大型数据中心节能冷却系统

大型数据中心节能冷却系统鹏博士数据中心事业部 王克宁 李安平（）目前就职于微软的数据中心最有影响的专家Chris tian Belad y在2006年提 出数据中心能源利用率（PUE）的概念。如今，PUE已发展成为一个全球性的数 据中心能耗标准。数据中心的PUE的值等于数据中心总能耗与IT设备能耗的比 值，比值越小，表示数据中心的能源利用率越高，该数据中心越符合低碳、节能 的标准。目前国内一些小规模的传统数据中心，PUE值可能高达3左右，这意味着IT 设备每消耗1瓦特电力，数据中心基础设施便需要消耗2瓦特电力。据网络上收 集的相关信息，目前GDS在建的4个机房在与第三方设计单位签约时，都是按照 PUE值等于的标准进行规划的。世纪互联近五年建设的水冷数据中心的PUE值在 左右。鹏博士酒仙桥大型数据中心的 PUE 设计值不超过。根据收集相关网站信 息，全球最最节能的5个数据中心分别是：雅虎“鸡窝”式数据中心（PUE=）雅虎在纽约洛克波特的数据中心，位于纽约州北部不远的尼亚加拉大瀑布， 每幢建筑看上去就像一个巨大的鸡窝，该建筑本身就是一个空气处理程序，整个 建筑是为了更好的呼吸，有一个很大的天窗和阻尼器来控制气流。 Facebook 数据中心（PUE=）Facebook的数据中心采用新的配电设计，免除了传统的数据中心不间断电 源（UPS）和配电单元（PDUs）,把数据中心的UPS和电池备份功能转移到机柜，每 个服务器电力供应增加了一个12伏的电池。同时Facebook也在使用新鲜空气进 行自然冷却。谷歌比利时数据中心（PUE=） 谷歌比利时数据中心竟然没有空调!根据谷歌公司工程师的说法，比利时的 气候几乎可以全年支持免费的冷却，平均每年只有7天气温不符合免费冷却系统 的要求。夏季布鲁塞尔最高气温达到66至71华氏度（19-22C）,然而谷歌数据 中心的温度超过80华氏度（27C）。惠普英国温耶德数据中心（PUE=） 惠普英国温耶德数据中心利用来自北海的凉爽的海风进行冷却。微软都柏林数据中心（PUE=） 微软爱尔兰都柏林数据中心，采用创新设计的“免费冷却”系统和热通道控 制，使其PUE值远低于微软其他数据中心的。从上面可以看出，降低PUE最有效的措施是采用免费自然制冷措施和替代传 统的UPS系统。对于数据中心，其能耗一般由IT设备能源消耗、UPS转化能源 消耗、制冷系统能源消耗、照明系统和新风系统的能源消耗以及门禁、消防、闭 路电视监控等弱电系统能源消耗五部分组成。如果需要降低PUE的值，就需要从 以下四个方面采取措施。采用转换效率高的UPS系统。目前，新一代数据中心的设计基本采用新 型的高频（IGBT技术）UPS系统，电源转换效率和功率因数都比传统的工频（可 控硅技术）UPS系统有非常大的提升，而且重量轻和体积小。由于UPS的电源转 换效率和负载率成正向关系，因此在设计和运维时要尽可能提高 UPS 的负载率。 目前国内电信和联通都在提倡使用高压直流 UPS 系统，取消了传统意义上 UPS 的逆变功能，不仅电源转换效率提高 3 到 5 个百分点，而且可靠性大大提高。上 面介绍 Google 和 Facebook 干脆在数据中心取消了传统的 UPS 系统，把电池和服 务器的电源相结合，在正常运营时完全没有额外的能源消耗。 采用高效节能的绿色制冷系统。主要是采用水冷空调和自然制冷措施， 下面做详细介绍。 采用 LED 绿色节能光源取代或部分取代传统光源，据了解，目前在世纪 互联和鹏博士的数据中心部分机柜上已经安装 LED 光源。另外就是运维管理，做 到人走灯关，根据人员情况确定新风系统的运行时间和风量。 弱电系统总的能源消耗很小，一般不需要过多关注。但是如果可能的话， 最好采用集中的高效直流供电系统，因为一般分布式的小型直流电源系统转换效 率低，功率因数也低。1、适合数据中心的空调系统介绍 由于数据中心的发热量很大且要求基本恒温恒湿永远连续运行，因此能适合 其使用的空调系统要求可靠性高（一般设计都有冗余备机）、制冷量大、小温差 和大风量。空调系统的制冷能效比（COP）是指空调器在额定工况下制冷运行时，制冷 量与有效输入功率之比。该数值的大小反映出不同空调产品的节能情况。空调系 统的制冷能效比数值越大，表明该产品使用时产生相同制冷量时所需要消耗的电 功率就越小，则在单位时间内，该空调产品的耗电量也就相对越少。新的强制性国家标准房间空气调节器能效限定值及能效等级（）由国家 质检总局、国家标准委于 2010 年 2 月 26 日发布，从 6 月 1 日起将在全国范围内 实施。此标准规定 14000W 制冷量以下民用空调器能效等级指标以及试验方法、 检验规则、房间空调器产品新的能效限定值、节能评价值等。国家强制性房间空调器能效等级标准类型额定制冷量（CC）能效等级123整体式分体式CCW4500W4500WCCW7100W7100WPUE三2级浅绿PUE三3级草绿PUE三4级碧绿PUE三5级深绿PUEV