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摘要：随着中国经济的迅速崛起，信息化、网络化的时代快速到来，数据中心的规模越来越大、服务器的发热密度越来越高，与之伴随的则是能源消耗的陡然升高，概述了目前数据中心工程设计时主要的暖通系统，逐一分析目前采用较多的节能措施特点、应用条件等，讨论了一些应用较少或较新的节能措施。
关键词：数据中心；发热密度；节能措施
在数据业务需求的爆炸式增长及IT技术的迅速发展的共同推动下，数据中心在本世纪进入迅猛发展时期，而与此同时数据中心的能耗问题也随着其发展变得越来越无法忽视。数据中心的能耗相对于其他的建筑能耗有其自身的特殊性：耗能设备的种类繁多、专业性强，对它的节能研究是一项多专业综合的系统工程。从IT设备自身对周围环境的要求出发，制定一个系统的、有针对性的、安全的、节能的暖通空调系统方案成为暖通专业设计人员的主要目标。本文主要从节能的角度出发，重点阐述可行的节能措施，针对具体工程，可根据实际情况选取合理的节能措施形成一个完整的、有针对性的空调系统。
1数据中心的能耗现状的研究
数据中心巨大的能源消耗是促使人们研究其能源利用效率的主要推动力，而讽刺的是对于全球数据中心的实际能源消耗量，至今还没有任何有信服力的统计结果。造成这种现象的原因很多：一方面，数据中心发展仍在上升期，数量及设备性能均存在着不稳定性，这在客观上为统计工作带来了困难；另一方面大部分数据中心运行管理人员将数据中心运行数据视为一种私有资源，不愿意公开，主观上为统计工作设置了障碍。数据中心能耗的研究从研究角度的不同可以分为两类，一类是从宏观上研究，力求获得数据中心总体的耗能情况。其中以Roth等人的研究为代表，主要是采用一种间接估算的方法来研究全球服务器的能耗总量。它主要依据IDC提供的全球服务器消费及运行信息。IDC将服务器按其价格分为三类，通过市场调查分析出各类服务器的历史安装数、制造厂家出货数及报废的台数。而Roth等人则在每类服务器中选取一个最具代表性的典型服务器来测量其能耗数据，再将测得的各典型服务器全年能耗乘以每一类服务器的实际运行台数则可以得到全球服务器总能耗估计值。这类研究可以在未来的发展方向为进一步提高估算的准确性及考虑数据中心其它部分能耗（其他IT设备及制冷等辅助设备的能耗）的统计，并从单纯统计转变为对未来能耗的预测。
2数据中心工程中暖通系统节能措施
2.1充分利用室外气候条件
由于数据中心的运行时间为全年不间断运行，所以要求空调系统全年运行，但是在北方地区，过渡季及冬季室外空气可以作为天然冷源加以利用，从而极大地降低机械制冷系统的运行时间及费用。可利用的部分自然冷却和完全自然冷却的时间越长，全年平均的PUE值就越低，意味着越节能。
对于采用冷却塔供冷的系统来说，当室外湿球温度降低到某一值时，使得冷却水供水温度低于冷冻水回水温度2℃时，便开始启动部分自然冷却模式，冷冻水回水经板换另一侧的冷却水冷却降温后再进入制冷机组，相当于降低了冷机的负载率，从而降低了冷机的压缩机功率，达到节能的目的；当室外湿球温度持续降低，使得冷冻水回水经板换另一侧的冷却水冷却降温后温度达到设计供水温度，此时，进入完全自然冷却模式，停止冷机，完全由冷却塔承担所有负荷。
对于采用换热机组等风侧自然冷却的系统来说，我们主要利用室外干球温度，当室外干球温度低于室内设计送风温度2℃时，便可以启动风侧自然冷却的功能，而对于一些干热地区（西北地区气候条件），可通过在室外空气进入换热机组前加喷淋装置，使得室外空气的换热温度尽可能的接近湿球温度，从而延长自然冷却的时间。
2.2设备的变频
（1）制冷空调系统中，耗电最大的设备应该是制冷机组，采用变频冷机不仅可以在部分负荷时降低压缩机功率，而且随着室外湿球温度的降低，进入制冷机组的冷却水温度降低，可大大提高冷机的COP值，另外，在数据中心的空调系统中冷机的启动时间直接影响蓄冷罐的选型，而冷机变频可大大缩减启动时间，从而减小蓄冷罐的配备容量；
（2）水泵建议设置为变频泵，其频率由末端最不利环路的压差控制，当末端负荷减小时，水泵频率相应减小，从而节省水泵耗电；
（3）末端空调的风机设置为EC风机，风机频率根据架空地板内静压或回风温度控制，从而节省大量风机耗电；
（4）冷却塔风机采用变频风机，风机频率根据室外湿球温度控制，从而节省大量风机耗电。
2.3合理的气流组织
数据中心主机房的气流组织设计尤为关键，其目的是防止冷热风的混合，对于单机柜热密度在5kw以下的情况，可考虑按照冷热通道的设计原则；对于单机柜热密度在5Kw以上的情况，可考虑按照封闭冷热通道的设计原则，对于究竟是封闭冷通道还是封闭热通道，目前国内封闭冷通道的占多数，但是随着室内设计送风温度不断的提高，建议封闭热通道，一方面考虑人所处的环境舒适性，另一方面封闭热通道可以降低由机柜自身而造成的漏风率。而对于传统的架空地板送风模式，由于开孔地板有一定的阻力损失，需要风机更大的压头，从而增大风机的功耗，且对于高密度机柜来说，架空地板的承重受到限制，所以建议取消架空地板，采用侧送风的方式与封闭热通道配合使用，可最大程度的优化气流组织。
2.4合理的送风温湿度参数
数据中心的主机房送风温湿度参数主要与设备对环境的要求有关，我国数据中心的设计规范GB50174《电子信息系统机房设计规范》对主机房的温湿度要求见表1。
但并未明确具体指哪里的温度，对于冷热通道封闭的情况，则不适用，此时，我们可参照美国ASHRAE标准，其规定IT机房内的送风温度范围18～27℃，露点温度范围5.5～15℃，在确定送风温湿度时，在推荐范围内，可尽可能地提高温度，从而可相应地提高冷冻水供水温度，不仅可以大幅提高冷机的COP值，还可以提高自然冷却的室外温度设定点，延长自然冷却的时间，达到节能的目的。而湿度的设置由于冷热通道的相对湿度不同，所以，可6BMS(BuildingM锄agementSvstem)系统的应用对于数据中心工程的暖通系统来讲，为全年不间断运行，且中间存在机械制冷与自然冷却的切换、冷机的加载与减载等，这些依靠运营人员进行操作是不现实的，一套完整的自动控制系统不仅可以减少运维人员的操作量，而且可以根据控制条件进行精确的模式切换、加减载，使节能达到最大化。
3.结语
以上主要从节能的角度对数据中心工程中暖通空调系统的节能点进行了一些分析与总结，每一种节能措施有其对应的应用条件，针对具体的设计项目，我们可以从不同的角度分析其特点，灵活应用各种节能技术，包括技术的分拆、组合，最终制定一个适合于特定项目的最佳方案。
参考文献
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