数据中心工程节能设计探讨

数据中心工程节能设计探讨
摘要：数据中心是包括计算机房及其支持区域的建筑物或建筑物的一部分。

主要配备计算机、网络设备和电子设备，用于数据处理和数据交换。

随着科学技
术的发展，数据中心呈指数级发展，能源消耗也呈指数级增长。

据统计，数据中
心的能源消耗约占总能源消耗的2.5%。

约占数据中心空气调节负载的54% ，节
能空气调节是必不可少的。

关键词：数据中心工程；节能设计；探讨
1数据中心的建设节能
节能一般是指从节能的角度，从生产到消费，合理使用电能，采取社会环境
可接受的、避免能源浪费的有效技术措施，最大限度地利用电能。

在数据中心建
设过程中，需要结合节能与环保的概念，分析数据中心的技术特点，确定在建设
过程中影响节能的因素。

为了满足数据中心的实际业务需求和信息处理需求，关
键设备需要很长时间才能保证设备的正常运行，需要提供良好的运行。

能保持设
备的温度要求。

数据中心的建设，包括空调设备、照明等，将消耗大量电能。

近
年来，社会非常重视数据中心的建设，节能建筑的建设也符合我国的国情。

数据
中心建筑的节能方面主要体现在电能方面。

结合当前节能工程建设的整体性、综
合性原则，对数据中心建筑节能过程中的整体建筑设计、施工、照明、空调节能
进行分析。

2建筑热工探讨
通常，数据中心用作单个建筑(少数，如IDC或大型企业数据中心)或公共建
筑的一部分(大多数数据中心占用公共建筑的局部区域)。

在数据中心，精密空气
调节设备的操作确保关键资讯科技设备的操作需要特定的温度和湿度环境。

因此，数据中心建筑物保护的热特性是影响精密空气调节设备效率的一个重要因素，也
是节能的一个关键目标。

围护结构是指建筑物周围的墙、顶、地板、门窗等，由不透明的围护结构(墙、顶、地板)和透明的围护结构(玻璃门窗、玻璃幕墙)组成。

热桥两侧的热传导部分为热桥两侧的热传导。

2.1表征建筑物围护结构热工性能的指标
(1)窗墙面积比(W/W);窗户洞口面积与其所在外立面面积的比值。

一般说来,窗墙面积比越大,建筑物的能耗也越大。

(2)传热系数(K):在稳态条件下，箱体两侧空气温差为1C，单位时间内传热面积为1m2(单位:W/m2.K).这是一个指标的传热能力的外壳结构。

K值越小，包壳结构的传热能力越低，热绝缘性能越好。

(3)热惰性指标(D);表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。

D-SxR,其中S为材料蓄热系数W/(m2.K),R 为材料热阻(m2.K)/W。

D值越大,温度波在其中的衰减越快,围护结构的热稳定性越好,越有利于节能。

(4)遮阳系数(SC):实际透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过3 mm透明玻璃的太阳辐射得热之比值。

它是表征窗户透光系统遮阳性能的无量纲指标,其值在0~1范围内变化。

SC越小，通过窗户透光系统的太阳辐射得热量越小，其遮阳性能越好。

中国幅员辽阔，气候条件因地而异。

全国分为五个气候带: 寒带、寒带、夏热冬冷带、夏热冬暖带和温和带。

不同气候区建筑围护结构的保温要求也不同。

例如，中国东部的三个省和一个城市(江苏、浙江、安徽和上海)夏季大多炎热，冬季大多寒冷(江苏省淮阴市以北除外)。

根据《公共建筑节能设计标准》，本区围护结构的传热系数(k)要求如下:屋顶≤0.70，外墙及底部升高或活动地板不超过1.0，外窗(包括透明幕墙，窗墙面积比率S0.7)S2.5~4.7，遮阳系数限值
≤≤0.40~0.55。

根据《公共建筑节能设计标准》，空调房(一般房)(主要作为能耗计算依据)的计算参数为:冬季:温度20C，风速0.10SV≤0.20m/s，相对湿度30%~65%;夏季:
气温25℃，风速0.15SvS 0.30m/s，相对湿度40%~65%。

数据中心的建设,环境温
度和湿度在电脑房间面积是基于设备环境需求和机房设计标准,也就是说,会议的
前提下“公共建筑节能设计标准”,“提高数据中心机房区域热建筑工程计算和
设计进行审核处理(主要是因为计算基于温度在不同的点)。

2.2数据中心建设中与建筑热工有关的节能途径与措施
(1)遵循标准:严格遵守和执行《公共建筑节能设计标准》国家标准和规范，
是确保数据中心建设符合公共节能要求的根本途径和措施。

(2)区别对待:根据五气候区外部环境中的数据中心、数据中心建设的区域位置、内外部环境以及各功能室邻近的数据中心装修内部环境(特别是对关键IT设
备区的房间需求)，加强措施、计算热绝缘、挡土结构和材料等热工参数。

(3)围护结构:为了提高墙体的整体热性能，在墙体主体结构上添加一层或多
层复合保温材料。

根据保温材料在墙体中的位置，复合墙节能技术可分为内保温、中间保温、组合保温和外保温。

(4)内墙保温:在工程实践中，内墙保温是数据中心建设中最常用的保温形式
之一，主要是因为在以往的建筑设计和结构设计中需要确定其他几种保温技术，
并且需要与主体部分同步，除非是少数集散控制系统或大型企业数据中心进行单
项建设工程。

除此之外，大多数数据中心只在某些地区使用公共建筑。

此外，大
多数数据中心建设项目都与土建设计同步进行，通常在主体工程中完成，后期
(如装饰工程)才进入设计和建设。

因此，除了内墙保温技术外，其他类型的保温
技术也较难实施。

内墙热绝缘一般由高效热绝缘材料和主墙组成，施工过程相对
简单。

(5)保温材料:在数据中心建设的工程实践中，常用的热绝缘材料包括矿物岩棉、聚苯乙烯板、聚氨酯板、石膏板等，选用的热绝缘材料的K值越小或热情指
数D值越大，壳体结构的传热能力越低，保温性能越好，更有利于节能。

(6)六方体围护:尽可能使用低传热系数(k)的绝缘体。

屋顶、地板和墙体的六边形被隔热，以减少围护结构周围的传热系数，数据中心的机房区域被完全包裹起来，以达到更好的密封、保温和节能效果。

(7)热桥处理:在围护结构中，窗格、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、钢筋混凝土剪力墙、梁柱的传热系数远大于主体。

热桥各部位均应保温，保证热桥内表面温度不低于室内空气设计温湿度条件下的露点温度。

降低了围护结构两侧温差的影响，消除了热桥的影响，减少了外界环境对建筑室内环境传热的影响，降低了热桥的传热损失。

(8)无窗密闭护围:数据中心主室采用无窗封闭式围护结构，避免和减少太阳辐射进入室内，避免和减少通过窗户或透明幕墙的温差和热传递，是降低空气调节能耗的途径和措施。

原幕墙的主机房面积应充分利用幕墙板后面的空间，并采用高效耐用的热绝缘材料作热绝缘。

在室内(或有较小遮阳面积的玻璃幕墙和辅助窗)应控制辅助窗和辅助窗的遮阳，以减少太阳辐射。

3结语
在《公共建筑物能源效益设计标准》(GB50189-2005)中，建筑物围护结构、供暖、通风、空气调节和照明是考虑建筑物能源效益的方法和措施的主要目标。

该部分的三个主要方面可以结合起来，总体设计将作为数据中心建设的指导，以改善建筑围护结构的热性能、隔热性能，并提高采暖、通风和空气调节设备系统的效果。

从提高照明设备效率的节能目标出发，探讨了数据中心建设的相关节能途径和措施。

因此，本文着眼于这两个方面，希望能为公共建筑节能和数据中心节能专项工程提供一些建议和参考。

参考文献：
[1]毛路,王伟,曹连华等.中国人寿数据中心水冷空调系统的节能方案及实施[J].建筑技术,2016,47(2):126-130.
[2]尹晓竹.大型数据中心空调系统节能分析及方法研究[J].邮电设计技术,2015,14(1):16-21.。