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數(shù)據(jù)中心電源及空調(diào)節(jié)能方案研究（上）

發(fā)布時(shí)間: 2012/6/24 17:33:03

一、概述

隨著社會電子信息化程度的提高，企業(yè)的業(yè)務(wù)和管理朝著電子化和網(wǎng)絡(luò)化的方向快速發(fā)展，在這種背景下，通信運(yùn)營商的IDC業(yè)務(wù)得到了迅速的發(fā)展。隨著電子信息及制造技術(shù)的飛速提升，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)備密集度大大提高，耗電巨大，發(fā)熱量更加集中，機(jī)房局部過熱現(xiàn)象增多，機(jī)房內(nèi)單位面積空調(diào)冷負(fù)荷急劇增加，由此引來的主設(shè)備運(yùn)行故障和能耗逐年上升，甚至成為了制約通信業(yè)務(wù)發(fā)展的一大瓶頸。同時(shí)，具有重要戰(zhàn)略地位及發(fā)展?jié)摿?shù)據(jù)中心作為通信行業(yè)高能耗的代表也成為了大家關(guān)注的焦點(diǎn)，國內(nèi)外各大運(yùn)營商及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都陸續(xù)開展了一系列數(shù)據(jù)中心節(jié)能試點(diǎn)改造，取得了良好效果。

本文主要從電源（包括電力輸配系統(tǒng)、交直流不間斷電源等）和空調(diào)（包括制冷機(jī)房、空調(diào)末端系統(tǒng)等）兩大方面對數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀及問題進(jìn)行梳理，結(jié)合某運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心建設(shè)及改造案例，對數(shù)據(jù)中心機(jī)房提出系統(tǒng)的節(jié)能方案建議。

二、數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀

國內(nèi)某運(yùn)營商的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：數(shù)據(jù)中心能耗呈逐年上升趨勢，2009年比2008年增長了約20%左右，到2010年底，數(shù)據(jù)中心占該運(yùn)營商全國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營總能耗的比例達(dá)到了13%（見圖1），特別是在一些IDC業(yè)務(wù)發(fā)展較好的大城市，該比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了全國平均水平，比如：上海市2010年數(shù)據(jù)中心能耗占比超過了25%，北京市則達(dá)到了50%以上。

圖2-1 某運(yùn)營商2010年網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營能耗結(jié)構(gòu)

從機(jī)樓的角度來看，數(shù)據(jù)中心能耗主要由三個部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)通信設(shè)備、空調(diào)（制冷機(jī)房、空調(diào)末端系統(tǒng)）及電源（電力輸配系統(tǒng)、交直流不間斷電源），其能耗占比情況見圖2.

圖2-2 數(shù)據(jù)中心能耗構(gòu)成（數(shù)據(jù)來源：勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室）

上述數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)通信設(shè)備的能耗占比最大。但某種程度上來說，主設(shè)備的節(jié)能環(huán)節(jié)是運(yùn)營商無法真正掌握的。因此，運(yùn)營商在盡量采購節(jié)能減排主產(chǎn)品的同時(shí)，需不斷加大力度，開展對數(shù)據(jù)中心空調(diào)及電源系統(tǒng)的節(jié)能建設(shè)及技術(shù)改造，以期實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

三、數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)節(jié)能研究

一般來說，數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)包括：外電引入、變壓器、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、交流不間斷電源系統(tǒng)、直流不間斷電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及輸配電線路等。由于數(shù)據(jù)中心功率密度的提高，所消耗的電功率增加，在電力各環(huán)節(jié)能量損耗亦隨之增大，因此，電源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均需采取節(jié)能措施。

1）、外電引入、變壓器、發(fā)電機(jī)及電動機(jī)系統(tǒng)節(jié)能研究

數(shù)據(jù)中心外電、變壓器、發(fā)電機(jī)及電動機(jī)等環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀、問題及節(jié)能建議見下表：