數(shù)據(jù)中心能耗問題受到越來越多的關(guān)注，數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)耗電平均占數(shù)據(jù)中心總耗電量的40%左右，在實際應用中，超量制冷是普遍存在的問題。據(jù)有關(guān)信息統(tǒng)計，目前85%以上的機房存在著過度制冷的問題。國內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE比較高，但是，局部熱點所導致的數(shù)據(jù)中心故障卻時有發(fā)生，局部設(shè)備運行溫度超標，嚴重影響系統(tǒng)運行。由于機房局部過熱，雖然機房設(shè)計容量較大，但新增設(shè)備依然無法再安裝;熱交換不充分，導致空調(diào)機組制冷效率低，空調(diào)能耗升高。業(yè)內(nèi)專家表示，數(shù)據(jù)中心空調(diào)能耗量巨大并不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正常結(jié)果，而是由于不合理的規(guī)劃、設(shè)計和使用所造成的。

在以往的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，多采取集中制冷模式，將空調(diào)房間考慮成一個均勻空間，按現(xiàn)場最大需求量來考慮。這種模式忽視了空間各部分的需要，缺少考慮制冷效率、制冷成本的意識。目前隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及高密度大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求，人們逐漸認識到集中制冷的弊端和按需制冷的必要性。

按需制冷就是按機房內(nèi)各部分熱源的即時需要，將冷媒送到最貼近熱源的地方。其最大的特點是制冷方式的定量化和精準化，從“房間級”制冷轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;機柜級”制冷，最后到“芯片級”制冷。

在數(shù)據(jù)中心建設(shè)和改造工程中可以看到運營商態(tài)度的變化。從設(shè)備集采方面，運營商更加關(guān)注空調(diào)本身的節(jié)能性能與安全問題;在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與建設(shè)改造方面，運營商與廠商就新技術(shù)不斷溝通協(xié)調(diào)，根據(jù)政策的變化，及時調(diào)整機房空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案。

盤點近期機房空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)與改造過程中的技術(shù)變革，體現(xiàn)在水冷替代、氣流優(yōu)化、新風交換三個方面。

水冷空調(diào)機組代替風冷機組

目前通信機房空調(diào)大多數(shù)采用風冷型專用空調(diào)機組，風冷型機組均為單元式機組，具有安裝靈活、可靠安全的優(yōu)點，但也存在性能系數(shù)較低、運行性能不穩(wěn)定、受室外環(huán)境溫度變化波動較大、室內(nèi)外機組安裝管線較短、室外機組占用大量建筑面積的缺點。

水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與風冷式機組相同，室內(nèi)空氣通過蒸發(fā)器盤管循環(huán)。與風冷式不同的是，水冷機組內(nèi)部安裝有板式冷凝器，將實現(xiàn)房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉(zhuǎn)換。該冷凝器內(nèi)的液體作為一個二級傳熱媒介，被抽到遠處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內(nèi)，熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統(tǒng)機房專用空調(diào)機組每臺機組均自帶制冷循環(huán)系統(tǒng)，并配有單獨的水冷冷凝器，冷凝器置于室內(nèi)機內(nèi)部。所有機組的冷卻水可以做成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由水泵提供循環(huán)動力，室外冷卻水可采用開放冷卻水塔和封閉干冷器兩種方式。機房專用空調(diào)要求一年四季連續(xù)運行，通常采用冷卻水塔的冷卻方式。

從節(jié)能角度考慮，有的專用空調(diào)機組在水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器上平行加入一個自然冷卻用的盤管。在較低的室外環(huán)境溫度下，通過中央控制器精確地控制閥門，自然冷卻盤管將吸收室內(nèi)的全部的傳熱量。在換季期間，環(huán)境溫度將降至機房所需的溫度以下，自然冷卻盤管將提供預制冷以減少壓縮機的運行時間，壓縮機一般只需80%的輸入功率，因此可以顯著地節(jié)省成本。水冷節(jié)能效率、性能系數(shù)高于風冷機組。在通信機房中推廣水冷型專用空調(diào)機組具有一定程度的節(jié)電降耗價值，特別是在一些中、大型項目上節(jié)能效益顯著。

從建設(shè)投資方面考慮，水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)不需要室內(nèi)、室外機的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起，在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，工程量能相對減少，不存在室內(nèi)、室外機距離限制;可以用幾組較大的室外干冷器做N 1備份工作方式，在中大型數(shù)據(jù)中心占地面積相對較小，同時水循環(huán)管道不需要太厚的保溫處理，節(jié)省通道空間;擴容方便，初期設(shè)計時留好接口，不需要在投入使用后需要擴容時再尋找室內(nèi)、室外機通道，這些方面都可以大大減少空調(diào)設(shè)備的投資及后期維護費用。

機房空調(diào)氣流組織科學化

過去，大多數(shù)通信機房采用上送風空調(diào)系統(tǒng)，首先降低機房的環(huán)境溫度，然后才能使機柜降溫、冷卻。就其效率而言，空調(diào)的能量顯然有一部分消耗在降低環(huán)境溫度上，而不是直接去降低設(shè)備的溫度。

采用上送風方式的機房，大多數(shù)機房內(nèi)氣流組織混亂，冷熱氣流混合現(xiàn)象嚴重，導致機房制冷利用效率低下，而且局部熱點問題時有發(fā)生。

據(jù)了解，目前許多數(shù)據(jù)中心機房通過“風孔下移”，對機房實施節(jié)能改造。大中型計算機及大容量的程控交換機散熱量大，且集中，因此要對程控設(shè)備進行直接送風冷卻。程控交換機設(shè)備的進風口一般設(shè)在其機架下側(cè)或底部，排風口設(shè)在機架的頂部?？諝馔ㄟ^架空活動地板由進風口進入沿機架自下而上迅速有效地使設(shè)備得到冷卻。采用“全封閉冷氣通道精確送風”時，送風截面積、送風溫度一般情況不變，只要改變冷空氣的送風風速，就可以滿足不同發(fā)熱量的機柜的散熱要求。這樣，減少了送風回路中的冷量損失，盡量靠近機架服務器區(qū)域，提高空調(diào)的工作效率，減少能耗，同時有效改善了機房出現(xiàn)的局部高溫情況。

同時，機房設(shè)計過程中，提出了“冷熱分區(qū)”概念。在未安裝設(shè)備的機架處，安裝擋風板(消隱板)，擋風板的規(guī)格應與其上下設(shè)備嚴密接觸，防止冷、熱風短路;改變機柜位置的排列方式，由以往的同方向變?yōu)?ldquo;背對背、面對面”安放，使冷熱風路分離，引導冷熱氣流，提高了空調(diào)的制冷效率;另一方面采用改進的機柜系統(tǒng)，將動力和弱電線纜放置于機柜兩側(cè)的專用通道中，解決了機柜內(nèi)的熱量問題，同時也提高中心機房的管理性及未來的擴展空間。

新風交換節(jié)能技術(shù)

一般通信機房空間密閉，設(shè)備發(fā)熱量較大，新風節(jié)能技術(shù)是一種借鑒了采暖通風中的新風機組，針對通信機房自身環(huán)境要求而設(shè)計出的集通風系統(tǒng)、控制(監(jiān)控)系統(tǒng)、氣流組織于一體的節(jié)能系統(tǒng)。利用自然冷源冷卻技術(shù)實現(xiàn)新風節(jié)能的主要方式有二種。

自然通風新風系統(tǒng):當室外空氣溫度較低時，直接將室外低溫空氣送至室內(nèi)，為室內(nèi)降溫;當室外溫度高，不足以帶走室內(nèi)熱量時，則開啟空調(diào)。該方式直接引入室外的空氣，機房環(huán)境易受外界的影響。

熱交換新風系統(tǒng):采用隔絕換熱方式，通過室內(nèi)外空氣的顯熱交換以保證機房的空氣溫度要求。由于室內(nèi)外空氣相互隔離，室內(nèi)空氣潔凈度不受室外空氣的影響。

采用新風交換節(jié)能系統(tǒng)后，根據(jù)不同地方的環(huán)境溫度選擇合適的月份與空調(diào)系統(tǒng)協(xié)調(diào)應用調(diào)節(jié)機房溫度，可以直接降低耗電量，同時間接節(jié)約的空調(diào)維護費用。

除以上提出的主要技術(shù)變革外，更換空調(diào)的制冷劑、應用熱管技術(shù)等方式都得到了重視與選擇，在很大程度上提高空調(diào)的制冷效率，減少耗電量，節(jié)約系統(tǒng)的建設(shè)和維護投資。

隨著機房基站內(nèi)的服務器向低價格、小型化、高功率密度方向的發(fā)展，對空調(diào)的制冷能力帶來了更多的壓力和挑戰(zhàn)。通信行業(yè)機房基站建設(shè)要采用新思維，加強新技術(shù)的跟蹤和應用。從機房基站建設(shè)、設(shè)備采購開始就應著重考慮空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

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