数据中心空调制冷绿色节能技术导购

  随着刀片服务器、虚拟化技术等被大规模应用，数据中心的密度也越来越高。调查显示，空调的能耗已经占到了机房电能消耗的近40%，这意味着，数据中心制冷系统有着很大的节能降耗的空间。

  本文主要介绍数据中心制冷系统的节能降耗手段，其中包括如何通过技术改造提高空调系统的节能特性，并介绍了一些制冷方面的节能窍门。

  通过技术改造提高空调性能 实现绿色节能

  在目前己经使用的空调系统中，早期的产品在先进性方面相较新产品会有明显不足，通过技术改造，可以提升性能。可以采取的措施有：

  1、使用高能效比的压缩机，例如涡旋压缩机等。

  空调压缩机是空调的“动力心脏”，对于空调来说，决定其质量的最重要因素就是压缩机，买空调首先要看压缩机。空调主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、四通阀四大关键，而在这四大主要部件中，以压缩机最为重要。空调压缩机是空调器制冷系统的动力核心，它可将吸入的低温、低压制冷剂蒸气通过压缩提高温度和压力，让里面的冷媒动起来，并通过热功转换达到制冷的目的。

  空调压缩机的性能决定了节能空调的能效比。能效比是空调制冷量与制冷功率的比值。空调能效比共分为5级，1级最节能，5级最耗能。业内专家建议，选择节能空调时首先考虑能效比。

  还有一点需要注意的，空调压缩机带变频技术的节能效果比较好，选择节能空调时应该尽量选用变频的。变频空调压缩机电机转速可变，避免压缩机的频繁启动，与定速空调相比节电30%。

  2、利用乙二醇溶液作载冷剂给内区供冷工作原理。

  全空气系统中，冬季室外温度过低的时间，利用冷却塔给内区直接供冷的空调方式不易实现。此时，可以将室外冷空气作为冷源，用乙二醇溶液作载冷剂，将室外的自然冷源引入室内给内区供冷。需要给外区供热而给内区供冷时，关闭冷水机组，仍然用锅炉或城市热水作为热源给外区供热。

  在室外安装板式换热器，由风机将室外的冷空气引入板式换热器，乙二醇溶液和室外冷空气在板式换热器中进行热交换。被冷却的乙二醇溶液进入内区的空调机组，在机组中与混合空气(新、回风进行混合后的空气)进行热交换，混合空气被冷却，温度降低后进入内区房间，给内区房间供冷。乙二醇溶液温度升高，再次回到室外的板式换热器中，与室外的冷空气进行热交换，温度降低后继续循环。这种热交换方式经常用在热回收系统中。乙二醇和高温排风进行热交换，温度升高后，进入新风机柜，给新风进行预热。从而，回收排风中的热量给新风加热，节约电能，节省运行费。

  这种将乙二醇溶液作为载冷剂，引入室外冷空气中的冷量给内区供冷的方式是一种很节能的空调方式。只需在室外装设一台板式换热器，运行时，冷水机组关闭，只开启风机和空调机组就能够引入天然冷源给内区供冷，节约了电能，减少了运行费用。但是，在利用室外冷量给内区供冷的过程中，冷空气要与乙二醇进行热交换，乙二醇再与混合空气进行热交换，经过两次热交换后，冷量损失较大，换热效率不高，一般低于60%。

  3、变速马达。

  事实上，许多机房空调都开得过头了。因为多数机房空调都很原始，要么开，要么关，不能调节大小，目前只有10%的机房空调具有变速马达。具有变速马达的空调，可以根据需要调节空调的大小，从而达到节能降耗的目的。

  4、其他。

  还有一些技术，可以让数据中心的空调更加节能。例如适当放大冷凝器，增加散热面积，降低冷凝温度，提高制冷系数;添加冷冻油添加剂，减阻抗磨，增强冷凝器和蒸发器的换热;夏季对风冷型冷凝器进行遮阳，水雾降温等措施，即减少高压跳机故障，又能节能降耗;计算机自动控制空调的工作状态，依据环境温湿度，自动精确变设定等等。

  绿色节能的制冷方案和窍门

  重视气流组织

  对于跨度大的机房，空调送回风系统具有地板送风还应该有风管或吊顶回风，不但温度场和速度棒场均匀性较好，同时节能效果也不错。另外对一些比较高密度的机柜可能有20千瓦或者是25千瓦这样一些可以采取一些直接冷源的送风方式。另外一种也可以采用一些有特殊装置的装上这个让它吹进去。

  使用自然冷却

  冬季或部分地区的春秋两季，室外空气温度较低，机房室内空气温度却较高，仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间，由于机房内设备的持续散热量没有途径散发到室外，室内仍需供冷。由于此时冷负荷较小，冷机制冷系数较低、能耗大，若开启冷机供冷极不合理。其实大自然是最好的冷源，不仅不需要能耗取得，而且供给充足，属于绿色冷源。

  自然冷却是指不使用冷却设备或者压缩机冷却空气的技术。可用的自然冷却量取决于当地的气候，每年自然冷却的范围大约是100个小时至8000个小时以上。两种最常用的自然冷却方式是地下水或地表水冷却和室外冷空气冷却。

  1、地下水或地表水

  地下水常年保持在较低的温度，地表以下5~10m的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化，一般可以维持在15~17℃，所以地下水可以作为空调系统的冷源。但近年来的研究表明，过量开采地下水对于地面沉降影响很大，而且会威胁整个国家未来的淡水资源，目前己经不建议使用地下水。地表水包括江、河、湖泊等，在春秋或冬季，只要地表水高于冰点，就能通过管路引入作为冷源。

  2、室外冷空气

  春秋季和冬季的室外空气温度较低，可用于空调系统供冷。考虑到空气直接进入机房，容易将灰尘等有害物带入机房，可以用间接冷却的办法来解决。例如带经济盘管的专用空调的冬季运行，利用冷却塔供冷，带风机的窗式热交换器，小型机房采用热管方式将冷量传入机房等。

  精密空调组网群控

  在机房中的精密空调存在着竞争运行的情况，每一个空调的位置不一样，受气流组织的影响，空调的运行状态也不一样，有的空调在制冷，有的空调普遍是在温度比较低的情况下解热，还有的在加湿，有的空调在除湿，我们如何处理它们的运行状态，使它们有效运行?

  多台机组通过通讯电缆连接后可实现组网群控功能，网内机组之间能实现主备切换、轮巡、层叠、主机报警/断电备机启动等功能。

  群控带来的效益主要包括：运行效率多台机组通信组网工作使整体效率得到提升，机组之间的竞争运行被避免;多台机组互相通信组网工作，优化温湿度的控制精度;多种群控方式，可以满足各个应用场所的要求。这些最终带来的是数据中心的节能、安全、和机组寿命的延长。

  主要的群控控制器及其适合的场景： iCOM控制器群控，适用于PEX空调;PACC控制器群控，适用于CM及泛品牌空调;AC4、AC8控制器，适用于所有品牌。

  合理控制室内温度参数

  长期以来，出于安全、节能等多方面考虑，对于机房温度设定应该偏上限值、下限值还是随季节调整，一直争议很大。由于我国地域辽阔，各地的情况不同，所以这个问题绝不能一概而论。但是机房温度提高，对于节能是有明显效果的，而且这种节能是不需要直接经济投入即有产出的。

  IDC机房空调的设定温度一般为21——25℃，个别机房空调温度控制得很低，甚至低在20℃，非常浪费能源，因此，合理设定机房空调的温度显得尤其重要。近期国外有报道称，随着服务器的功能的提升，IDC机房环境温度可以为28℃。查阅部分服务器的性能指标，机箱内温度在40℃以下是可以正常运行的。因此我们现行的较为严格的机房环境温度规定还是值得商榷的。在没有明确新标准前，我们比较合理的做法是在夏季将温度设定偏高些，冬季设定偏低些。

  合理提高机房设定温度有如下节能效果和优点:

  1、降低室内外传热温差，从而可降低因围护结构传热形成的空调负荷;

  2、可降低新风形成的空调负荷;

  3、空调的蒸发温度相应提高，制冷系数提高。可降低对电力高峰负荷的需求，节约用电量。

  实验证明，在不同室内温度情况下的节能效果也不同，在室内温度提高2℃时可以节能18%，提高4℃时节能更多。对于机房设定温度提高后的节能效果，虽然目前还没有非常权威的数据，但有提高1℃温度大约能节约空调耗电2%~5%的结论。

  安装传感器随时观察温度

  在怀疑可能出现温度问题的地方放置少量的单个传感器。简单的传感器存储的温度数据可以手工收集和传送到一个表单文件，以便进一步的分析。即使这点仪器设备的少量投资也能够很好地看到数据中心温度问题的动态情况，为改善数据中心的冷却提供一种分析方法。