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          精密機房空調制冷解決方案

          責任編輯:精密空調廠家  發布時間:2014-04-15
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          精密機房空調制冷解決方案

          現代數據中心的節能可以從IT設備節能、軟件虛擬化節能和機房設施節能等三大方面來進行。但由于前兩項都是建立在對服務器等核心IT設備的匹配研究基礎上得到的,而目前相關的技術并不成熟,使用的成本也過高。與其相比,從機房設施的節能入手更加經濟和可靠,空調系統的能耗約占整個數據中心能耗的45%,所以提高空調系統的運行效率是數據中心節能的有效手段。阿爾西基于多年服務于ICT行業的經驗,針對數據中心提出了一整套的空調系統節能解決方案,包括合理的氣流組織方式、集中冷源的冷凍水系統、高效節能的設備部件以及自然冷卻技術等諸多易于操作的解決方案。


          一、選用高效機房空調設備

          機房空調設備在設計之初就選用節能部件:高效渦旋壓縮機、無級調速EC風機、電子膨脹閥等。機房空調設備的能耗主要由5部分組成:壓縮機能耗、加熱器能耗、加濕器能耗、冷凝風機能耗、蒸發風機能耗。其中壓縮機能耗最高,采用高效節能的渦旋壓縮機比采用普通壓縮機節能約30%,且使用壽命更長,故障率更低;而蒸發風機的使用時間最長,為了保證數據中心內的IT設備正常散熱,即便壓縮機不工作,蒸發風機也需要全天工作,所以采用節能的風機非常必要。EC風機采用直流供電,高效EC電機驅動,無渦殼外轉子風機葉輪,具有高效、低噪、無級調速等優良品質,比普通風機節能約30%。

          二、機房空調采用自然冷卻功能的冷凍水系統

          數據機房集中冷源的冷凍水系統與各自獨立的直接膨脹式空調系統相比,制冷效率更高,設備更集中更少,運行更穩定,故障率和維護成本更低,國外眾多大型數據中心普遍使用冷凍水空調系統,由于數據中心熱負荷較大,常年需要冷水機組運行,即便室外溫度很低的情況下也要照常工作。這樣,當室外溫度較低時,就可以利用冷空氣冷卻高溫回水,不需要開啟壓縮機即可為空調室內機提供冷量,這種方法即為自然冷卻方法。利用自然冷卻效應開發的冷水機組即為自然冷卻冷水機組,它與普通冷水機組最大的區別在于它在冷凝盤管之前安裝了自然冷卻熱交換盤管,旨在優先利用環境冷空氣冷卻盤管內的回水。

          美國雷諾威提出的數據中心自然冷卻冷凍水系統,已通過國家專利審批。它通過冷凍水循環管路的精心設計以及控制邏輯的優化,實現與機房內部空調氣流組織的完美匹配,并且可以根據室內熱負荷以及室外環境的變化,對冷凍水流量進行靈活的調節,將自然冷卻的效益發揮到最大,始終使機組保持高效運行。此套數據中心空調解決方案根據安裝地區氣候條件的不同,可以實現30~70%的節能,使得運行費用大幅縮減,而為此增加的空調設備初投資,最多兩年的時間就可以收回,而整個機組的使用壽命至少有10年。

          三、選用高效機房空調設備

          機房專用空調設備在設計之初就選用節能部件:高效渦旋壓縮機、無級調速EC風機、電子膨脹閥等。機房空調設備的能耗主要由5部分組成:壓縮機能耗、加熱器能耗、加濕器能耗、冷凝風機能耗、蒸發風機能耗。其中壓縮機能耗最高,采用高效節能的渦旋壓縮機比采用普通壓縮機節能約30%,且使用壽命更長,故障率更低;而蒸發風機的使用時間最長,為了保證數據中心內的IT設備正常散熱,即便壓縮機不工作,蒸發風機也需要全天工作,所以采用節能的風機非常必要。EC風機采用直流供電,高效EC電機驅動,無渦殼外轉子風機葉輪,具有高效、低噪、無級調速等優良品質,比普通風機節能約30%。

          四、合理提高空調機工作溫度

          機房專用空調系統在其它工況條件不變的情況下,機房空調機的設定溫度(回風溫度)每提高1℃,則空調機效率提高3~5%。目前HP公司在美國的實驗室正在進行服務器可靠性測試,試圖提高機房環境溫度5℃。從現實角度講,國內的用戶可以考慮從改善氣流組織的方面入手來提高空調機的工作溫度。就目前情況來看,改變數據中心的控制溫度是最有效的節能措施之一。

          五、合理設計氣流組織方式

          在傳統的氣流組織方式,無論是上送風系統還是下送風系統,都是通過冷卻環境來冷卻IT設備,整個數據中心類似于一個冷庫,很多沒有IT設備,不需要冷卻的地方也冷卻啦,等于額外付出了冷量,這樣的氣流組織方式是不經濟的。而且由于熱負荷分布不均勻,還會出現局部過冷或過熱現象,影響主設備的正常工作。另外,由于冷熱氣流混合,部分冷空氣短路,空調系統的冷量利用率很低,不到50%,造成了電能的極大浪費。

          雷諾威公司根據國內外的先進經驗,推薦使用冷熱通道隔離的氣流組織方式即冷通道隔離系統或熱通道隔離系統,能夠徹底解決冷熱氣流混合的問題,空調機送風溫度可以從16℃提高到20℃;回風溫度可以從23℃提高到30℃,從而極大的提高了空調的運行效率,降低了能耗。以冷通道隔離系統為例,在極端情況下,空調機的送風溫度可以提高到23℃,回風溫度可以提高到30℃。由于冷空氣全部被約束在冷通道內與傳統的冷庫型數據中心相比,這種冰箱型數據中心的環境溫度更高,受維護結構漏熱的影響也更小,進一步增加了節能效果。采用這種冰箱型的氣流組織方式,可利用的冷量比冷庫型的約高30%,可以立即節省25%的空調設備初投資。

          六、現代數據中心耗能計算(估算)

          某銀行系統的信息中心機房(建筑面積4000平米,在用面積2000平米),一年的電費達到了800萬元人民幣,約合0.4萬元/平米/年(單位面積電費),而另一年級為400平米的國家級單位的高密度計算中心,一年的電費竟高達1300萬元人民幣,約合3萬元/平米/年。據調查結果看來,對于一般中低密度的企業數據中心(EDC),每年的單位面積電費大約在0.4~1萬元人民幣之間,對于一般的互聯網數據中心(IDC),單位面積電費則在0.8~1.5萬元之間。
          以上只是國家信息化的一些微觀數據。從宏觀上看,據國際上一些權威的數據調查公司披露的信息顯示,根據我國大陸地區服務器保有量180萬臺來推算,07年所有服務器的總能耗約150億人民幣。僅中國移動一家公司,2007年通信機房的耗電就達到了約10億度電。

          我們除了計算電費開銷巨大的問題外,隨著IT設備的功率密度的發展,許多數據中心還面臨著“有物理空間沒有用電負荷”的尷尬局面。以某直轄市的證券管理公司的大型出租機房為例,6層樓的機房中,只出租了4層,就將整座建筑的用電容量消耗殆盡。目前,很多城市的大型數據中心用電增容問題已經不能靠高價購買用電容量來解決,而不得不選擇遷址另建。

          數據中心運營與后期的節約先從機房專用空調來說吧,選一款節能型機房空調一年至少節約10萬-15萬。

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