IDC机房空调系统优化配置方法与综合节电分析

陈燕树

（中时讯通信建设有限公司，广东广州510030）

0 引言

近年来，随着我国互联网技术的不断发展，其在人们生活中发挥了越来越重要的作用，促进了我国社会经济的快速发展。IDC机房作为互联网发展中的一种新型数据业务，能满足人们对数据服务的个性化需求，但同时也增加了企业的能源消耗。因此，需要对IDC机房空调系统配置进行优化，并采取综合节能措施，以减少企业的能源支出。

1 IDC机房空调系统的优化配置

（1）合理配置散热风机。互联网服务器中内部热量主要来源于IDC机房空调系统的CPU、硬盘等设备发热，需要配置散热风机来将热量排出机房。一般来说，服务器厂商会配置对应的散热风机，一般将它安装在服务器机箱的背面侧，CPU、硬盘等设备的散热风机安装在服务器机箱的中部。

（2）合理排列机架/机柜。按照《TIA/EIA-942数据中心标准》要求，在IDC机房空调机架/机柜排列时，应选择交替排列方式。这种布置方式将服务器低、高温气流进行了隔离，以免服务器发生短路，从而提高了空调系统的运作效率，降低了空调系统的能耗。

2 IDC机房空调的节能技术

根据笔者多年的实践经验，IDC机房空调节能技术主要包括：冷却塔供冷节能技术、冷通道封闭节能技术、智能新风焓差节能技术和智能换热节能技术。

2.1 冷却塔供冷节能技术

将部分管路设于空调冷水系统上，当室外湿球温度较低时，将冷水机组关闭，让循环冷却水向空调系统供冷，为机房空调提供冷负荷，以达到节省能耗的目的。此技术的特点：（1）可以减少冷水机组的运行时间，延长机组的使用寿命；（2）能降低机房的噪声。

2.2 冷通道封闭节能技术

将两排机柜面对面摆放，正面对着通道中间布置冷风出口，以形成一个冷空气区域，对整个送风区域进行封闭处理，使地板下送出的冷风对设备进行散热，以减少冷量的损耗。

此技术的特点有：

（1）有利于缓解机房局部过热问题；

（2）降低风量比，有效解决两排机架散热问题。

2.3 智能新风焓差节能技术

通过空调系统的智能控制器检测到室内外空气焓差大于设定值时，打开进风单元引入冷空气，经等焓加湿处理，降低室内空气温度。此技术能减少空调运行时间，降低电能消耗。

主要特点和优势：

（1）将室外冷空气引入室内经等焓加湿处理，降低空气温度，具有较好的冷却效果；

（2）对空调系统起到备份作用。

2.4 智能换热节能技术

当系统的智能温度传感器检测到室外气温低于设定值时，将机房空调关闭，开启换热系统风机。通过室内外空气热量交换，实现室外空气加热和室内空气冷却，降低电能消耗和营运成本。

此技术的特点：

（1）换热器对室内外空气进行隔离，以免室内空气受到室外空气的污染，保证机房湿度；

（2）此系统的换热器不易积尘，拆装方便，可有效降低运维成本。

3 IDC机房空调系统优化配置及节电实例分析

3.1 工程概况

某智慧云服务基地工程，分为IDC数据机房和综合办公大楼两个单体。IDC数据机房地上4层，地下1层，建筑高度23 m，建筑占地面积8 240 m2，总建筑面积4.1万m2，地下建筑面积8 560 m2。

3.2 空调系统配置

（1）由于本工程系统规模庞大，IDC机房夏季和冬季冷负荷分别为14 400 kW和13 200 kW，大楼冷负荷采用6组供回水主管供给。单台冷水机组制冷量5 380 kW，单台冷冻水循环泵流量达890 m3/h，单台冷却水循环泵流量达1 160 m3/h。

（2）为确保IDC机房空调系统的可靠性，满足不间断运行要求，应采取以下优化措施：

1）冷水机组选用4台离心式冷水机组作为冷源，三用一备，作为制冷机组检修时的备用冷源。

2）设置2台分水器和2台集水器，可独立工作，互为备用。

3）空调末端选用160台精密空调，备用40台，新风机组每3台中1台备用。

3.3 IDC机房中的节能措施

本工程空调系统节能技术包括自然冷却技术、冷通道封闭技术、制冷循环压焓技术及余热回收技术，节能收益显著。

3.3.1 自然冷却技术

由于IDC机房空调全年制冷，故最大的耗能设备为冷水机组。自然冷却技术主要利用冷却塔的蒸发进行冷却，承担全部的冷负荷，以减少冷水机组的运行能耗。

自然冷却技术在空调系统中的应用常受到冷却水出水温度的影响，冷却塔供冷流程如图1所示，冷冻水供回水温度为12℃/18℃，当冷却水出水温度低于10.5℃时，可以通过换热器将冷冻水的温度从18℃降温至12℃，并切换模式，将冷却塔作为唯一冷源。

图1 冷却塔供冷流程图

3.3.2 冷通道封闭技术

应用冷通道封闭技术，可以将空调系统的新风送入架空地板内，将架空地板与结构板之间的空腔作为静压箱使用。在冷通道封闭技术应用过程中，冷风直接作用于高温设备进行换热，换热后的回风温度达到28℃时，将冷冻水供回水温度提高至12℃/18℃，高温冷冻水可以提高冷水机组COP。

3.3.3 制冷循环压焓技术

此技术利用压缩机吸气，提高焓值，如图2所示，q为一次循环制冷量，W为压缩机功耗，1-2-3-4-5-1为冷冻水供回水温7 ℃/12 ℃制冷循环压焓图，1′-2′-3′-4-5-1为冷冻水供回水温12℃/18℃制冷循环压焓图，从图中可以看出，当q′＞q或W′＜W时，其COP=q/W，COP相应提高。因此，利用高温冷冻水不仅可以提高制冷量，而且能够降低循环压缩功耗，进而提高机组COP。

3.3.4 余热回收技术

IDC通信机房空调系统回水水温控制在18℃，采用全年制冷模式；综合办公楼空调系统采用夏季制冷、冬季制热方式。从空调机组取出IDC机房配套空调水管中18℃部分回水作为热源，生产50℃的低温热水；并将回水降至12℃，再返回水管，以承担机房部分冷负荷。

图2 制冷循环压焓图

4 结语

综上所述，大部分IDC机房空调系统存在供冷能力差的问题，从而增加了空调系统故障，空调供冷能力不足还会引起机房空调系统能耗大的问题。因此，要加强对IDC机房空调系统配置的优化，从节能技术方面采取科学、合理的处理措施，确保空调系统的稳定运行，实现IDC机房空调系统的节能减排目标。

[1]施盛建.IDC机房节能探讨[J].信息系统工程，2014（6）：19-20.

[2]葛平，郁辉球，沈岑.热管空调系统在南方地区某IDC机房的应用分析[J].建筑热能通风空调，2016，35（3）：63-65.