摘要：伴随着大数据、云计算等技术的兴起发展，数据中心及设备需求激增，机房负荷不断加剧，随之而产生的能耗问题受到了极大关注。企业在应用中需秉持环保理念，践行系统化绿色节能，优化改造体系，实现可持续发展。本文对数据机房空调能耗现状进行了简要分析及阐释了数据机房节能改造技术，并结合案例对经济性予以分析讨论，以供参考。
关键词：数据机房；空调节能改造技术；经济性
一、数据机房空调能耗现状分析
根据相关研究数据显示，截至2016年底国内数据中心总耗电量已经超过1200亿kWh，并以每年20%-30%的速度增长。另外数据显示数据中心各系统能耗占比大致分别为：网络设备占50%、空调设备占40%、照明2%、其他8%[1]。在移动通信网络和互联网技术全面发展的社会背景下，高耗能造成能源的浪费，成本的增加，制约着技术的发展及企业的运营，因此节能减排已刻不容缓，而对于构建绿色数据中心，除了应用新技术的节能空调，机房空调的节能改造技术同时具有非常关键的作用。
二、数据机房空调节能改造技术分析
对于高耗能的旧数据中心机房通过更换新节能空调不大现实，只能通过节能改造进行能耗优化。现场彻合实际情况提高机房空调节能改造水平，建立健全统筹性较好的技术运维机制，确保管控措施和管理效果更加贴合节能目标。
1.智能化新风焓差节能技术
主要是温度传感器和湿度传感器组成，能在室内或者是室外空气焓差较大时进行有效设定，这种智能化控制开关能一定程度上结合周围环境参数完成空调的管控和处理，在打开进风单元后，就能直接将室外的冷空气接入室内，并且借助加湿处理和除尘处理后保证水淋过程的完整程度[2]。与此同时，设备还会有效开启相应的排风单元，依托正压有效减少机房内的热空气，完成空气交换。尽管这种系统运行过程能一定程度上缩短空调的实际运行时间，保证电能消耗得以控制，但是，若是遭遇冬季较低的温度，则会出现系统过滤效果下降的问题，使得机房内的空气质量不达标，加之其自身需要加湿除尘，对安装位置也有明确的要求，需要引起技术管理部门的关注。
2.冷却塔供冷节能技术
在实际技术应用的过程中，主要是在常规的设备上增加管路结构和相应设备，确保流经冷却塔的循环冷水能有效进入空调系统完成供冷处理工作，保证能耗管控体系的实效性，并且完善管理机制[3]。值得一提的是，在冷却塔供冷节能技术应用时，不仅仅能减少冷水机组的实际运行时间，也能有效延长设备的具体使用寿命，确保技术管理效果的完整性，也为后续监督管控措施升级提供保障。但是，冷却塔供冷节能对于当地的天气要求标准较高，只有在温差较大的情况下才能实现冷却塔供冷节能技术的自动运行，并且，相关技术监督管理部门要利用防冻技术有效处理设备，避免其出现安全隐患问题。
3.地板下送风冷通道节能技术
在节能管理工作逐渐成为技术监督管理部门关注焦点后，针对节能处理的技术要点和技术运行方式，研究人员研发了地板下送风冷通道节能技术，主要是将机柜结构以背靠背和面对面两种形式进行摆放处理，设置不同的机柜结构，有效完善冷风出口，从而真正建构冷空气区域，保证冷空气损耗数量在控制范围内，一定程度上减少设备出现局部过热的能耗问题，从根本上提高了整体设备的制冷效果。需要注意的是，地板下送风冷通道节能技术在应用过程中能从根本上控制能耗，但若是开展相关改造工作，改造成本较高，尤其是机柜的移动，要结合地下线路的布置完善具体位置的设计工作，集中处理就能减少电压超负荷造成的短路问题[4]。
4.FC风机改EC风机节能改造
EC风机是指直流无刷变频电机搭配后倾式离心风机，相对旧数据中心的机房空调使用的传统三相异步电机配蜗壳式前倾离心风机（简称为FC风机）其具有高效率、高静压、损耗小、噪音低、无极调速、控制简单、寿命长、维护成本低，在相同的工况下相比能节约40%左右的能量等优点，因此近年来随着空调行业能效标准的不断提高，早已被广泛应用在空调产品中。对于风冷系列的机房空调主要的能耗部件为压缩机、室内及室外风机，从节能改造的成本、施工难度等多方面考虑，更换能耗约占空调的16%-20%的FC风机组件更具有操作性。EC风机节能改造方案为：在确保机组风量、可靠性及性能前提下，从结构方面着手拆除原空调FC风机升级为EC风机组件，而制冷系统、控制系统、电器部分保持不变。
三、数据机房空调节能改造经济性分析
本文以南方某地区旧通信机房作为案列进行分析，其数据机房共2层，位于建筑大楼3、4楼，层高3.2米，单层机房面积约为368平方米，设备发热量162Kw，布置有依米康SCA60U上送风风冷机组3台运行，2台作备用及应对高温季节。经勘察其最大问题是室外机放置在空间有限的走廊上，造成布置密集，散热不佳，冷凝温度较高，使得整体空调系统的能效低，同时室内侧机组为FC送风风机，功耗高。综合考虑：对室外机增加雾化喷淋系统[5]降低其冷凝温度，提高制冷效率，以达到节能效果。对室内机进行EC风机改造降低风机能耗。具体方案如图一、图二。
图一：雾化喷淋系统示意图
图二：EC风机改造示意图
室外机冷凝器增加雾化喷淋系统不但能够降低干球温度降低翅片表面温度加强换热效果，同时能够对翅片起清洗作用，避免脏堵而影响换热。工程安装时必须注意需对水质作处理，使用软化水或纯水，同时现场需对未蒸发残留的水作引流及排泄。在通过开、关雾化喷淋系统进行数据对比分析，运行此系统节能率约为10%，按工商业电价每度电1.0元，单台机组全年节约电费约20257元。
室内机改造前单台机组配置3台FC风机，经测量单个风机电流3.2A，功率因数0.73，整机风机耗电量为4.6kWh。节能改造后使用2台EBM品牌R3G560RB3201风机，当风机转速为79%时满足风量、性能要求，此状态下单个风机电流为2.3A，功率因数0.94，整机风机耗电量为2.8kWh。经计算风机节能率为39 %，按工商业电价每度电1.0元，单台机组全年节约电费15768元。
工程项目对现场5台机组进行节能改造，单套机组投资2.8万元，项目完成后，运行良好，运营一年进行数据分析，单套机组节约电费约为36万元，整体项目的投资周期为0.78年，整体经济性较好，值得大面积推广。
结束语：
构建绿色节能的数据中心已成行业、企业、政府的共识。在开展数据机房空调节能设计工作过程中，应实际与创新相结合，因地制宜，同时要积极落实系统化监督、维护、管理机制，能真正实现经济效益和环保效益的双赢，实现可持续发展。
参考文献：
[1]崔凯.数据中心机房节能策略研究[J].电脑知识与技术，2016，12（35）：236-237.
[2] 田浩，李震，刘晓华等.信息机房热管空调系统应用研究[J].建筑科学，2015，26（10）：141-145.
[3] 钱存存.华南地区办公建筑IDC机房空调系统优化设计与节能改造方法研究[D].重庆大学，2015.
[4] 宫云轩，林超峰.闭式冷却塔在数据机房空调系统中的应用[J].制冷与空调，2013（08）：23-24.
[5] 姜宁.机房专用空调节能思路与探讨[C].中国通信学会通信电源新技术论坛暨2008通信电源学术研讨会.2008.
论文作者:陈德坚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：节能论文; 风机论文; 机房论文; 空调论文; 数据论文; 技术论文; 机组论文; 《基层建设》2018年第16期论文;