數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能研究

1、數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能研究綜述 范成龍 201630110048 LOGO LOGO 能耗現(xiàn)狀01 存在問題02 節(jié)能方法03 目錄 能耗現(xiàn)狀01 LOGO 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它 與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通 信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置。信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置。 能耗現(xiàn)狀01 LOGO 20152015年全球年全球IDCIDC需求熱度不減，需求熱度不減， 整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到整體市場(chǎng)規(guī)模

2、達(dá)到384.6384.6億美元億美元 ，增速為，增速為17.3%17.3%，相比，相比20142014年增年增 速有所提升。速有所提升。技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)新和和云計(jì)算云計(jì)算 技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用極大的調(diào)動(dòng)了市場(chǎng)的極大的調(diào)動(dòng)了市場(chǎng)的 熱情，是保持熱情，是保持IDCIDC市場(chǎng)增速提升市場(chǎng)增速提升 的主要原因。的主要原因。 2009 200920152015年全球年全球IDCIDC市場(chǎng)規(guī)模市場(chǎng)規(guī)模 ( (億美元億美元) ) 能耗現(xiàn)狀01 LOGO 數(shù)據(jù)中心能耗主要來源于數(shù)據(jù)中心能耗主要來源于IT IT 設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、 供配電系統(tǒng)等。供配電系統(tǒng)等。 空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)所

3、產(chǎn)生的功耗約占數(shù)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù) 據(jù)中心總功耗的據(jù)中心總功耗的40% 40% 左右。已左右。已 成為數(shù)據(jù)中心最大的能耗來源成為數(shù)據(jù)中心最大的能耗來源 之一，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心提高能之一，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心提高能 源效率的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。源效率的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。 數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成 IT設(shè)備45% 空調(diào)系統(tǒng) 40% 電源系統(tǒng) 10% 照明系統(tǒng)5% 存在問題02 LOGO 數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)除了數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)除了常年運(yùn)行常年運(yùn)行這一主要因素以外，空調(diào)系統(tǒng)的各這一主要因素以外，空調(diào)系統(tǒng)的各 環(huán)節(jié)都存在著一些問題，主要有以下幾個(gè)方面。環(huán)節(jié)都存在著一些問題，主要有以下幾個(gè)方面。 1 1、設(shè)備集成化程度高、設(shè)

4、備集成化程度高 數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備數(shù)量不斷增加，使得數(shù)據(jù)機(jī)房熱負(fù)荷大，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備數(shù)量不斷增加，使得數(shù)據(jù)機(jī)房熱負(fù)荷大， 濕負(fù)荷小，單位體積發(fā)熱量越來越大濕負(fù)荷小，單位體積發(fā)熱量越來越大。 2 2、冷源利用不合理、冷源利用不合理 數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的能耗占總能耗約數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的能耗占總能耗約37%37%，加之全天運(yùn)行，加之全天運(yùn)行， 制冷設(shè)備降溫排熱的情況決定了數(shù)據(jù)中心盡可能利用自然冷卻技制冷設(shè)備降溫排熱的情況決定了數(shù)據(jù)中心盡可能利用自然冷卻技 術(shù)的必要性。術(shù)的必要性。 存在問題02 LOGO 3 3、系統(tǒng)存在局部過熱現(xiàn)象、系統(tǒng)存在局部過熱現(xiàn)象 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心ITIT設(shè)備數(shù)量的急劇增加

5、及集成化程度的提高，高散設(shè)備數(shù)量的急劇增加及集成化程度的提高，高散 熱量的數(shù)據(jù)中心局部發(fā)熱問題愈發(fā)嚴(yán)重，變化明顯的溫度梯度，熱量的數(shù)據(jù)中心局部發(fā)熱問題愈發(fā)嚴(yán)重，變化明顯的溫度梯度， 使得系統(tǒng)冷卻問題越來越復(fù)雜。使得系統(tǒng)冷卻問題越來越復(fù)雜。 節(jié)能方法03 LOGO 1 1、合理利用自然冷源、合理利用自然冷源 對(duì)于絕大多數(shù)地區(qū)來說，全年有相當(dāng)多的時(shí)間室外氣溫低于數(shù)對(duì)于絕大多數(shù)地區(qū)來說，全年有相當(dāng)多的時(shí)間室外氣溫低于數(shù) 據(jù)中心室內(nèi)溫度。利用自然界的據(jù)中心室內(nèi)溫度。利用自然界的低溫冷源低溫冷源進(jìn)行冷卻的方案被稱為進(jìn)行冷卻的方案被稱為 自然冷卻。自然冷卻。 空氣側(cè)自然冷卻 水側(cè)自然冷卻 節(jié)能方法03 L

6、OGO 空氣側(cè)自然冷卻空氣側(cè)自然冷卻 空氣側(cè)自然冷卻可以分為直接式空氣側(cè)自然冷卻可以分為直接式 和間接式。和間接式。 直接式直接式是指直接將室外冷空氣引是指直接將室外冷空氣引 入數(shù)據(jù)中心入數(shù)據(jù)中心; ; 直接式空氣側(cè)自然冷卻的使用取直接式空氣側(cè)自然冷卻的使用取 決于當(dāng)?shù)貨Q于當(dāng)?shù)貧夂驐l件氣候條件。 直接自然冷卻直接自然冷卻 節(jié)能方法03 LOGO 間接式間接式是指通過空氣是指通過空氣- -空氣換熱空氣換熱 器利用室外冷空氣對(duì)數(shù)據(jù)中心器利用室外冷空氣對(duì)數(shù)據(jù)中心 進(jìn)行冷卻。進(jìn)行冷卻。 系統(tǒng)在原有的直膨式空調(diào)上增系統(tǒng)在原有的直膨式空調(diào)上增 加一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，利用加一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，利用 轉(zhuǎn)輪內(nèi)填

7、料的儲(chǔ)能功能，讓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪內(nèi)填料的儲(chǔ)能功能，讓轉(zhuǎn) 輪在兩個(gè)封閉的風(fēng)道內(nèi)緩慢旋輪在兩個(gè)封閉的風(fēng)道內(nèi)緩慢旋 轉(zhuǎn)，被室外空氣冷卻的填料冷轉(zhuǎn)，被室外空氣冷卻的填料冷 卻室內(nèi)空氣。卻室內(nèi)空氣。 空氣側(cè)自然冷卻空氣側(cè)自然冷卻 節(jié)能方法03 LOGO 水側(cè)自然冷卻水側(cè)自然冷卻 水側(cè)自然冷卻一般是在原有機(jī)房冷水機(jī)組的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，增加水側(cè)自然冷卻一般是在原有機(jī)房冷水機(jī)組的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，增加 水側(cè)自然冷卻器水側(cè)自然冷卻器而成，具體有以下幾種實(shí)施方式而成，具體有以下幾種實(shí)施方式: : 1 1）直接水冷式。此類系統(tǒng)直接將室外冷水引入數(shù)據(jù)中心。）直接水冷式。此類系統(tǒng)直接將室外冷水引入數(shù)據(jù)中心。 2 2）空冷式。空冷式

8、水側(cè)自然冷卻是指采用空氣冷卻器冷卻循環(huán)水，）空冷式。空冷式水側(cè)自然冷卻是指采用空氣冷卻器冷卻循環(huán)水， 輔助空調(diào)系統(tǒng)降溫。輔助空調(diào)系統(tǒng)降溫。 節(jié)能方法03 LOGO 3 3）冷卻塔式。此類系統(tǒng)利用）冷卻塔式。此類系統(tǒng)利用冷卻塔提供冷卻水冷卻塔提供冷卻水。含有兩個(gè)水循環(huán)。含有兩個(gè)水循環(huán) : :冷卻水冷卻水( (外側(cè)外側(cè)) )循環(huán)和冷凍水循環(huán)和冷凍水( (內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)) )循環(huán)。循環(huán)。 傳統(tǒng)的水冷機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)可以通過增加傳統(tǒng)的水冷機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)可以通過增加水側(cè)自然冷卻器旁通冷水水側(cè)自然冷卻器旁通冷水 機(jī)組機(jī)組構(gòu)建此類系統(tǒng)。構(gòu)建此類系統(tǒng)。 冷卻塔式水側(cè)自然冷卻 節(jié)能方法03 LOGO 水側(cè)自然冷卻是大中型數(shù)

9、據(jù)中心最為普遍的自然冷卻形式，并且 方便在原有的普通冷水機(jī)組的基礎(chǔ)上改造。雖然其節(jié)能效果不如 空氣側(cè)自然冷卻，但不會(huì)影響室內(nèi)環(huán)境，是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的有效 手段。 直接式自然冷卻的應(yīng)用要以室內(nèi)污染物和濕度的合理控制為前提 。在空氣潔凈的地區(qū)效果比較理想。 節(jié)能方法03 LOGO 2 2、氣流組織的優(yōu)化、氣流組織的優(yōu)化 目前氣流組織是數(shù)據(jù)中心冷 卻的首要問題，如果規(guī)劃不 好，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)房過熱和空 調(diào)的低效。引起的氣流組織 不合理，導(dǎo)致局部熱點(diǎn)。 節(jié)能方法03 LOGO 目前的送風(fēng)方式有上送下回、側(cè)送側(cè)回、上送上回及下送上回等 多種方式，但是下送風(fēng)方式比上送風(fēng)更有利于機(jī)房的氣流組織和 提高送風(fēng)效率。

10、節(jié)能方法03 LOGO 目前冷熱通道分離成為一個(gè)熱門做法，被普遍應(yīng)用，各機(jī)柜以面 對(duì)面和背靠背成排方式進(jìn)行布置，冷風(fēng)道配置開口地板，熱風(fēng)通 道沒有開口地板，冷空氣從開口地板進(jìn)入兩排柜子中間，形成冷 通道，冷風(fēng)經(jīng)過服務(wù)器，進(jìn)入熱風(fēng)通道，冷熱通道之間達(dá)到一定 程度的隔離。但是在機(jī)柜的頂部和整列機(jī)柜的頭尾處，送風(fēng)和回 風(fēng)的混合還是存在的。 節(jié)能方法03 LOGO 冷通道封閉冷通道封閉 各機(jī)柜以面對(duì)面成排方式布置，在冷通道上機(jī)柜的頂部和整列機(jī)柜的 兩端進(jìn)行封閉，從而實(shí)現(xiàn)冷通道的封閉，通過約束機(jī)房空調(diào)送出的制 冷風(fēng)量，避免冷氣流在輸送過程發(fā)生泄漏和混風(fēng) 。 節(jié)能方法03 LOGO 各機(jī)柜以各機(jī)柜以面對(duì)面成排面對(duì)面