺機組通過通訊電纜連接后可實現(xiàn)組網(wǎng)群控功能，網(wǎng)內(nèi)機組之間能實現(xiàn)主備切換、輪巡、層疊、主機報警/斷電備機啟動等功能。

群控帶來的效益主要包括：運行效率多臺機組通信組網(wǎng)工作使整體效率得到提升，機組之間的競爭運行被避免;多臺機組互相通信組網(wǎng)工作，優(yōu)化溫濕度的控制精度;多種群控方式，可以滿足各個應用場所的要求。這些最終帶來的是數(shù)據(jù)中心的節(jié)能、安全、和機組壽命的延長。

主要的群控控制器及其適合的場景： 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)

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

IDC機房空調(diào)的設(shè)定溫度一般為2125℃，個別機房空調(diào)溫度控制得很低，甚至低在20℃，非常浪費能源，因此，合理設(shè)定機房空調(diào)的溫度顯得尤其重要。近期國外有報道稱，隨著服務器的功能的提升，IDC機房環(huán)境溫度可以為28℃。查閱部分服務器的性能指標，機箱內(nèi)溫度在40℃以下是可以正常運行的。因此我們現(xiàn)行的較為嚴格的機房環(huán)境溫度規(guī)定還是值得商榷的。在沒有明確新標準前，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。

合理提高機房設(shè)定溫度有如下節(jié)能效果和優(yōu)點:

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

2、可降低新風形成的空調(diào)負荷;

3、空調(diào)的蒸發(fā)溫度相應提高，制冷系數(shù)提高?？山档蛯﹄娏Ω叻遑摵傻男枨?，節(jié)約用電量。

實驗證明，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℃時可以節(jié)能18%，提高4℃時節(jié)能更多。對于機房設(shè)定溫度提高后的節(jié)能效果，雖然目前還沒有非常權(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。

安裝傳感器隨時觀察溫度

在懷疑可能出現(xiàn)溫度問題的地方放置少量的單個傳感器。簡單的傳感器存儲的溫度數(shù)據(jù)可以手工收集和傳送到一個表單文件，以便進一步的分析。即使這點儀器設(shè)備的少量投資也能夠很好地看到數(shù)據(jù)中心溫度問題的動態(tài)情況，為改善數(shù)據(jù)中心的冷卻提供一種分析方法。

來源：機房專用空調(diào) http://preweds.com/

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