大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)概要

1、 大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能冷卻系統(tǒng)鵬博士數(shù)據(jù)中心事業(yè)部王克寧 李安平（ HYPERLINK mailto:f81345 f81345 ）目前就職于微軟的數(shù)據(jù)中心最有影響的專家Christian Belady在2006年提出數(shù)據(jù)中心能源利用率（PUE）的概念。如今，PUE已發(fā)展成為一個(gè)全球性的數(shù)據(jù)中心能耗標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)中 心的PUE的值等于數(shù)據(jù)中心總能耗與IT設(shè)備能耗的比值，比值越小，表示數(shù)據(jù)中心的能源利用率越高，該數(shù)據(jù)中心越符合低碳、節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)一些小規(guī)模的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，PUE值可能高達(dá)3左右，這意味著IT設(shè)備每消耗1瓦特電力，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施便需要消耗2瓦特電力。據(jù)網(wǎng)絡(luò)上收集的相關(guān)信息，目前GD

2、S在建的4個(gè)機(jī)房在與第三方設(shè)計(jì)單位簽約時(shí)，都是按照PUE值等于1.8的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃的。世紀(jì)互聯(lián)近五年建設(shè)的水冷數(shù)據(jù)中心的PUE值在1.5左右。鵬博士酒仙橋大型數(shù)據(jù)中心的PUE設(shè)計(jì)值不超過(guò)1.5。根據(jù)收集相關(guān)網(wǎng)站信息， 全球最最節(jié)能的5個(gè)數(shù)據(jù)中心分別是：雅虎“雞窩”式數(shù)據(jù)中心（PUE=1.08）雅虎在紐約洛克波特的數(shù)據(jù)中心， 位于紐約州北部不遠(yuǎn)的尼亞加拉大瀑布， 每幢建筑看 上去就像一個(gè)巨大的雞窩，該建筑本身就是一個(gè)空氣處理程序， 整個(gè)建筑是為了更好的呼 吸，有一個(gè)很大的天窗和阻尼器來(lái)控制氣流。Facebook數(shù)據(jù)中心（PUE=1.15）Facebook的數(shù)據(jù)中心采用新的配電設(shè)計(jì)，免除了傳統(tǒng)的數(shù)

3、據(jù)中心不間斷電源（UPS和配電單元（PDUs）,把數(shù)據(jù)中心的UPS和電池備份功能轉(zhuǎn)移到機(jī)柜，每個(gè)服務(wù)器電力供應(yīng)增加了一個(gè)12伏的電池。同時(shí) Facebook也在使用新鮮空氣進(jìn)行自然冷卻。谷歌比利時(shí)數(shù)據(jù)中心（PUE=1.16）谷歌比利時(shí)數(shù)據(jù)中心竟然沒(méi)有空調(diào)！根據(jù)谷歌公司工程師的說(shuō)法，比利時(shí)的氣候幾乎可以全年支持免費(fèi)的冷卻，平均每年只有7天氣溫不符合免費(fèi)冷卻系統(tǒng)的要求。夏季布魯塞爾最高氣溫達(dá)到66至71華氏度（19-22 C）,然而谷歌數(shù)據(jù)中心的溫度超過(guò)80華氏度（27C）。惠普英國(guó)溫耶德數(shù)據(jù)中心（PUE=1.16）惠普英國(guó)溫耶德數(shù)據(jù)中心利用來(lái)自北海的涼爽的海風(fēng)進(jìn)行冷卻。微軟都柏林?jǐn)?shù)據(jù)中心（PUE

4、=1.25）微軟愛(ài)爾蘭都柏林?jǐn)?shù)據(jù)中心，采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的“免費(fèi)冷卻”系統(tǒng)和熱通道控制，使其 PUE值遠(yuǎn)低于微軟其他數(shù)據(jù)中心的1.6。從上面可以看出，降低PUE最有效的措施是采用免費(fèi)自然制冷措施和替代傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心，其能耗一般由IT設(shè)備能機(jī)用f電力消解成比例1%4%源消耗、UPS轉(zhuǎn)化能源消耗、制冷系統(tǒng)能源消 耗、照明系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)的能源消耗以及門禁、 消防、閉路電視監(jiān)控等弱電系統(tǒng)能源消耗五部 分組成。如果需要降低 PUE的值，就需要從以 下四個(gè)方面采取措施。采用轉(zhuǎn)換效率高的 UPS系統(tǒng)。目前，新 一代數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)基本采用新型的高頻 （IGBT技術(shù)）UPS系統(tǒng)，電源轉(zhuǎn)換效率和功率 因

5、數(shù)都比傳統(tǒng)的工頻（可控硅技術(shù)）UPS系統(tǒng)有非常大的提升，而且重量輕和體積小。由于UPS的電源轉(zhuǎn)換效率和負(fù)載率成正向關(guān)系，因此在設(shè)計(jì)和運(yùn)維時(shí)要盡可能提高UPS的負(fù)載率。目前國(guó)內(nèi)電信和聯(lián)通都在提倡使用高壓直流UPS系統(tǒng)，取消了傳統(tǒng)意義上UPS的逆變功能，不僅電源轉(zhuǎn)換效率提高3到5個(gè)百分點(diǎn)，而且可靠性大大提高。上面介紹Google和Facebook干脆在數(shù)據(jù)中心取消了傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)，把電池和服務(wù)器的電源相結(jié)合，在正常運(yùn)營(yíng)時(shí)完全沒(méi)有額外的能源消耗。采用高效節(jié)能的綠色制冷系統(tǒng)。主要是采用水冷空調(diào)和自然制冷措施，下面做詳細(xì) 介紹。采用LED綠色節(jié)能光源取代或部分取代傳統(tǒng)光源，據(jù)了解，目前在世紀(jì)互聯(lián)和鵬博

6、 士的數(shù)據(jù)中心部分機(jī)柜上已經(jīng)安裝LED光源。另外就是運(yùn)維管理，做到人走燈關(guān)，根據(jù)人員情況確定新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間和風(fēng)量。弱電系統(tǒng)總的能源消耗很小，一般不需要過(guò)多關(guān)注。但是如果可能的話，最好采用集中的高效直流供電系統(tǒng)，因?yàn)橐话惴植际降男⌒椭绷麟娫聪到y(tǒng)轉(zhuǎn)換效率低，功率因數(shù)也低。1、適合數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)介紹由于數(shù)據(jù)中心的發(fā)熱量很大且要求基本恒溫恒濕永遠(yuǎn)連續(xù)運(yùn)行，因此能適合其使用的空調(diào)系統(tǒng)要求可靠性高（一般設(shè)計(jì)都有冗余備機(jī)）、制冷量大、小溫差和大風(fēng)量?？照{(diào)系統(tǒng)的制冷能效比（COP）是指空調(diào)器在額定工況下制冷運(yùn)行時(shí)，制冷量與有效輸 入功率之比。該數(shù)值的大小反映出不同空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能情況?？照{(diào)系統(tǒng)的制冷能效比數(shù)值越大，表明該產(chǎn)品使用時(shí)產(chǎn)生相同制冷量時(shí)所需要消耗的電功率就越小，則在單位時(shí)間內(nèi)，該空調(diào)產(chǎn)品的耗電量也就相對(duì)越少。新的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級(jí)（GB12012.3-2010）由國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委于2010年2月26日發(fā)布，從6月1日起將在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定14000W制冷量以下民用空調(diào)器能效等級(jí)指標(biāo)以及試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、房間空調(diào)器產(chǎn)品新的能效限定值、節(jié)能評(píng)價(jià)值等。國(guó)家強(qiáng)制性房間空調(diào)器能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)額定制冷量（CC）能效等級(jí)123整體式3.303.102.90分體式CU