摘要：文章分析了位于北京和廣州的3個大型數(shù)據(jù)中心的能耗數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)中心節(jié)能存在的問題分別進行了分析診斷。從設計及運行管理兩大方面總結(jié)了目前數(shù)據(jù)中心普遍存在的共性問題，為數(shù)據(jù)中心節(jié)能提供了方向。
0引言
近年來隨著國家對于信息化工作的重視,作為信息化基礎設施的數(shù)據(jù)中心快速發(fā)展。我國數(shù)據(jù)中心建設的數(shù)量多，建設質(zhì)量也在世界上處于靠前，主要采用了世界上較好的IT設備，較好的制冷設備，較好的精密空調(diào)，較好的控制系統(tǒng)。但是衡量運行水平的重要指標PUE卻未達到現(xiàn)金水平，差距還不小。中國制冷學會于2017年對上海市20家擁有500個機架的數(shù)據(jù)中心進行了評測，大部分數(shù)據(jù)中心的PUE分布在1.6-2.3范圍內(nèi)。中位值是1.80，平均值為1.97。距離《“十三五”國家信息化規(guī)劃》中提出的到2018年大型數(shù)據(jù)中心年P(guān)UE不高于1.5的要求差距較大。
不同的數(shù)據(jù)中心存在不同的問題，也有其共性的問題，這些問題在業(yè)內(nèi)中已有資料反映。文章結(jié)合近期調(diào)查的數(shù)據(jù)中心為例，總結(jié)存在于節(jié)能運行中的共性問題。
1北京某IDC數(shù)據(jù)中心
1.1工程簡介
該數(shù)據(jù)中心建筑面積20000㎡，在6B#大樓地下室建有冷凍機房。配置4臺離心式冷水機組、4臺冷卻水泵、4臺冷凍水泵，室外地面建有16臺冷卻塔；機房空調(diào)為水冷及風冷兩種精密空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)面積約6000㎡。機房內(nèi)未設置冷熱通道。
為分析數(shù)據(jù)中心的能效，文章對數(shù)據(jù)中心的能耗和冷水機組的COP進行了一年的監(jiān)測記錄，并同時對運行管理措施及方法進行了訪談，對冷凍水系統(tǒng)的水溫變化進行了全程追蹤測試。
1.2能耗分布與PUE
根據(jù)約一年的實測數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)中心的能耗分布和PUE見表1,年P(guān)UE為1.8。對處于寒冷地區(qū)的北京，PUE值偏高。
1.3數(shù)據(jù)分析
根據(jù)能耗分項數(shù)據(jù)，可以定量計算出空調(diào)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的相對關(guān)系，并進行其合理性評價，見表2。
1.4主要存在的問題
根據(jù)能耗數(shù)據(jù)、訪談情況以及水系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的測試結(jié)果，該數(shù)據(jù)中心的問題主要為：
1）主機效率偏低。主機效率(COP值)小于4.0。2019年7月16日測試期間，冷機冷卻水進出口溫度3O.3℃/32.6℃,冷凍水出水溫度7℃，負載百分比為71%條件下，運行工況與《蒸汽壓縮循環(huán)冷水機組》(GB/T18430.1—2007)規(guī)定的額定條件十分接近。此條件下，主機COP應達到5.5。但主機效率僅為4.0，距離5.5還有不小差距。其原因與冷凍水的水質(zhì)、機組維護等因素有關(guān)。冷卻塔填料結(jié)垢嚴重，未及時清洗，使得冷卻水溫度偏高。
2）水泵的能耗占比過高。設計狀態(tài)下，水泵的總能耗(含冷卻塔)應當只有主機的30%，實際使用中卻達到62%。冷水機組的防凍水溫差、冷卻水溫差均只2℃，說明水流量偏大，水泵應可以減少流量。同時測試得到的水泵效率只有50%。
3）分水器與集水器之間存在水量旁通。根據(jù)現(xiàn)場測試，末端機房內(nèi)水冷空調(diào)的進出口溫度一般為7℃/14℃，溫差達到7℃以上。但冷凍站集水器內(nèi)的溫度卻為8.8℃。說明分集水之間存在大量的混水，供應到用戶的水量不足。
4）機房內(nèi)精密空調(diào)能耗過高。精密空調(diào)的能耗比冷水機組能耗還高。一般末端空調(diào)能耗應控制在空調(diào)系統(tǒng)總能耗≤25%以內(nèi)，現(xiàn)已大大超出這一比例。按照冷凍機供冷量能力計算，2臺冷水機組全部開啟時，機房內(nèi)的風冷空調(diào)可以關(guān)閉，但機房內(nèi)所有風冷精密空調(diào)仍然全部開啟使用。風冷精密空調(diào)的使用補充了部分冷量，卻消耗了大量的電力。
導致風冷空調(diào)開啟的原因包括:機房內(nèi)溫度分布不均，有的機房不同地點溫差相差10℃，存在局部熱點。局部熱點的存在，拉低了房間整體溫度，加大了供應能力需求。同時由于供應到水冷空調(diào)的水量不足，使得水量空調(diào)的供冷量不足，因而風冷空調(diào)不得不開啟。
5）機房內(nèi)采用漫灌式氣流組織，沒有設置氣流冷熱通道。送回風溫差小，只有3℃，加大了送風輸送能耗。
6）缺少智能化管理手段。雖然有動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，但缺少節(jié)能管理的智能化控制系統(tǒng)，也沒有統(tǒng)一集中的能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，使得管理人員對設備運行狀況無法細致了解。運維人員的主要精力放在保平安運行上。
7）未利用自然冷源。北京地區(qū)冬季自然冷源資源豐富，但未采取任何技術(shù)措施加以利用。
