圖1 典型數(shù)據中心PUE組成

圖2 數(shù)據中心制(zhì)冷(lěng)系統能(néng)耗組成

圖3 數(shù)據中心節能(néng)服♦ε¶÷務體(tǐ)系

二、某數(shù)據中心基礎設施節能(néng)技(jì)術(shù)應用(y± ✔òng)

1、應用(yòng)技(jì)術(shù)分(fēn)析

本文(wén)從(cóng)配電(diàn)系統、π€暖通(tōng)系統、弱電(diàn)系統三大(dà)專業(yè)方向對✔↓(duì)某高(gāo)效數(shù)據中心基礎設施建δε♠λ設和(hé)運行(xíng)維護期采用(yòng)的(d©&∞₹e)節能(néng)技(jì)術(shù)進行(xíngδ¶♣≥)分(fēn)析，以針對(duì)業(yè)界其它數(shù)據中心節能( ≠‌néng)技(jì)術(shù)的(de)應用☆δΩ♣(yòng)提供參考。

1）采用(yòng)了(le)更高(gāo)效的(de)供電(diàn)架構，如(€₽rú)采用(yòng)高(gāo)壓直流的(de)供♦♦'&電(diàn)模式（其中高(gāo)壓直流設備分(fēn)為(✔ wèi)在線式和(hé)離(lí)線式），相(xiàng)比于UPS供電(diàn)，減少(shǎo)了(le)中間(j€↑£iān)過程直流轉交流的(de)電(diàn)力損≠₩耗，而UPS供電(diàn)效率約85%，高(gāo)壓直流供電(diàn∏λ&)效率可(kě)達95%以上(shàng✔×♥)，同時(shí)其在技(jì)術(shù)、投資建設和(hé'÷)應用(yòng)前景上(shàng)也(yě)都(dō♥∞λu)具有(yǒu)較大(dà)優勢。

2）暖通(tōng)系統采用(yòng)了(le)水(sh♠§×uǐ)冷(lěng)系統架構，實現(xiàn)了(le$​ε)制(zhì)冷(lěng)、預冷(lěng)和(hé)自(zì)然♠≥σ冷(lěng)卻3種模式的(de)合理(lǐ)切換，相(xiàn<±α↓g)比傳統的(de)風(fēng)冷(lěng)系統或單冷(lěng)機(j∞₹♠ī)水(shuǐ)冷(lěng)系統，不(bù)但(dàn)可(kě)以利用₩β(yòng)自(zì)然冷(lěng)源而且水(shuǐγ≤)系統的(de)效率遠(yuǎn)遠(yu↓∑↕ǎn)高(gāo)于風(fēng)系統（水• ✔(shuǐ)的(de)比熱(rè)容遠(yuǎn)大(dà)于空☆←(kōng)氣比熱(rè)容）。

3）冷(lěng)卻水(shuǐ)泵、冷(lěng)凍水(shuǐ♠♣α≥)泵、末端空(kōng)調、冷(lěng)水(shu"₩←ǐ)機(jī)組和(hé)冷(lěng)卻塔>‌≤ 等均采用(yòng)了(le)變頻(pí≈∞₽€n)控制(zhì)，能(néng)夠更好(hǎo)适應÷α末端負荷的(de)增減和(hé)環境溫度變化(huà)，變頻(pín) <$✔運行(xíng)相(xiàng)對(duì)定頻(pín)系統提↔•高(gāo)了(le)系統運行(xíng)效率，避免了(le)冷(lě∑€>≈ng)量的(de)浪費(fèi)。

4）從(cóng)自(zì)然冷(lěng)源最大(dà)化¶∏(huà)為(wèi)出發點，選用(yòng✘✔σ )了(le)設計(jì)逼近(jìn)度為(w∞π èi)2℃的(de)冷(lěng)卻塔，雖然初始投資略大(dà)，σ₹‍​但(dàn)後期運行(xíng)成本較低(dī)→€₽ ，綜合較選用(yòng)高(gāo)逼近(jì≤★n)度的(de)冷(lěng)卻塔節能(nβ¶∞•éng)效果明(míng)顯提高(gāo)，并且采用(yòng)串聯運™×行(xíng)方案，實際部分(fēn)運♦ →行(xíng)時(shí)間(jiān)逼近(jìn)度保持甚至可(kě)低(δλ¥dī)于2℃。

5）冷(lěng)凍水(shuǐ)進入機(jī)房'‍(fáng)末端，空(kōng)調直接參與換熱(rè)，就(jiù)近(jìn∞↕β↔)冷(lěng)卻，免去(qù)中間(jiān)水(shuǐ)氟換熱₹→(rè)的(de)能(néng)量損失，同‍₹時(shí)為(wèi)防止機(jī)房(fáng)漏水(shuǐ)，采用(​φ yòng)化(huà)工(gōng)管道(dào)的(de)焊接工(gō₹α±→ng)藝進行(xíng)機(jī)房(fáng)冷(lě¶ §ng)凍水(shuǐ)管焊接并纏繞漏水(shuǐ)繩。

6）水(shuǐ)處理(lǐ)系統采用(yòn ♣g)了(le)全自(zì)動運行(xíng)，通(tōng)過自(zγ£βì)動檢測裝置控制(zhì)藥物(wù)投入，有(yǒu)效改善水(&✔≤÷shuǐ)質，提高(gāo)水(shuǐ)系統換熱(rè§↓€)效率，而其它老(lǎo)舊(jiù)技(jì)術(shù)需要(yào)人£←(rén)工(gōng)加藥、人(rén)工'$(gōng)水(shuǐ)質檢測、人(rén)工(g& Ωōng)排污，往往會(huì)錯(cuò)過最佳投入時(sh&•♦λí)間(jiān)，造成系統結垢嚴重，換熱(rè)效率低(dī)下(xi✔©à)。

7）部署了(le)高(gāo)度智能(néng)化(huà)的(de)動©♠♣環監控和(hé)冷(lěng)水(shuǐ)自(zì)控系統，實現(x≈±iàn)動力、環境設施和(hé)電(diàn)力全量監控，而且能★←Ω↑(néng)夠在線調整整個(gè)制(zhì)冷(lě"•βng)系統的(de)運行(xíng)狀态，根據不(bù)同環境變€≥化(huà)形成多(duō)種運行(xíng)模式，保障整±¥個(gè)系統始終運行(xíng)在最安全高(gāo)效節能(néng)"¶的(de)狀态下(xià)。動态監測數(shù)₩∞據中心PUE，相(xiàng)對(duì)于非智能(néngλ☆β)化(huà)系統能(néng)夠給出高(gāo)能(n•®∑™éng)耗設備分(fēn)布，保證運維人(ré↕π☆n)員(yuán)針對(duì)性地(dì)開(kāi)∑ ∑≠展節能(néng)措施。

8）供水(shuǐ)溫度采用(yòng)了(le)溫水(shuǐ)制(z ∞↓↕hì)冷(lěng)，采用(yòng)溫水(shuǐ)制(z©£"hì)冷(lěng)是(shì)數(shù)據中心非常行(xíng)λ☆γ之有(yǒu)效的(de)節能(néng)手段，不(b¥↔‌ù)但(dàn)提高(gāo)了(le)制(z≥​ hì)冷(lěng)系統的(de)運行(xíng)效率，也(yě)延長φ$(cháng)了(le)自(zì)然冷(lěng)源的(↑× >de)利用(yòng)時(shí)間(jiān≥₽>)，不(bù)同冷(lěng)凍水(shuǐ)供水(shuǐ)溫度®→下(xià)的(de)制(zhì)冷(lěn↓☆σg)系統COP值如(rú)圖4 所示。

圖4 不(bù)同冷(lěng)凍水(sh≥€uǐ)供水(shuǐ)溫度下(xià)的(de)制(zhì)冷(l₩☆ěng)系統COP值

通(tōng)過對(duì)冷(lěng)機(jī)冷(lěng♠•'♠)凍水(shuǐ)供水(shuǐ)溫度在7℃、14℃以及19℃梯度變化(huà)下(xià)的(de)冷(lěng<σ♠)機(jī)COP（制(zhì)冷(lěng)量/功耗）進行(x™ ★íng)比較可(kě)知(zhī)，随著(zh®$&≠e)冷(lěng)凍水(shuǐ)供水(shu∏₽↓βǐ)溫度的(de)提高(gāo)，冷(lěng)機(jī)的§≠(de)制(zhì)冷(lěng)系數(shù)相(xiàng)應升高‌¶(gāo)。冷(lěng)凍水(shuǐ)供水(shuǐ)∏"溫度由14℃逐步升高(gāo)到(dàoσ₩)19℃，在制(zhì)冷(lěng)量為(w₽₽'èi)3000kW時(shí)，壓縮機(jī)能(néng)耗減少(s↔σhǎo)67kW，COP提高(gāo)26%。而且一(yī)般數(shù)據中‌δ₽心設計(jì)之初雖設計(jì)了(le)制(zhì)冷(♠¶<lěng)、預冷(lěng)、自(zì)然冷(lěng)卻3種模式可(kě)×Ω∑σ切換運行(xíng)的(de)水(shuǐ™§")冷(lěng)系統架構，但(dàn)實際運行(x↔λ∞•íng)過程中由于冷(lěng)凍水(s↑γhuǐ)供水(shuǐ)溫度低(dī)于15℃，導緻自(zì)然冷(lěng↔λ±)卻模式無法正常運行(xíng)。本數(<∞'shù)據中心采用(yòng)溫水(shuǐ​✔βδ)制(zhì)冷(lěng)（冷(lěng)凍水(shuǐ)供∏♦$<水(shuǐ)溫度高(gāo)于18℃），可(kě)以采用(α★→♣yòng)多(duō)種運行(xíng)模式，見(jiàn)表1。年(ni≈αán)自(zì)然冷(lěng)源利用(yòng)時(shí& )長(cháng)大(dà)于75%。

表1 某數(shù)據中心運行(xíng)模式↔±∏'切換表

圖5 頂置式空(kōng)調示意

本數(shù)據中心D1模組采用(yòng)頂置式空(kōng)調，單個(gè)機(jī)房"↕€>(fáng)部署數(shù)量16套。D2模組采用(yòng)列間(jiā' Ω♥n)空(kōng)調，同樣IT負載下(xià)，單個(gè)機( ​¥jī)房(fáng)部署數(shù)量40台，每台風(fēn"≠☆g)機(jī)總功率2.2kW。以平均每台列間(jiān)空(§≠✔€kōng)調實際耗電(diàn)功率1kW計(jì)算(su≥®πàn)，采用(yòng)頂置式空(kōng∑©≥)調，單個(gè)機(jī)房(fáng)年(n÷'λián)可(kě)節省電(diàn)量350000≈'kWh。D1模組2023年(nián)年(nián)均↑©PUE較D2模組下(xià)降了(le)0.019，壓降率11.37%。

2、應用(yòng)效果展示

某數(shù)據中心基礎設施建設和(hé)運行(xíng)維護過程中通(tōn€ ∞φg)過采用(yòng)以上(shàng)節能(₹←βnéng)技(jì)術(shù)手段，2023年(nián)年(nián)均PUE為✔↓¶(wèi)1.157，見(jiàn)表2，較本地(dì)區(qū)新建數¶∏(shù)據中心（本數(shù)據中心投産期2016年(‍αnián)）PUE不(bù)高(gāo)于1.4的(de)要(y≤ ✔ào)求，PUE壓降了(le)0.243。年(niánσ∑®)節省電(diàn)量22500000kWh，少(shǎo)消耗Ω♦标準煤9000000kg。

表2 某數(shù)據中心2023年(nián)PUE表

三、結束語

近(jìn)年(nián)來(lái)伴随互聯網等行(xíng€≥≠)業(yè)的(de)興起，數(shù)據中心迅猛發展。由‍↑™于技(jì)術(shù)水(shuǐ)平的(de)上(shàngλ"∞)升，服務器(qì)密度也(yě)在逐年(nián)增加，同時(shí)體(↓‌≈tǐ)積變得(de)越來(lái)越小(xiǎo☆←)，緻使數(shù)據中心産熱(rè)量日(rì)益增多₽‌(duō)。按照(zhào)現(xiàn)有(yǒu)行(xíng)業(♣↓β♠yè)能(néng)耗指标測算(suàn)方法，數(shù)據中心産‌✔業(yè)一(yī)直被界定為(wèi)₩®♥α高(gāo)能(néng)耗産業(yè)，并受到(dào)能(néng)耗指φ•$标審批方面的(de)嚴格限制(zhì)，甚∑↑ ♥至有(yǒu)人(rén)稱其為(wèi)“不(bù)冒煙(yān)的(de)鋼廠(chǎng)”® >•。所以如(rú)何建設好(hǎo)機(jī)房(fáng)•♥φΩ、降低(dī)管理(lǐ)和(hé)運營成本、提高(→∑gāo)運維效率、控制(zhì)機(jī)房(fáng)能(né©®™ng)耗，成為(wèi)管理(lǐ)者日(rì)Ω₩ 益關注的(de)重點。本文(wén)就(jiù)此給出了(le)合理(lǐ)化☆₹&≈(huà)建議(yì)。

1）構建以先進的(de)節能(néng)服務理(lǐ)念、節能(néng)高(ελγgāo)效的(de)基礎設施系統、強大(dà)的 ≥♣(de)運維保障工(gōng)具、科(kē)學的(de)運維組織架構φ©×₹和(hé)關鍵的(de)節能(néng)運維技(jì)術(shù)為(wèi™✔)主要(yào)組成部分(fēn)的(de)節能(n© éng)服務體(tǐ)系，有(yǒu)效保障項目的(de)PUE壓降。

2）數(shù)據中心基礎設施建設和(hé)運行(xíng)維護期在配電λ♣€✘(diàn)系統、暖通(tōng)系統、弱'π電(diàn)系統三大(dà)專業(yè)方向關注節能(néng)。如(Ω÷☆αrú)采用(yòng)高(gāo)壓直流的(de)供電(diàn)±₹模式和(hé)水(shuǐ)冷(lěng)系統架構、部署動環監控和(hé)∞×冷(lěng)水(shuǐ)自(zì)控系統、各制(zhì)冷(lěng)®☆↕系統設備采用(yòng)變頻(pín)控制(zhì)、在安♣☆"全情況下(xià)可(kě)考慮水(shuǐ)進機(jī)房(fáng)等。δ♦₽

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