IDC机房节能技术研究分析

IDC机房节能技术研究分析

王立强

建投遵化热电有限责任公司 河北省 遵化市 064200

摘要：随着IDC数据中心的新建和扩容步伐越来越快，其由于能耗巨大，已被公认为新基建“不冒烟的钢厂”“能耗巨兽”。数据中心由IT和机房设施两个层面组成，主要能耗在于IT设备及系统、空调散热系统、照明设备等三个部分，其能耗强度极大，是常规办公大楼的十倍以上。因此，其节能减排工作已经成为行业关注的重点，应对数据中心节能减排的关键技术、部署方案进行深入研究和分析，量化机房能效指标，并采取科学的方法提高用能效率，降低数据中心的碳排放，助力实现节能减排的目标。在数据中心机房节能减排项目中，应通过建立数据中心深度学习模型，实时监控运行数据，持续进行系统调优，并给出维护策略，实现智能供电、智能散热，以确保数据中心低能耗、高性能运行。

关键词：数据中心；机房；节能；能耗

引言

通信机房在运行期间，对温度、湿度等要求非常高，为了控制通信机房中的温度，通常会用到空调系统，不仅会消耗许多能源，还会对环境造成污染。因此，为了改善这些问题，必须通过多种方法来改进通信机房系统的节能，并完善通信机房设备的各项性能，通过一些先进的节能降耗技术来实现自动化控制，以便最大限度地提高节能降耗效果。

1 IDC数据中心节能减排的重要性

IDC数据中心具有很强的服务器处理能力，但由于IDC设备集中，大型主机数量众多，成为了企业的用电大户，且网络设备和存储设备容量随着数据收集越来越大，所消耗的电能也急剧上升。据相关数据统计，我国数据中心在2017年的耗电量已经超过了三峡大坝和葛洲坝电厂发电量之和；2018年华北电力大学发布的关于中国数据中心能耗报告显示，其用电总量已经超过当年上海全社会用电量，达到了160TWh。又如某地电信运营商的电力消耗约占公司总体消耗的87%，而87%的电力消耗中有73%左右消耗在基站和机房上。IDC机房中UPS和空调的用电量超过了整个大楼用电量的80%，而IDC机房面积不足大楼的5%。可以看出，IDC数据中心节能减排具有很大空间和潜力。节能减排应在确保IDC机房安全可靠运行的前提下，降低IDC机房运行成本，增强机房所属企业在市场中的竞争力，可通过合理进行散热规划和优化机房设计、布局、使用，以及更换节能设备等方式使负荷侧能耗降低。

2 IDC机房能耗原因分析

根据IDC机房PUE值的偏高原因分析，主要包括以下几个方面。（1）机房设备能耗偏高。IDC机房设备普遍存在容量低、能耗高的现状。（2）空调制冷系统利用率普遍不高，加上机房空调设备采用分期策略，从而导致空调设备出现空置。另外，在大型水冷空调系统未能得到广泛应用，覆盖率较低。（3）供电系统布局不合理，不能得到优化。例如，IDC机房部分供电设备（如变压器）负载率偏低，供电线路存在冗余现象。另外，机房配置UPS（不间断供电系统），此系统在机房运营初期，电能损量较大，占整个IDC机房能耗损量的20%左右。

3 IDC数据机房节能减排措施

3.1 AI节能

随着5G网络的发展与演进，通信业务量剧烈增涨，且将出现多网络制式共存的场景。在5G网络建设初期，通硬件优化与软件控制技术可在一定程度上实现节能降耗的效果，但硬件优化受限于关键器件的产业发展，软件控制技术受限于低业务场景。随着5G后期业务量的增大，传统节能技术的效果不再明显，且软件控制的关断特性多通过人工进行设置，难以实现跨网络的节能效果。人工智能（AI）是未来新技术的发展方向，基于AI的智能化节能技术是5G网络解决未来高能耗的主要方向之一。AI技术可对现网中的大量数据进行分析，建立业务模型，有效实现业务预测，并形成基站的节能策略。基站根据下发的策略自动触发进入节能状态，从而实现创新网络运营运维模式，达到智能化跨网络的节能效果。

3.2新风系统的节能

空调机本身的能耗无疑是整个空调系统最大的，通过调节运行参数和运行模式可以有效的减少耗能。而另外一种节能的方式是依靠新风系统，根据以往经验分析，合理选择新风处理设备以及合理运行是减小能耗的关键，新风系统是指从自然界中获取温度比机房内温度低的空气，不需要压缩机制冷耗电的情况下，给机房降温的系统。运行中的新风引入首先应该注意的是新风的所在地的空气质量要有所保证，空气质量需要达标，其次新风的引入口与室内之间的距离不宜过长，以免新风在到达室内的过程中再次受到二次污染，再次选择空气过滤网时，应选杀菌性能好，吸附能力强的过滤网，可以有效杀灭有害细菌，清除大部分空气中的灰尘颗粒等，还需着重注意的是过滤网要及时清洗更换，保证风口畅通清洁。

3.3配套设施节能

5G基站机房的配套设施能耗主要来源于交直流供配电系统和空调系统。供配电系统可通过优化配置结构、减少供电节点等措施减少电能在线路及设备上的谐波损耗；通过配置具备休眠功能的高效整流模块提高交直流转换效率，减少电能损失。机房中配套设施的节能重点在于空调系统，空调系统的配置应综合考虑机房建筑环境、设备空间布放、机房内气流组织等多种因素，以达到高效制冷、节能降耗的效果。

3.4自适应控制空调节能系统

自适应控制空调节能系统的核心技术通常包括以下方面。首先是模糊控制技术。该技术系统能够针对早晚、气候、室内外环境温湿度值的变化情况，自动分析出通信机房中的标准温湿度值。其次是比例积分微分技术。该技术能够针对空调设备的开启状态，在智能化控制算法软件的基础上，对系统压缩机的运行周期进行改进和创新，并确保空调设备供冷量和标准温度值之间的平衡。最后是计算机温度模拟技术。该技术能够结合通信机房中的具体运行状态、空调冷量分布情况、风量扩张循环状况等，不断优化冷量配置效率。自适应控制空调节能系统的所有的运行参数都是通过计算机监控系统自动生成的，和以往的手动设定完全不同，不仅运行效率极高，而且该系统还能够自动根据早晚、气候、当地温湿度的具体情况，自动调节空调的开启和关闭，以便在不需要空调时能够自动停止运行，从而时刻进行节能降耗。同时增设多个回风口温湿度监测点进行实时监测，能够使温湿度动态数据的监测更加精确。该系统还彻底打破了以往多个设备一个一个运行的方式，逐渐转变成了多个设备同时运行的方式，运行效率大大提高，也实现了资源的优化配置，并实现了节能降耗。

结束语

本文基于IDC数据机房建设改造项目的节能减排目标，对机房UPS设备和空调设备进行了更换，并实行了供配电设计优化、机房隔热处理及降噪处理，以优化节能减排改造。同时，在改造后的运行中，对设备运行时间进行有效控制，确保节能操作规范，从而使能耗控制有据可依、有目标可行。

参考文献

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