2023年浅谈数据中心新风系统.doc

浅谈数据中心新风系统浅谈数据中心新风系统 摘 要：针对北方天气的情况，采用新风系统与空调系统相结合的方式。充分利用自然界的免费冷源为机房降温，降低空调系统的负荷，节省电力成本，提高数据中心效率。有巨大的经济效益、社会效益和环境效益，同时对数据中心机房的制冷系统建设提供新的思路。关键词：节能减排;自然冷源;新风系统 一、前言 随着全国数字电视的发展和普及，通信运营网络的不断发展，数据中心机房的集成化层度越来越高，功耗量越来越大，空调制冷系统的功耗也随之增大。据调查，整个数据中心的功耗量，有 40%是被空调系统所消耗。同时全球的碳排放量增大，环境污染严重，全球气温变暖的形势加剧。目前国内机房的制冷系统还在以空调制冷为主，其机房的 PUE（功率利用率）远高于国际水平。我们要从空调系统节能方面入手，降低 PUE，使之达到节能减排的目的。二、机房空调节能的措施 目前机房节能主要有两个方面的手段：一、充分利用自然冷源（免费制冷）;二、组织优化气流。（一）、充分利用自然冷源 自然冷源的利用有两种方式：1、直接利用自然冷源法。当室内温度高于室外时，直接引入室外低温空气与机房内的热空气进行热交换，为机房降温。本法易于实现、成本最低，但带来一部分的空气净化与加、除湿的成本。2、间接利用自然冷源法。通过某种隔热换热的媒介将自然冷源引入机房，室外冷空气不直接进入机房，而是作为冷却源将室内设备产生的热冷交换带走。被冷却后的室内空气再次被送回机房。（二）、组织优化气流。组织优化气流，主要方法是通过合理规划机房设备分布和建筑结构优化，形成良好的空调送风效果。1、交替冷热风道布局方式。冷热风道的交替布局，将设备的前面设置为冷风道，后面设置为热风道。冷风道送风进入进房，机柜后部设置热风道用来回流热风。同时在冷风道顶部设置冷风阻隔，方式冷风回流道热风道，影响制冷效果。2、添加设备假板。当机柜内服务器部署不全时，冷风进入机柜后，会直接上升道机柜的顶部，造成制冷浪费。在为安装设备的位置填充设备假板，促使冷风顺畅的通过机柜，确保空调制冷效率。三、直接利用自然冷却法新风系统的设计要求 通过对直接利用自然冷却法的分析，所设计的新风系统需要满足一下几方面的要求：（一）进风降温系统：直接将室外空气的天然冷风进入机房，并且持续时间较长，需远离空气污染源，有清洁的室外空气。在室内外温差较大时，会使室内产生水气冷凝结露。需要引入新风与回风混合，避免产生较大的温差，同时满足室内降温的要求。当室内温度较高时，需要室内制冷机组正常工作。（二）过滤系统：在进风口出添加防水百叶窗，并且便于更换第一级粗效过滤器。较大的颗粒物过滤后的空气要经过第二级中效过滤器，过滤掉化学有害气体，再送往第三级过滤器。保证送入室内的新风在清洁度方面满足对应等级机房的要求。（三）合理的气流组织：机房内部的气流应与机柜之间合理流动，充分利用好进去室内的冷源，与室内热量交换充足。同时，在新风冷却系统中，回风需排到室外的同时还需要有一定比例的回风与室外新风混合。因此，回风系统、排风系统需要有良好的调度，防止回风倒流回机房。（四）精度控制系统：直接利用自然冷却需要对入回风量、温湿度、室内气压等数据进行精确测控。可以根据测量的数值，对入、回风阀门进行调整，控制送风温湿度。确保机房内的环境满足设计要求。四、北方广电丹东分公司机房采用新风系统的分析（一）新风系统的节能能力 数据中心机房必须保证恒定温度、恒定湿度的运行环境。机房内有源设备密集，发热量较大，全年的靠机房专用空调系统制冷降温，机房的 PUE 值在 1.88。整个辽宁地区出于中国东北部，中纬度地带，全年平均气温在 8-9，具有丰富的自然免费冷源，通过新风系统将充沛的自然冷源通过适当的方式引入数据中心机房，实现为机房降溫的效果。所以利用室外免费的自然冷源与原有的空调系统相结合，具有非常大的节能能力和减少购电费用。（二）原空调系统与新风系统的功耗对比 原机房采用的空调系统为 3 台艾默生 DME12MC2 机房专用空调、1 台三菱 FR121W空调和 1 台新科 KFRd-120 空调组成的。年总能耗在 172800 千瓦时。安装新风系统后的主要节能时间段为冬季和春秋两季，综合全年的平均节能量占全年能耗的 37%。从对比表中可以看出，采用新风系统与原空调系统相结合的方式，平均每月为数据中心机房节能 5310 千瓦时，按照每千瓦时 0.64 元计算，年节约成本约 4万元，19 个月收回成本。因新风系统需要根据不同的过滤级别定期的更换过滤滤芯，全套设备全年的维护成本预计在 4000 元左右。虽然新风系统需要消耗一部分的维护费用，但对原有的空调系统的使用量大大降低，在空调的维护成本降低的同时，还延迟了空调的使用年限。（三）新风与空调相结合的系统潜力分析 辽宁省是处在亚热带中纬度地区，有很好的自然冷源。对辽宁省主要城市的气候情况统计如下：沈阳全年15时长，占全年 61.1%;鞍山全年15时长，占全年 59.8%;丹东全年15时长，占全年 57.3%;大连全年15时长，占全年 56.8%。从辽宁省的室外气温统计表可以看出，我国北方地区的冬季与春秋季时间较长，小于 15的小时数所在比例都在 50%60%之间，免费的自然冷源非常丰富，新风与空调相结合的系统值得推广。五、结束语 通信设施发展的如此迅速的时代，数据中心机房的节能减排具有非常的意义。通过新技术的推广，充分利用大自然给与我们的免费冷源，在各种数据中心机房得到应用。同时，新风系统与原有的空调系统互为备份。当空调系统故障的时候，利用新风系统给机房室内降温，避免因高温导致的设备故障，影响正常通信。参考文献：1高东媛.新风直接引入式数据中心空调辅助系统研究.河北工程大学.2013 2邓军.智能新风节能系统在通信机房中的应用.中国新通信.2019 3范轩.新风和空调系统应用于通信机房的能耗研究.流体机械.2015 作者简介：王海东（1983-）男，籍贯辽宁丹东人，汉族，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：从事有线电视网络规划建设与运行维护工作。