IDC机房节能减排技术的应用研究

陈燕树

（中时讯通信建设有限公司，广东 广州 510030）

近年来，随着我国计算机技术的不断发展，IDC（也称互联网数据中心）机房的建设规模不断扩大，其所需消耗的电能也越来越多，因此，如何实现IDC机房的节能减排，成为了业内人士关注的焦点话题。因此，在确保系统设备正常运行情况下，提高电能的利用率，解决消除机房过热问题成为IDC机房日后发展过程中需要解决的一个重要问题。本文通过实际工作经验，着重就IDC机房节能减排技术的应用进行探讨。

1 IDC机房能耗现状及原因分析

1.1 我国IDC机房能耗现状

PUE值作为衡量数据中心电能使用效率的常用指标，主要是指数据中心所消耗全电能消耗量与负载消耗量的比值，通过计算发现，当PUE值接近1时，数据中心节能水平较高。目前来说，IDC运营公司主要集中在北上广等一线城市，且规模较大，IDC机房的PUE值一般在2～3范围内。

近年来，随着我国移动通信业务客户量的持续攀升，IDC机房电能消耗不断增加，一些大型互联网公司开展节能型IDC机房工作，采取了产品能耗优化，配备节能服务器等各种节能措施。目前这些企业虽然在IDC机房节能建设方面取得了一定成效，但从总体上来看，IDC机房仍存在能耗问题，其节能空间较大。

1.2 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（持续供电系统），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。

2 IDC机房节能减排技术

要降低机房的PUE值，需要从空调系统节能、供配电子系统节能、照明系统的节能等几个方面着手。

2.1 空调子系统的节能

（1）合理选择精密空调。对于不同地区而言，应根据建筑结构形式的不同来选择精密空调，实现空调系统的节能效果。在南方，对于新建建筑，数据中心可利用新建冷冻水系统进行制冷，这种制冷方式节能效果较好，且成本较低。大型数据中心可以选用水冷型空调机组；中小型数据中心可以选用风冷型空调机组，要采用空调变频技术，以免空调制冷过度，提高空调的运行效率。

（2）利用气流组织形式，实现空调节能。精密空调制冷的气流组织包括空调布置、送风口和回风口设置、送回风方式等。其中，水平送风作为送风口设置的一种新的解决方案，能够有效地解决IDC机房设备密度或发热量不匀而引发的局部热点问题。因设备局部的温度较高，若采用均匀的送风方式，需要降低机房的温度，导致设备能耗的增加，而采用水平送风方式，可以将空调内机与过热的机柜组相互结合，并封闭部分柜组，这样能够大幅度地降低能耗，有效地解决局部热点问题，实现空调系统的节能减排，如图1。

图1 水平送风方式

（3）准确计算制冷量。在空调制冷量计算过程中，确保制冷量计算的准确性，可避免制冷过度现象的发生，降低空调系统的能源消耗。然而，在制冷量计算时，还要考虑到IDC机房的迅速增长，在方案设计时要预留空调放置空间、管线位置等，确保随时能够增加制冷量。

2.2 供配电子系统的节能

（1）优化UPS配置。UPS的效率与负载率有关，如对于高效率的高频机要确保UPS的效率超过90%，需要确保其负载率在50%以上。如果高频机负载率在40%以下，将会大大降低UPS的效率，如图2所示。经过调查发现，UPS机房在发展过程中的单机负载率很低，一般不会超过30%。

图2 UPS效率与负载率关系

因此，为了避免UPS负载率过低，需要选用具有扩展性的模块化UPS，结合实际情况来进行负载配置。随着IT设备的增加，为了提高UPS的最大负载，需要增加模块数量，使UPS负载率控制在50%～60%。

（2）减少UPS电池容量。大部分IDC机房配备了长时间的电池容量，以防止停电时能够及时为IDC机房供电。然而，由于大容量电池充放电时间过长，将会产生大量的能耗。对于大型IDC机房来说，当柴油发电机系统停电后再启动，共切换时间只有几分钟，因此UPS的电池容量只需要15分钟用于柴油发电机的切换。

2.3 照明系统的节能

在数据中心机房照明系统节能方面，应从以下几个方面入手。

（1）在数据中心照明系统节能设计时，要严格按照国家规定的标准进行设计。尽可能避免照度过亮或不匀现象的出现。

（2）选择节能型的光源和灯具。

（3）设计高效、灵活的照明控制系统，对于不工作区域的照明，设计自动关闭控制功能。

（4）在远程可实现IDC机房设备操作、环境监控等，减少工作人员进入机房操作次数，降低机房照明能耗。

3 IDC机房节能减排的新思路

近年来，随着我国IDC机房节能技术及措施的应用，在IDC机房节能减排方面，出现新的设计思路。

3.1 一体化机房

一体化机房主要以先进的设计理念，标准化的设计程序和系统配置来实现标准化的工作模式。这种理念是集装箱数据中心和一体化机柜以及所有子系统在一个狭小的空间，只需供电就可以稳定运行。但它具有一定的封闭性，且设备密度较高，从而导致PUE水平较低。某厂商在一体化机房实际应用当中，通过利用这门技术将PUE值降至1.18。目前，集装箱数据中心和一体化机柜在各领域中得到广泛的应用。

3.2 高压直流供配电

PUE作为一种乘数因子，其值大于1。因此，要实现IDC机房节能，一点降低IT设备的功耗。例如，当PUE为1.6，1W的IT设备电能耗量为1.6W，若将IT设备功耗降低至0.8W，将会降低IDC机房总功耗量至0.8×1.6=1.28W。可见，当 IT 设备功耗降低 0.2W 时，其电能耗量降低0.32W。这就是乘数因子效应。

近年来，高压直流供电受到了互联网企业的关注，它不仅能够大幅度地降低IT设备功耗，而且大大提升直流供电的可靠性，减少谐波问题，提高运行效率，且扩展性较好，因此成为了未来数据中心供电模式的发展方向。

4 结语

综上所述，在IDC机房节能建设过程中，要实现数据机房运行节能，我们需要结合实际情况，合理地选择不同技术、设备，并根据实际需求，选用最优化的节能方案。本文结合工作实践，针对IDC机房节能减排技术的应用进行了分析，旨在为IDC机房设备的节能建设提供依据。