《数据中心暖通系统运行测试与节能整改》
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[摘 要]今年来,我国数据中心的建设规模不断增大,处于高速的建设发展时期,各政府部门对战略性新兴产业的大力扶持,以及对云计算、物联网、宽带和下一代网络的发展的高度重视,都给建设数据中心带来极大利好因素,尤其在二三线城市还有很大的发展空间,这些地方也迫切需要建设数据中心,可以确定是未来大型数据中心的数量会越来越多.随着数据中心的蓬勃发展,数据中心的能耗问题也受到广泛关注.功耗为15MW的数据中心每个月需要将近花费1000万人民币的电费.另外由于日益增长的需求,数据中心的耗电量每五年就会增长一倍,电费已经是数据中心的中要日常支,占到数据中心日常开支的80%以上.我国数据中心大多集中在北京、上海、广东等用电负荷高、电力资源相对紧张、城市热岛效应严重的城市.因此加强数据中心节能和需求侧的管理,合理优化数据中心布局,是数据中心迫切而且需要长期研究的课题.
[关键词]数据中心、暖通、节能
中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0116-01
随着数据中心的不断变大,绿色节能数据中心已经由概念走向实际.越来越多的数据中心在建设时将PUE值列为一个关键指标,追求更低的PUE值,建设绿色节能数据中心已经成为业内共识.例如,微软公司建在都柏林的数据中心其PUE值为1.25.据最新报道Google公司现在已经有部分数据中心的PUE降低到1.11.而我们国内的PUE平均值基本在1.5～2.0,中小规模机房的PUE值更高,大都在2.5以上.我们在数据中心绿色节能设计方面与国外还存在很大差距,其设计思想及理念非常值得我们借鉴.而降低PUE的关键是降低数据中心暖通系统的耗电.
1.背景
在测试的数据中心中主要负荷来自A楼4个机房和B楼6个数据机房中的负载设备及几个机房的供冷设备.目前该数据中心装机量占总装机量的30%左右,暖通系统仅开启B楼一套冷机及冷却塔来负责A、B两栋楼的供冷,两栋楼通过母联暖通管道连接.由于负荷较低,冷机的利用率较低.机房内的末端空调分为精密空调、列间空调、背板空调等.
冷机及冷却塔情况,A、B楼各两台离心冷机,目前开启B楼一台离心机进行供冷.
末端空调情况,每个机房配备1-2个空调间,共开启背板空调262台,开启精密空调60台在运行.
机房机柜情况,每个数据机房面积约为515㎡,机柜数量约200个.
总体来说,目前数据中心处于极低负荷状态,包括暖通设备运行状态也是如此.
简要暖通系统图
2.测试及整改措施
（1）末端测试
背板空调：
现存问题：
背板空调送风的掺混问题严重,装有不同机型服务器的空调掺混情况也差异较大.背板空调的掺混情况主要在上部和下部,主要是机柜装载盲板数量不足.一些服务器自身风扇排风量大于背板风扇排风量,在无盲板的位置热风返回与冷通道的冷风掺混后又被服务器吸入,造成降温效率降低.
背板空调空气流动图
改进措施：
盲板装载不足需考虑增加盲板来挡风,防止热风返回与冷风掺混.
背板空调风扇排风不足导致回风严重,由于风扇转速控制逻辑混乱,在现有排布情况下,进行控制逻辑进行修改,将常规风速调整与服务器的风速和温度进行匹配.
在未来机房排布和设计中,背板控制逻辑应当根据放置的不同机器,设置不同的排风风速档位供选择,或者将同一类型的机器放置在一列机柜中,以整体的安排风扇转速,达到节能效果.
精密空调下送风机房：
现存问题：
a.对单个机柜来说送风量不足,服务器的风扇排风量大于送风量,导致上部出现回风掺混.应该加大单个机柜送风量.
b.对于整个机房来说,整体的送风量为44.9m3/s远高于需求的送风量22.9m3/s,即有22m3/s的冷风没有经过服务器直接通过空间直接回到热通道与热风进行掺混,进而增加了空调能耗.
c.精密空调末端除湿和恒湿机加湿同时进行.而导致这一现象出现的根本原因在于目前供水温度14℃太低,低于回风露点温度.对各个精密空调的回风测试后发现将冷冻水供水温度提高至16.2℃以上即可解决这一问题.
d.各精密空调工作状态差异大.其中一些空调的输配系数远低于额定工况,运行效果不好.
e. 风机能耗浪费.一些空调箱的水阀和风机严重不匹配：水阀开度较小,相应换热量较小,但风机转速依然处于较高水平,造成不必要的能耗.
改进措施：
a.将无服务器通道封闭地板和百叶防尘板,阻挡冷热风掺混.
b.改善服务器排布.根据测试情况,整个机房负荷率为设计的8.95%,而机柜占有率为23%,空置冷通道为50%,可见机柜摆放没有整体规划和设计,基本为意愿随意摆放.如果将服务器集中摆放,可以大面积减少冷风浪费,同時可削减送风量,提升冷冻水温度.
c. 将冷冻水供水温度提高至16.2℃以上即可解决同时除湿和加湿的情况.
d. 数据机房热负荷均匀分配给六个冷通道,总风量、回风温度标准不变；
e. 关闭4号、5号精密空调,同时依据前面末端计算结果,降低总风量、提高回风温度标准.
3.总结
暖通系统是数据中心耗电大户,同样也是可以优化数据中心节能的关键.主要需要优化的有：控制机房的气流组织,达到精准送风,让冷风的到充分的利用；控制暖通系统的供回水和风的温度,使温差达到最理想的值.
参考文献
[1]程小丹、李崇辉、曹洁.数据中心设施运维指南[M].北京：电子工业出版社.2016,ISBN：9787121282751.
[2] 张泉、李震.数据中心节能技术与应用[M].北京：机械工业出版社.2018, ISBN： 9787111602484.
该文结束语:上文是一篇关于数据中心方面的大学硕士和本科毕业论文以及暖通和数据中心和节能整改相关数据中心论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
数据中心引用文献:
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