关于IDC机房节能减排的几点建议-智能科学技术论文

关于IDC机房节能减排的几点建议
李伟国
近年来，我国各行各业逐步吹响了节能减排的战斗号角，在宏观政策的引导下，电力、钢铁等高能耗行业纷纷加强技术革新，节能减排已经取得了初步成果，而集中新技术、新业务的电信运营业与传统行业有着巨大的差异，作为节能减排的重点——其中IDC机房对温度、湿度等要求更高。对现有设施的节能减排改造如果处理不善，很容易影响到很大范围的通信状况。IDC机房究竟应该怎样开展节能减排呢？根据分析研究，我对IDC机房的节能减排主要有以下几点建议：应该从管理节能和技术节能两方面双管齐下，以管理节能为基础，逐步开展技术节能，积极稳妥地开展节能减排。
关于节能
何为管理节能？
建立和完善节能工作网络和体系，进一步明确责任合力推进相关工作；考量产品的能效标准，明确优劣势合作企业；优先选择本地化优质合作企业，减少运输、施工、维护等方面的能源消耗，结合机房选址、能源审计、项目设计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调试、人员培训、节能量确认和保证等工作，对于新建、改扩建项目，严把能效准入关，制订评估标准和程序，加强监管，建立项目评估问责制。另外，必须把节能思想意识逐渐引入到各部门中，使IDC机房在规划、布局、色彩、方位及材料等方面为节能创造条件。
有哪些节能新技术？
机房的节能主要是通过控制IDC机房的运营成本来实现,包括人力、电力、耗材、设备维保等成本。显然，电力成本是控制运营成本、实现IDC机房节能的关键因素。
（1）通信设备的用电。一般通信设备用电占总用电量的30%左右，由于目前的通信网络在用设备新旧交错，所以耗电量也参差不齐。通过更换效率低下的在网设备，合理调整用电负荷能够有效的达到节能的效果。注意，除非采用投资设备更新改造的方法，用新型节能设备替换下耗电大的旧设备，否则这部分用电是必须保证的，且不能节省的。
还有可以参考以下几点方式充分挖掘IDC机房内通信设备的节能潜力
１、“电改光”实现节能减排。随着移动通信的高速发展，交换设备也随之大量增加，传统的用电缆连接交换设备的方式的弊端日益突出：一是机房内数字配线架数量急剧增加，电缆密布，走线槽道不堪重负，机房空间严重不足。二是材料、能源消耗多，污染严重，且有些材料没有再利用价值，成为污染性工业垃圾。三是工程建设难度大、周期长。一对光纤可以替代原来的63个2M端口，由此节约了大量的扩展子架、数字配线架和机房面积。二是节能降耗。三是缩短工期。光口直连操作简便，较电路直连工期可节省三分之一。四是便于维护。光口连接点少，故障点相应减少，且有1＋1保护，运行更安全，减少了维护工作量。
2、服务器产品节能。以往大家比较不会重视的电源供应器，其实是耗电的元凶之一，因为电源供应器的输出转换效率不够好的话，就会消耗更多的电力。现在，有多家厂商都打算在新产品采用通过“80 Plus”认证的电源供应器，这代表了输出总转换效率达到80%。
　　电源供应器的输出转换效率对于省电有多大帮助呢?根据厂商自己的测试，新款服务器采用了输出转换率80%的电源供应器之后，耗电量就比起旧款服务器少了27%。
　　　　此外，服务器厂商也开始采用2.5寸硬盘，一方面是节省空间，另一方面则是对于省电有很大的帮助，因为2.5寸硬盘的耗电量只有3.5寸硬盘的一半而已。
3、机柜节能。透过水冷机柜降低空调费用 。水冷机柜是透过1片5吋长的冷却门，如同冰箱后方的冷却导管，由这些导管将机柜排放的热能直接与冷却水交换，让服务器排放的热量直接被带走，降低空调费用。环保型机柜采用了Speed-Step技术进行频率和供电的管理;在采取了上述措施后，在一个包含30台服务器的机柜中，环保型机柜比传统标准机柜节省的能耗将超过18%。
4、整并让刀片服务器省电效益更显着 。目前机架服务器风扇的省电效率仍不及于刀片服务器，主要的原因在于，刀片机箱内所有的刀片运算模块共享散热风扇、电源供应器与网络设备，相较来说，在节能省电的效益上，刀片服务器表现较为杰出。机柜的通孔率高达83%，高通孔率再配以先进的风扇系统所提供的强力散热气流，充分满足了刀片式服务器高热密度的散热需求，减少了机房内的能源消耗，为其营造了“绿色空间”。
（2）机房环境用电。主要包括机房照明、空调制冷和制热。其中照明及其它用电占总用电量的10%左右，空调用电占总用电量的60%左右。机房节能的主要方向是机房环境节能，而机房环境的节能重点是空调节能。从技术的角度探讨，主要包括以下几个方面：
1．变频技术节能
变频技术是一种应用广泛的电机节能技术。应用了变频技术的空调系统一方面降低了开关损耗，另一方面提高了低频运转时的能效。在空调多种节能技术的应用中，变频技术是比较有效和成熟的技术。目前在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速节能提供了充分的技术和物质基础。变频器已在国民经济各部门广泛使用。当所需流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降，如水泵转速下降到额定转速的60%，即f=30Hz时，其电动机轴功率下降了78.4%，即节电率为78.4%
2)机房专用空调压缩机变频方式
传统的机房专用空调和普通的民用空调一样，由于供电频率不能改变，传统的定频空调的压缩机转速基本不变，是依靠压缩机不断 “开—停”来调整室内温度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。不过由于变频技术的核心原理为高频脉宽调制技术，使用变频器就相当增加了一个谐波源，而且空调设备的功率一般都比较大，因此对通信电源低压配电系统的谐波干扰，以及通信设备的电磁干扰不容忽视。机房专用空调压缩机采用变频技术，应注意与通信设备保持距离并做好电磁防护措施。
2．机房专用空调的自适应控制节能技术
机房专用空调的自适应控制节能技术通过自动计算机房不同的工况条件、空调冷量分布、风量扩张循环等综合数据，动态跟踪计算空调在外部不同季节的环境温度与室内目标温度的关系。不影响原有空调系统结构，具有较好的安全性可靠性，而且日常维护工作也相对简单方便。
3．冷水机组空调水处理
在冷水机组中，空调水系统水管的水垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大，也是空调能耗高的重要原因之一。
定期对空调水系统进行水处理是降低消耗、提高空调系统工作效率的一种方法。空调水处理的方法可以采用对水系统加缓蚀剂等药水处理的方法，这是一种常用的对空调水系统进行清洁保养的方法。此外，采用高频多段磁场对冷却水系统及冷冻水系统的水质进行处理，也是一种可行的方法。
4．利用自然冷源的节能技术——新风系统
这种节能技术的工作原理是利用机房室外的自然环境为冷源，当室外空气温度比室内低一定程度时，依靠通风将机房内的热量带走实现室内散热，从而达到降低机房内部温度的目的，通过减少空调的使用时间达到节约电能的目的。新风系统主要有两种类型：
1）自然通风新风系统
直接利用室外新风送入机房内。当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。当室外温度高不足以带走室内热量时，则仍然开启空调工作。
2） 热交换新风系统
在室外新风冷源的利用上采用了隔绝换热的方式，只利用室外新风作为冷源带走热量，室外空气并不直接进入室内，而室内空气通过换热冷却后再被送回室内。
新风系统本身工作原理简单，节能效果比较直接，但要注意以下两点：
1）自然通风新风系统直接引入室外的空气，机房环境将直接受外界的影响，如何保证机房的温度、湿度、洁净度是一个需要探讨的问题。
2） 新风系统的效率主要受室内外温差的影响。由于我国幅员辽阔，地形复杂，各地由于纬度、地势和地理条件不同，气候差异悬殊。因此新风系统的节能效果因地而异，需要通过实践来验证。
5．新型制冷剂节能技术
在市场上出现了一些号称可以节能环保的R4**制冷剂，用于替代现在常用的R12、R22等制冷工质，这种环保节能型制冷剂在的某些地方进行了试验性应用，取得了一定的效果，但也存在一些问题。
R4**制冷剂是由多种氟利昂（HFC类或HCFC）按一定比例形成的多元非共沸混合工质，是一种多元非共沸制冷剂，一般用于现有设备的环保制冷剂工程改造，无须改变原设备结构，无须更换任何部件，无须更换润滑油，注入即可使用（DROP-IN）。在没有得到空调设备厂商认可的情况下，应该谨慎的考虑使用R4**制冷剂去替换现有工质。
6．谐波治理
谐波对电网的危害众所周知。对谐波的治理，除了改善供电质量外，通过减少无功功率的消耗，也可以起到节能的效果。
　　提高空调的制冷效率的一个有效办法是实现“按需制冷”，将冷媒送到最贴近热源的地方，也就是将制冷方式从房间级制冷转变为机柜级别制冷，最后到芯片级制冷，这也正是机房制冷的发展趋势。
　　传统的机房空调很少考虑机柜内部的温度，它仅仅能保证机房内温度符合要求，而实际上，由于刀片服务器的使用，机柜内很容易出现局部热点。而且,由于InRow可以根据机柜中具体温度情况决定是否送风，因此其效率更高。据统计，与传统的制冷系统相比，InRow制冷系统的电力消耗会节省50%以上。
　　如果说从传统空调转变为“按需制冷”，还需投入一定资金对机房进行改造因而不具有普遍性的话，也有一些不需要很大投入的节能方法，同样能达到很好的节能效果。防止有的空调在加湿，而有的空调在除湿的现象，这些都是非常有效的节能技巧。
　　实际上，在制冷方面，国内和国外都有很多成功的案例，不少数据中心独创了很多高效率的制冷方法，颇值得借鉴。布莱恩特大学的数据中心配有一套封闭的以乙二醇为冷却剂的循环制冷系统，当天气很冷的时候，系统就会利用室外的冷空气给冷却剂降温，仅此一项就降低了20%-30%的电能消耗。
　　惠普在其新一代数据中心的体验中心展示一种动态智能冷却技术。该技术的核心是能不断调整数据中心的散热设置，根据散热需求针对性地动态供应冷却气流。数据中心的系统通过监控每一个机柜的温度，然后对排风量进行相应的调节。据介绍，该技术可能将数据中心的降热成本降低40%。

机房节能注意要点：
1．节能必须保证通信安全。节能不能影响机房环境质量，降低和导致设备寿命缩短，更不能影响通信生产安全。提倡通过合理调整设备工况实现节能目标，这种节能方式能起到延长设备寿命的作用。
2．节能的效果不是无限的。就机房环境节能而言，所谓节能，只是节约环境控制系统的富裕能量。节能只能把一些原来富余的冷量、电量、水量、风量节约下来，而不应把正常生产该消耗的能量也节省掉。如果一个机房所配置的空调不足，全部设备开起来也不能满足要求，就根本谈不上空调的节能问题。
3．节能要付出一定的代价，需要有一定的成本和投入。节能技术的应用要增加或改造一定数量设备，也要增加设备维护工作量。应该对节能项目是否能做到既节约能源又降低运营成本进行跟踪测试，并作出综合评估之后再决定是否需要上节能项目。
4．节能工作是一项长期的工作任务，必须持之以恒。我们国家地大物博，区域辽阔，各地的地理环境差异很大，应结合当地的实际情况选择合适的节能技术。节能措施必须因地制宜，不能生搬硬套。应该先进行试点并详细测试，重点是节能的效果以及可能产生的负面影响，等取得经验后再逐步推广。
 

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