關(guān)于IDC機房節(jié)能減排的幾點建議
李偉國
近年來，我國各行各業(yè)逐步吹響了節(jié)能減排的戰(zhàn)斗號角，在宏觀政策的引導下，電力、鋼鐵等高能耗行業(yè)紛紛加強技術(shù)革新，節(jié)能減排已經(jīng)取得了初步成果，而集中新技術(shù)、新業(yè)務的電信運營業(yè)與傳統(tǒng)行業(yè)有著巨大的差異，作為節(jié)能減排的重點——其中IDC機房對溫度、濕度等要求更高。對現(xiàn)有設施的節(jié)能減排改造如果處理不善，很容易影響到很大范圍的通信狀況。IDC機房究竟應該怎樣開展節(jié)能減排呢？根據(jù)分析研究，我對IDC機房的節(jié)能減排主要有以下幾點建議：應該從管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能兩方面雙管齊下，以管理節(jié)能為基礎，逐步開展技術(shù)節(jié)能，積極穩(wěn)妥地開展節(jié)能減排。
關(guān)于節(jié)能
何為管理節(jié)能？
建立和完善節(jié)能工作網(wǎng)絡和體系，進一步明確責任合力推進相關(guān)工作；考量產(chǎn)品的能效標準，明確優(yōu)劣勢合作企業(yè)；優(yōu)先選擇本地化優(yōu)質(zhì)合作企業(yè)，減少運輸、施工、維護等方面的能源消耗，結(jié)合機房選址、能源審計、項目設計、項目融資、設備采購、工程施工、設備安裝調(diào)試、人員培訓、節(jié)能量確認和保證等工作，對于新建、改擴建項目，嚴把能效準入關(guān)，制訂評估標準和程序，加強監(jiān)管，建立項目評估問責制。另外，必須把節(jié)能思想意識逐漸引入到各部門中，使IDC機房在規(guī)劃、布局、色彩、方位及材料等方面為節(jié)能創(chuàng)造條件。
有哪些節(jié)能新技術(shù)？
機房的節(jié)能主要是通過控制IDC機房的運營成本來實現(xiàn),包括人力、電力、耗材、設備維保等成本。顯然，電力成本是控制運營成本、實現(xiàn)IDC機房節(jié)能的關(guān)鍵因素。
（1）通信設備的用電。一般通信設備用電占總用電量的30%左右，由于目前的通信網(wǎng)絡在用設備新舊交錯，所以耗電量也參差不齊。通過更換效率低下的在網(wǎng)設備，合理調(diào)整用電負荷能夠有效的達到節(jié)能的效果。注意，除非采用投資設備更新改造的方法，用新型節(jié)能設備替換下耗電大的舊設備，否則這部分用電是必須保證的，且不能節(jié)省的。
還有可以參考以下幾點方式充分挖掘IDC機房內(nèi)通信設備的節(jié)能潛力
１、“電改光”實現(xiàn)節(jié)能減排。隨著移動通信的高速發(fā)展，交換設備也隨之大量增加，傳統(tǒng)的用電纜連接交換設備的方式的弊端日益突出：一是機房內(nèi)數(shù)字配線架數(shù)量急劇增加，電纜密布，走線槽道不堪重負，機房空間嚴重不足。二是材料、能源消耗多，污染嚴重，且有些材料沒有再利用價值，成為污染性工業(yè)垃圾。三是工程建設難度大、周期長。一對光纖可以替代原來的63個2M端口，由此節(jié)約了大量的擴展子架、數(shù)字配線架和機房面積。二是節(jié)能降耗。三是縮短工期。光口直連操作簡便，較電路直連工期可節(jié)省三分之一。四是便于維護。光口連接點少，故障點相應減少，且有1＋1保護，運行更安全，減少了維護工作量。
2、服務器產(chǎn)品節(jié)能。以往大家比較不會重視的電源供應器，其實是耗電的元兇之一，因為電源供應器的輸出轉(zhuǎn)換效率不夠好的話，就會消耗更多的電力�，F(xiàn)在，有多家廠商都打算在新產(chǎn)品采用通過“80 Plus”認證的電源供應器，這代表了輸出總轉(zhuǎn)換效率達到80%。
　　電源供應器的輸出轉(zhuǎn)換效率對于省電有多大幫助呢?根據(jù)廠商自己的測試，新款服務器采用了輸出轉(zhuǎn)換率80%的電源供應器之后，耗電量就比起舊款服務器少了27%。
　　　　此外，服務器廠商也開始采用2.5寸硬盤，一方面是節(jié)省空間，另一方面則是對于省電有很大的幫助，因為2.5寸硬盤的耗電量只有3.5寸硬盤的一半而已。
3、機柜節(jié)能。透過水冷機柜降低空調(diào)費用 。水冷機柜是透過1片5吋長的冷卻門，如同冰箱后方的冷卻導管，由這些導管將機柜排放的熱能直接與冷卻水交換，讓服務器排放的熱量直接被帶走，降低空調(diào)費用。環(huán)保型機柜采用了Speed-Step技術(shù)進行頻率和供電的管理;在采取了上述措施后，在一個包含30臺服務器的機柜中，環(huán)保型機柜比傳統(tǒng)標準機柜節(jié)省的能耗將超過18%。
4、整并讓刀片服務器省電效益更顯著 。目前機架服務器風扇的省電效率仍不及于刀片服務器，主要的原因在于，刀片機箱內(nèi)所有的刀片運算模塊共享散熱風扇、電源供應器與網(wǎng)絡設備，相較來說，在節(jié)能省電的效益上，刀片服務器表現(xiàn)較為杰出。機柜的通孔率高達83%，高通孔率再配以先進的風扇系統(tǒng)所提供的強力散熱氣流，充分滿足了刀片式服務器高熱密度的散熱需求，減少了機房內(nèi)的能源消耗，為其營造了“綠色空間”。
（2）機房環(huán)境用電。主要包括機房照明、空調(diào)制冷和制熱。其中照明及其它用電占總用電量的10%左右，空調(diào)用電占總用電量的60%左右。機房節(jié)能的主要方向是機房環(huán)境節(jié)能，而機房環(huán)境的節(jié)能重點是空調(diào)節(jié)能。從技術(shù)的角度探討，主要包括以下幾個方面：
1．變頻技術(shù)節(jié)能
變頻技術(shù)是一種應用廣泛的電機節(jié)能技術(shù)。應用了變頻技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)一方面降低了開關(guān)損耗，另一方面提高了低頻運轉(zhuǎn)時的能效。在空調(diào)多種節(jié)能技術(shù)的應用中，變頻技術(shù)是比較有效和成熟的技術(shù)。目前在市場上有很多國內(nèi)外品牌的變頻器，這為變頻調(diào)速節(jié)能提供了充分的技術(shù)和物質(zhì)基礎。變頻器已在國民經(jīng)濟各部門廣泛使用。當所需流量減少，水泵轉(zhuǎn)速降低時，其電動機的所需功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降，如水泵轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的60%，即f=30Hz時，其電動機軸功率下降了78.4%，即節(jié)電率為78.4%
2)機房專用空調(diào)壓縮機變頻方式
傳統(tǒng)的機房專用空調(diào)和普通的民用空調(diào)一樣，由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調(diào)的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，是依靠壓縮機不斷 “開—停”來調(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一停之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。不過由于變頻技術(shù)的核心原理為高頻脈寬調(diào)制技術(shù)，使用變頻器就相當增加了一個諧波源，而且空調(diào)設備的功率一般都比較大，因此對通信電源低壓配電系統(tǒng)的諧波干擾，以及通信設備的電磁干擾不容忽視。機房專用空調(diào)壓縮機采用變頻技術(shù)，應注意與通信設備保持距離并做好電磁防護措施。
2．機房專用空調(diào)的自適應控制節(jié)能技術(shù)
機房專用空調(diào)的自適應控制節(jié)能技術(shù)通過自動計算機房不同的工況條件、空調(diào)冷量分布、風量擴張循環(huán)等綜合數(shù)據(jù)，動態(tài)跟蹤計算空調(diào)在外部不同季節(jié)的環(huán)境溫度與室內(nèi)目標溫度的關(guān)系。不影響原有空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有較好的安全性可靠性，而且日常維護工作也相對簡單方便。
3．冷水機組空調(diào)水處理
在冷水機組中，空調(diào)水系統(tǒng)水管的水垢、腐蝕及青苔對制冷系統(tǒng)影響極大，也是空調(diào)能耗高的重要原因之一。
定期對空調(diào)水系統(tǒng)進行水處理是降低消耗、提高空調(diào)系統(tǒng)工作效率的一種方法�？照{(diào)水處理的方法可以采用對水系統(tǒng)加緩蝕劑等藥水處理的方法，這是一種常用的對空調(diào)水系統(tǒng)進行清潔保養(yǎng)的方法。此外，采用高頻多段磁場對冷卻水系統(tǒng)及冷凍水系統(tǒng)的水質(zhì)進行處理，也是一種可行的方法。
4．利用自然冷源的節(jié)能技術(shù)——新風系統(tǒng)
這種節(jié)能技術(shù)的工作原理是利用機房室外的自然環(huán)境為冷源，當室外空氣溫度比室內(nèi)低一定程度時，依靠通風將機房內(nèi)的熱量帶走實現(xiàn)室內(nèi)散熱，從而達到降低機房內(nèi)部溫度的目的，通過減少空調(diào)的使用時間達到節(jié)約電能的目的。新風系統(tǒng)主要有兩種類型：
1）自然通風新風系統(tǒng)
直接利用室外新風送入機房內(nèi)。當室外空氣溫度較低時，可以直接將室外低溫空氣送至室內(nèi)，為室內(nèi)降溫。當室外溫度高不足以帶走室內(nèi)熱量時，則仍然開啟空調(diào)工作。
2） 熱交換新風系統(tǒng)
在室外新風冷源的利用上采用了隔絕換熱的方式，只利用室外新風作為冷源帶走熱量，室外空氣并不直接進入室內(nèi)，而室內(nèi)空氣通過換熱冷卻后再被送回室內(nèi)。
新風系統(tǒng)本身工作原理簡單，節(jié)能效果比較直接，但要注意以下兩點：
1）自然通風新風系統(tǒng)直接引入室外的空氣，機房環(huán)境將直接受外界的影響，如何保證機房的溫度、濕度、潔凈度是一個需要探討的問題。
2） 新風系統(tǒng)的效率主要受室內(nèi)外溫差的影響。由于我國幅員遼闊，地形復雜，各地由于緯度、地勢和地理條件不同，氣候差異懸殊。因此新風系統(tǒng)的節(jié)能效果因地而異，需要通過實踐來驗證。
5．新型制冷劑節(jié)能技術(shù)
在市場上出現(xiàn)了一些號稱可以節(jié)能環(huán)保的R4**制冷劑，用于替代現(xiàn)在常用的R12、R22等制冷工質(zhì)，這種環(huán)保節(jié)能型制冷劑在的某些地方進行了試驗性應用，取得了一定的效果，但也存在一些問題。
R4**制冷劑是由多種氟利昂（HFC類或HCFC）按一定比例形成的多元非共沸混合工質(zhì)，是一種多元非共沸制冷劑，一般用于現(xiàn)有設備的環(huán)保制冷劑工程改造，無須改變原設備結(jié)構(gòu)，無須更換任何部件，無須更換潤滑油，注入即可使用（DROP-IN）。在沒有得到空調(diào)設備廠商認可的情況下，應該謹慎的考慮使用R4**制冷劑去替換現(xiàn)有工質(zhì)。
6．諧波治理
諧波對電網(wǎng)的危害眾所周知。對諧波的治理，除了改善供電質(zhì)量外，通過減少無功功率的消耗，也可以起到節(jié)能的效果。
　　提高空調(diào)的制冷效率的一個有效辦法是實現(xiàn)“按需制冷”，將冷媒送到最貼近熱源的地方，也就是將制冷方式從房間級制冷轉(zhuǎn)變?yōu)闄C柜級別制冷，最后到芯片級制冷，這也正是機房制冷的發(fā)展趨勢。
　　傳統(tǒng)的機房空調(diào)很少考慮機柜內(nèi)部的溫度，它僅僅能保證機房內(nèi)溫度符合要求，而實際上，由于刀片服務器的使用，機柜內(nèi)很容易出現(xiàn)局部熱點。而且,由于InRow可以根據(jù)機柜中具體溫度情況決定是否送風，因此其效率更高。據(jù)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)相比，InRow制冷系統(tǒng)的電力消耗會節(jié)省50%以上。
　　如果說從傳統(tǒng)空調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;按需制冷”，還需投入一定資金對機房進行改造因而不具有普遍性的話，也有一些不需要很大投入的節(jié)能方法，同樣能達到很好的節(jié)能效果。防止有的空調(diào)在加濕，而有的空調(diào)在除濕的現(xiàn)象，這些都是非常有效的節(jié)能技巧。
　　實際上，在制冷方面，國內(nèi)和國外都有很多成功的案例，不少數(shù)據(jù)中心獨創(chuàng)了很多高效率的制冷方法，頗值得借鑒。布萊恩特大學的數(shù)據(jù)中心配有一套封閉的以乙二醇為冷卻劑的循環(huán)制冷系統(tǒng)，當天氣很冷的時候，系統(tǒng)就會利用室外的冷空氣給冷卻劑降溫，僅此一項就降低了20%-30%的電能消耗。
　　惠普在其新一代數(shù)據(jù)中心的體驗中心展示一種動態(tài)智能冷卻技術(shù)。該技術(shù)的核心是能不斷調(diào)整數(shù)據(jù)中心的散熱設置，根據(jù)散熱需求針對性地動態(tài)供應冷卻氣流。數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)通過監(jiān)控每一個機柜的溫度，然后對排風量進行相應的調(diào)節(jié)。據(jù)介紹，該技術(shù)可能將數(shù)據(jù)中心的降熱成本降低40%。

機房節(jié)能注意要點：
1．節(jié)能必須保證通信安全。節(jié)能不能影響機房環(huán)境質(zhì)量，降低和導致設備壽命縮短，更不能影響通信生產(chǎn)安全。提倡通過合理調(diào)整設備工況實現(xiàn)節(jié)能目標，這種節(jié)能方式能起到延長設備壽命的作用。
2．節(jié)能的效果不是無限的。就機房環(huán)境節(jié)能而言，所謂節(jié)能，只是節(jié)約環(huán)境控制系統(tǒng)的富裕能量。節(jié)能只能把一些原來富余的冷量、電量、水量、風量節(jié)約下來，而不應把正常生產(chǎn)該消耗的能量也節(jié)省掉。如果一個機房所配置的空調(diào)不足，全部設備開起來也不能滿足要求，就根本談不上空調(diào)的節(jié)能問題。
3．節(jié)能要付出一定的代價，需要有一定的成本和投入。節(jié)能技術(shù)的應用要增加或改造一定數(shù)量設備，也要增加設備維護工作量。應該對節(jié)能項目是否能做到既節(jié)約能源又降低運營成本進行跟蹤測試，并作出綜合評估之后再決定是否需要上節(jié)能項目。
4．節(jié)能工作是一項長期的工作任務，必須持之以恒。我們國家地大物博，區(qū)域遼闊，各地的地理環(huán)境差異很大，應結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況選擇合適的節(jié)能技術(shù)。節(jié)能措施必須因地制宜，不能生搬硬套。應該先進行試點并詳細測試，重點是節(jié)能的效果以及可能產(chǎn)生的負面影響，等取得經(jīng)驗后再逐步推廣。
 

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