数据中心机房电气节能设计分析

数据中心机房电气节能设计分析
摘要：随着信息时代的到来，数据中心机房的建立大大提高了人们的生活质量，使人们对信息掌握的能力逐渐增高。

目前数据中心机房正在大规模建立，但是相
对的，数据中心机房的建立使电能的消耗越来越多，如何在数据中心机房进行节
能成为了一个急需解决的问题，本文从数据中心机房主要的耗电部分进行了分析，对数据中心机房电气节能设计提出了自己的建议。

关键词：数据中心；电气；节能设计
21世纪是网络信息时代，网络信息的普及使数据中心机房不断建立，但是大
规模的数据中心机房建立对产生了大批量的电能消耗，不利于电能的节约。

经过
调查发现，数据中心机房电气消耗的主要部分是网络通信设备、电源系统以及空
调制冷，本文主要从这几个方面对电气节能设计进行了分析。

1.网络通信设备的节能
对网络通信设备的选择可以促进数据中心机房电气的节能，因此对网络通讯
设备的选择十分关键。

在选择网络通讯设备时，应该对设备的能耗比，以及设备
的工作温度以及温度范围进行选择，当然这种选择并不是盲目的进行，而是应该
在保证设备质量的前提下进行，保证设备的质量，可以有效保障设备的安全性，
促进设备的正常运行。

1.1设备能耗比
在选择设备时，应该注重对电源供应器的观察。

一般在设备的电源供应器上
都会对电力的功率进行标识，另外部分电源供应器还可以对电源的转化率进行标识。

一般情况下，设备都是使用交流电，在运行时，应该将交流电转换为直流电
来对设备内部进行供电，如果不对设备的转换率进行观察，很可能造成浪费电力
的现象。

比如一个400W的电源供应器，如果其转化率为70%，那么它将会造成120W电力的浪费，不利于电力的节能。

1.2工作温度和温度范围
在对设备进行选择时，还应注意设备的工作温度和温度范围，设备工作温度
的选择对数据中心机房的建立具有重要作用。

如果设备的温度范围较小，那么很
可能出现因为机房温度不适宜，而导致设备运行故障的现象，为了避免这种现象
的出现，数据中心机房要对空调温度进行严格的掌控。

因此在对数据中心机房的
设备进行选择时，应该对工作温度和温度范围较宽的设备进行选择。

对设备进行
选择可以有效对电力进行节约，因此在对设备进行选择时，应该注重选择一些节
能型设备。

2.电源系统的节能
2.1电源系统节能方案
由于我国数据中心机房主要的供电类型是交流电，而交流电主要是UPS输入
电系统，其主要由变压器和ATS开关组成，其对电量的消耗是数据中心机房电量
消耗的十分之一。

如果数据中心机房利用直流电对交流电进行替换，就可以促进
电力的节约，但是由于直流电价格较高，因此这种方式还不能在数据中心机房中
进行运用。

对于交流电消耗的电力进行节省，主要有以下几个方式：（1）在对USP设
备进行选择时，可以选择无变压器的UPS设备，无变压器的USP设备提升工作效率，将80%左右的USP整机效率提升至90%以上，因此对USP设备的选择，可以
促进对电源的利用效率，降低电力的成本，减少电力的浪费。

（2）选择模块化、
可扩展的USP设备。

随着企业业务的不断增加，大型USP设备的应用也越来越广泛，但是大型USP设备的整机效率不高，一般在30%左右，大型USP设备的应用
造成了电力的浪费，因此在选择USP设备时应该对模块化、可扩展的USP设备进
行选择，降低电力的浪费。

（3）电力应选择220V。

处理器消耗的电力和实际消
耗的电力不太相同，实际消耗的电力要远比处理器消耗的电力多，出现这种现象
的主要原因是电力传输和转换中造成了电力的消耗，因此在对机房IT设备进行选
择时，应该选择220V电力的机房设备，减少对电力的浪费。

2.2运行维护方面节能方案
在对机房进行运行维护时，应该注意对负载的调整，如果出现变压器负载率
低于30%的情况，就应该对其中一台变压器进行停止处理，促进变压器负载率的
均衡。

另外，对谐波的治理也可以对电力进行节约，这主要是因为，如果谐波过多，就会影响到供电系统的质量，对相关设备造成损害，因此在设备运行维护时，应该注重对谐波的治理。

3.机房空调系统节能
3.1常用空调系统分类
我国目前的机房空调主要是集中空调冷水系统和冷水型恒温恒湿系统、风冷
恒温恒湿空调机系统以及机柜模块式空调系统三种。

其中第一种空调系统具有制
冷效果较好的特点，对大型机房的温度调节具有重要作用，可以对机房温度进行
调控，但是这种空调系统需要对制冷主机房进行设置。

第二种空调系统对部分有
外级位置的机房比较适用，主要是因为其不需要冷水管，所以可以在机房内进行
安装。

第三种空调系统具有效率高的特点，对散热问题的解决具有重要帮助。

三
种空调系统各有优缺点，因此在对机房空调系统进行设置时，应该根据机房自身
的因素，对空调系统进行选择。

3.2机房空调节能措施
由于数据中心机房的不断建造，空调系统的耗电也越来越多，空调系统耗电
的比例也越来越大，通过对我国部分机房进行调查，发现空调电费的支出占机房
电费支出的40%~50%，因此对空调系统电力的节约，可以促进机房对电力系统的
节约。

3.3机房空调节能技术
首先，在对压缩机、水泵、风机等设备进行调节时，可以采用变频技术，这
种技术可以实现对设备的无级调节，促进空调对电力的节约。

变频式主机主要是
靠转速改变对电力进行节约，在机房不需要冷气时，转速就会降低，而当机房冷
气不充足时，转速也会随之增加。

其次可以利用水平式散热架构，对空调进行散热。

传统的下吹式空调将冷空
气送入机柜的方式，主要是利用高架地板，但是这种方式会因为空调热量增高，
而出现空调无法运行的现象。

水平式散热架构，主要是利用冷却机柜的方式进行
散热，在机柜之间防止冷却机柜，可以促进冷空气的运输，促进空调散热效果的
提高，冷却机柜运输的冷空气气流路径小，对空调效率的提升具有重要帮助，促
进对电量的节约。

另外还可以对制冷主机群进行利用，帮助解决季节对制冷主机
的影响。

最后，由于部分机柜可能会出现高密度、高热量的现象，对于这种现象，应
该使用纯水冷机柜或冷媒冷机柜对热量进行带走。

水冷套件可以降低空调能耗，
利用传统空调四分之一的能耗就可以达到与传统空调相同的制冷效果，对空调电
量支出的减少具有重要作用。

冷媒冷机柜交换的热量要远高于纯水冷机柜，对水
冷套件降温能力的提升也有重要作用，因此对于一些高散热量的系统运作，应该
选择冷媒冷机柜。

4.机房与机柜布局
4.1机房布局方面
在对机房进行布局时，应该选择一些小型模块机房的方案，这主要是因为大
型机房面积较大，可能会使空调送风距离较长，不利于空调冷空气的进入，如果
要保持机房的温度，就要对空调温度不断调低，对电力造成了浪费。

因此在对机
房进行布局时，可以将大型机房分成几个小机房，小型机房单位面积不大，可以
促进空调送风效率的增加，有效达到机房的降温，节约机房电量。

4.2机柜布局方面
在对机柜进行布局时，应该采用高通孔率机柜，并对机柜建立散热通道。

一
般机柜的前方为进气口，后方为散热孔，因此如果机柜的排放一致，很可能造成
后方机柜吸收前方的热量，导致机柜温度过高的现象，因此对机柜进行摆放时，
一定要严格按照机柜面对面的方式进行摆放。

结束语：由于人们对资源的浪费，导致资源不断紧缺，对数据中心机房进行
电气节能的设计，可以促进数据中心机房对电量的节约，促进电力资源的可持续
发展，因此数据中心机房应该在网络通信设备的选择和空调制冷等方面对电力进
行节约，促进高效节能数据中心机房的建立。

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