IDC机房节能减排技术的应用实践探讨

IDC机房节能减排技术的应用实践探讨

陈海川

中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司 广东东莞 523000

摘要：随着互联网、大数据、云计算和5G技术的快速发展，中国通信及信息技术产业进入发展的快车道，IDC机房作为以上技术的基础设施保证，需求越来越大。但纵观国内的IDC机房，在设计和管理时，大多数并没有采用节能管理思维，甚至有很大一部分为传统老旧机楼或楼房改造而来，所以国内的IDC机房能耗一直居高不下，IDC节能减排有很大的空间。面对IDC机房如此高耗能的业务，作为IDC机房运维管理者绝不能坐视不理，而要积极探索节能新思路、新技术，做好IDC机房能效优化。本文从三个方面展开讨论，希望能给大家带来一些参考与启发。

关键词：IDC机房；节能减排技术；应用

前 言

凡事皆有利弊，采用传统IDC运维及能效管理模式，虽然管理相对简单，但会损失大量机房的能耗资源，加速环境资源的破坏。为了给后代留下“生态财富”，国家大力倡导节能减排理念，为落实及实现国家节能减排的方针政策，必须采用高效率的机房节能管理方针，才能取得“环保”及“经济”双赢的好处。可是，理想和现实往往存在一定差距，IDC机房能耗问题依旧没有得到解决。要想切实提升发展档次，需要以节能减排为导向，全面推动IDC机房运维管理及节能管理手段的升级。当然，这并不是一件容易的事情，需要找准着力点，狠抓关键点。

一、IDC机房能耗现状及原因

（一）能源现状

Power Usage Effectiveness，简称PUE，是判断IDC机房能耗高低的重要指标。经过计算后发现，PUE值越接近1，IDC机房的节能效率越高。现如今，国内IDC机房的PUE值在1.6到1.9之间，且随着通信业务量的不断增加，这一指数还会继续上涨。一些规模较大的互联网企业，在打造IDC机房时，就加入了节能措施。从实施效果上来看，是取得一定成效，所以节能的可操作性空间还是比较大的。

（二）主要原因

有果必有因，导致IDC机房PUE值居高不下的原因主要有三个：其一、IDC机房中所使用设备的能耗较高。其二、空调制冷系统的使用效果远低于预期^[1]。其三，供配电系统的布局不科学，并且选用的设备也有失合理性。譬如，变压器等供电设备的负载率很低，这无疑给冗余现象的产生提供了温床。另外，不间断供电系统的电能损耗的问题。

二、节能减排技术在IDC机房中的应用

（一）在空调系统中的应用

空调能耗之所以居高不下，是因为对系统设计、动力、热交换、介质输送等方面把控不严格。只有逐一进行优化，才能获得一个好的节能减排结果。

在设计空调系统时，制冷量是重点考虑对象。准确计算制冷量，才能防止出现制冷过度的情况，进而降低空调系统的能耗。要想实现精准设计着实不易，一要充分考虑空调和管线的位置，如果位置偏移，就需要增加制冷量，二要选择和实际情况相符的空调，并且对台数进行控制。可以选择多台制冷量较小的空调，也绝不选择一台制冷量较大的空调。当制冷需求较低时，就可以有选择地关闭空调，而不是一直让其高负荷运行。当然，在选择制冷机组时，除了要掌握机组的负荷变化外，还要了解空调机的实际运行参数及方式，这样才能达到最佳运行状态。

空调动力系统主要有两部分构成，一部分是压缩机，另一部分是风机。对于前者，可应用变频技术，使其转速恒定。对于后者，可增加变频器，在变频技术的作用下，改变风机转速，使其“按需”运行。自此之后，大马拉小车现象就会消失在视野中。倘若动力系统规模较大，应增加设备数量，以此提高运行效率。

热交换器是空调的重要构件，在空调运行过程中，它的表面会落灰，积累到一定程度，就会导致热交换效率急剧下降，要想满足IDC机房的使用需求，需要耗费更多的电能。解决办法并不麻烦，做好定期清洁与维护即可。

冷媒管的作用是对冷热空气进行输送，倘若管道包裹不严，就容易流失能量，所以需要按要求开展保温层作业，并在后续使用中做好检查和补损工作。冷媒管和外界分隔开来，就能最大程度降低能量损耗。有一点不容忽视，那就是定期清理过滤网，这样做的好处有两个，一是防止细菌、灰尘进入室内，二是在一定程度上减少空调机能耗^[2]。

（二）在新风系统中的应用

新风系统，既能全面净化室内空气中的有害气体，又能在没有压缩机帮助的情况下给机房降温。虽然说新风系统的功能强大，但是运用不当，依然得不到好的结果。在使用新风系统时，应注意这几方面内容。新风系统所在地的空气质量要好，这样才能最大程度降低室内污染。新风系统出入口设置要合理，尽可能减少送风距离，避免出现二次污染的情况。空气过滤网的选择有考究，不仅要具备良好的杀菌性能，吸附能力还要强，防止系统运行中过滤网松动掉落。

（三）在供配电系统中的应用

对供配电系统进行优化时，需要关注两项内容，一是UPS配置，二是电池容量。

UPS的效率是高还是低，关键要看负载率的大小^[3]。想要让UPS的效率大于90%，需要让负载率保持在50%以上。如果低于这一数值，UPS的效率就会大幅下降。经过调查发现，IDC机房所配备的UPS，单机负载率只有30%左右。正因如此，机房能耗才会偏高。在接下来的日子里，机房工作人员就要采用模块化处理手段将UPS的负载率提升至正常值。

一般来说，IDC机房所配电池的容量都比较大，就算突然断电，IDC机房依然能正常运行。然而大家却忽略了一点，那就是电池充放电的时间过长，能耗量也会大大增加。破局的有效方法是，更换小容量电池，并配备柴油发电机。

（四）在照明系统中的应用

照明系统是最容易被忽视的地方，如果不加以优化，节能减排的任务就无法圆满完成。重新设计照明系统时，一定要多使用节能型灯具，并对照明控制系统进行优化。当工作人员进入IDC机房时，相应区域的灯具打开，灯具的照度是按照机房标准配置，能满足操作施工要求。工作人员离开后，灯具自动关闭。

三、IDC机房节能减排的新思路

（一）打造一体化微模块机房

一体化微模块机房将是今后的主流，但打造难度着实不低，一要精心设计机房结构，虽然说设备密度大幅提升，但排列井然有序，二要设计标准化程序，尽可能降低PUE值。过程比较繁琐，但取得的效果十分显著。某厂商所打造的一体化机房，PUE值降至1.18。

（二）高压直流供配电

供配电有交流和直流两种方式，后者去掉了逆变环节，可节省5%的损耗，并且提高了电源的工作效率。采用高压直流供配电方式的好处不止于此，给服务器输入直流电，功率因数问题也会消失不见，有效降低了电损。

（三）采用模块化结构

采用模块化结构的好处在于，扩容极其方便。每一个模块的容量设定在10千瓦，根据实际使用中确定模块数量。通过增减模块数量，让负载率一直保持正常水平。如此一来，IDC机房的能耗就会始终保持在较低水平。

总结

随着新技术和业务的大规模发展，IDC机房的新问题也随之产生。当前，数据中心行业的能耗管理上遭遇瓶颈，造成这一切的根本原因是，贯彻落实节能减排理念不彻底。既然找到症结，就要对症下药，一方面，促进空调、供配电、照明等系统和节能减排技术的深度融合。另一方面，积极拓展新思路，譬如打造一体化机房、高压直流供配电、采用模块化结构。

参考文献

[1]蒋晓威.IDC机房节能减排技术实际应用及效果评估[J].科技创新与应用,2017(17):80-81.

[2]李海晏.IDC数据机房节能减排的技术讨论[J].中国信息化,2017(07):64-66.

[3]徐慧姣.数据中心机房的节能减排技术及发展[J].通讯世界,2019(03):316.