1、浅谈数据中心新风系统浅谈数据中心新风系统 摘 要:针对北方天气的情况,采用新风系统与空调系统相结合的方式。充分利用自然界的免费冷源为机房降温,降低空调系统的负荷,节省电力成本,提高数据中心效率。有巨大的经济效益、社会效益和环境效益,同时对数据中心机房的制冷系统建设提供新的思路。关键词:节能减排;自然冷源;新风系统 一、前言 随着全国数字电视的发展和普及,通信运营网络的不断发展,数据中心机房的集成化层度越来越高,功耗量越来越大,空调制冷系统的功耗也随之增大。据调查,整个数据中心的功耗量,有 40%是被空调系统所消耗。同时全球的碳排放量增大,环境污染严重,全球气温变暖的形势加剧。目前国内机房的制冷
2、系统还在以空调制冷为主,其机房的 PUE(功率利用率)远高于国际水平。我们要从空调系统节能方面入手,降低 PUE,使之达到节能减排的目的。二、机房空调节能的措施 目前机房节能主要有两个方面的手段:一、充分利用自然冷源(免费制冷);二、组织优化气流。(一)、充分利用自然冷源 自然冷源的利用有两种方式:1、直接利用自然冷源法。当室内温度高于室外时,直接引入室外低温空气与机房内的热空气进行热交换,为机房降温。本法易于实现、成本最低,但带来一部分的空气净化与加、除湿的成本。2、间接利用自然冷源法。通过某种隔热换热的媒介将自然冷源引入机房,室外冷空气不直接进入机房,而是作为冷却源将室内设备产生的热冷交换
3、带走。被冷却后的室内空气再次被送回机房。(二)、组织优化气流。组织优化气流,主要方法是通过合理规划机房设备分布和建筑结构优化,形成良好的空调送风效果。1、交替冷热风道布局方式。冷热风道的交替布局,将设备的前面设置为冷风道,后面设置为热风道。冷风道送风进入进房,机柜后部设置热风道用来回流热风。同时在冷风道顶部设置冷风阻隔,方式冷风回流道热风道,影响制冷效果。2、添加设备假板。当机柜内服务器部署不全时,冷风进入机柜后,会直接上升道机柜的顶部,造成制冷浪费。在为安装设备的位置填充设备假板,促使冷风顺畅的通过机柜,确保空调制冷效率。三、直接利用自然冷却法新风系统的设计要求 通过对直接利用自然冷却法的分
4、析,所设计的新风系统需要满足一下几方面的要求:(一)进风降温系统:直接将室外空气的天然冷风进入机房,并且持续时间较长,需远离空气污染源,有清洁的室外空气。在室内外温差较大时,会使室内产生水气冷凝结露。需要引入新风与回风混合,避免产生较大的温差,同时满足室内降温的要求。当室内温度较高时,需要室内制冷机组正常工作。(二)过滤系统:在进风口出添加防水百叶窗,并且便于更换第一级粗效过滤器。较大的颗粒物过滤后的空气要经过第二级中效过滤器,过滤掉化学有害气体,再送往第三级过滤器。保证送入室内的新风在清洁度方面满足对应等级机房的要求。(三)合理的气流组织:机房内部的气流应与机柜之间合理流动,充分利用好进去室
5、内的冷源,与室内热量交换充足。同时,在新风冷却系统中,回风需排到室外的同时还需要有一定比例的回风与室外新风混合。因此,回风系统、排风系统需要有良好的调度,防止回风倒流回机房。(四)精度控制系统:直接利用自然冷却需要对入回风量、温湿度、室内气压等数据进行精确测控。可以根据测量的数值,对入、回风阀门进行调整,控制送风温湿度。确保机房内的环境满足设计要求。四、北方广电丹东分公司机房采用新风系统的分析(一)新风系统的节能能力 数据中心机房必须保证恒定温度、恒定湿度的运行环境。机房内有源设备密集,发热量较大,全年的靠机房专用空调系统制冷降温,机房的 PUE 值在 1.88。整个辽宁地区出于中国东北部,中
6、纬度地带,全年平均气温在 8-9,具有丰富的自然免费冷源,通过新风系统将充沛的自然冷源通过适当的方式引入数据中心机房,实现为机房降溫的效果。所以利用室外免费的自然冷源与原有的空调系统相结合,具有非常大的节能能力和减少购电费用。(二)原空调系统与新风系统的功耗对比 原机房采用的空调系统为 3 台艾默生 DME12MC2 机房专用空调、1 台三菱 FR121W空调和 1 台新科 KFRd-120 空调组成的。年总能耗在 172800 千瓦时。安装新风系统后的主要节能时间段为冬季和春秋两季,综合全年的平均节能量占全年能耗的 37%。从对比表中可以看出,采用新风系统与原空调系统相结合的方式,平均每月为
7、数据中心机房节能 5310 千瓦时,按照每千瓦时 0.64 元计算,年节约成本约 4万元,19 个月收回成本。因新风系统需要根据不同的过滤级别定期的更换过滤滤芯,全套设备全年的维护成本预计在 4000 元左右。虽然新风系统需要消耗一部分的维护费用,但对原有的空调系统的使用量大大降低,在空调的维护成本降低的同时,还延迟了空调的使用年限。(三)新风与空调相结合的系统潜力分析 辽宁省是处在亚热带中纬度地区,有很好的自然冷源。对辽宁省主要城市的气候情况统计如下:沈阳全年15时长,占全年 61.1%;鞍山全年15时长,占全年 59.8%;丹东全年15时长,占全年 57.3%;大连全年15时长,占全年 5
8、6.8%。从辽宁省的室外气温统计表可以看出,我国北方地区的冬季与春秋季时间较长,小于 15的小时数所在比例都在 50%60%之间,免费的自然冷源非常丰富,新风与空调相结合的系统值得推广。五、结束语 通信设施发展的如此迅速的时代,数据中心机房的节能减排具有非常的意义。通过新技术的推广,充分利用大自然给与我们的免费冷源,在各种数据中心机房得到应用。同时,新风系统与原有的空调系统互为备份。当空调系统故障的时候,利用新风系统给机房室内降温,避免因高温导致的设备故障,影响正常通信。参考文献:1高东媛.新风直接引入式数据中心空调辅助系统研究.河北工程大学.2013 2邓军.智能新风节能系统在通信机房中的应用.中国新通信.2019 3范轩.新风和空调系统应用于通信机房的能耗研究.流体机械.2015 作者简介:王海东(1983-)男,籍贯辽宁丹东人,汉族,现职称:工程师,学历:本科,研究方向:从事有线电视网络规划建设与运行维护工作。