数据中心供配电系统的节能设计 马婕

数据中心供配电系统的节能设计马婕
发表时间：2019-05-05T15:30:59.370Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：马婕
[导读] 摘要：近些年，我国的社会经济快速发展，推动了我国各行各业快速发展，各项高新技术在得到了重视和应用。

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摘要：近些年，我国的社会经济快速发展，推动了我国各行各业快速发展，各项高新技术在得到了重视和应用。

特别是信息技术的发展，使得以此为依托的数据中心自动化管理系统得到了很大关注，随着其应用的更加广泛，也面临着更多的问题。

在当前资源逐步耗尽的背景下，社会发展更注重兼顾环境效益，在数据中心自动化运维管理中涉及到较多的供配电系统，如果实现对其供配电系统的节能设计，对实现我国整体资源的优化规划具有积极意义。

本文主要对数据中心供配电系统的节能设计进行分析研究，了解数据中心电源系统耗能现状和设计需求，不断完善其节能设计。

关键词：数据中心；供配电系统；节能设计；设计需求
引言
众多企业中应用的数据中心自动化运维管理是其提高整体管理效率的主要动力，所以保证数据中心自动化运维管理功能的持续、稳定的发挥作用是关键环节，所以保证数据中心运维管理的供配电系统的稳定并应用先进的节能措施，为企业的整体发展降低成本，提升运维效率，行业内研究的热点问题。

本文通过分析供配电系统应用节能措施面临的众多问题，并提出相应的解决措施，为数据中心供配电系统的节能提供参考。

1供配电线路的设计
1.1设计供配电装置的过程中，将导线之间的距离有效地降低，电路导线的长度减少，低压配电在配电过程中节能效率有效提升就能够实现。

该方法需要在连接线路中心的连接位置安置变电站，通常连接和拉伸线路，必须以直线方式进行，装置的方法是不需要回路的。

1.2选用铜芯类金属装置且电阻比较低的导线，能够将电阻有效地降低，从而使节能效果有效地实现。

1.3连接导线的过程中，结合电路导线横截面积，将电流负荷量的承载力有效地加强，通过延长导线来连接，将电压降的方法减少，致使电路导线横截面积有效地增加，从而使节能的效果得以有效地实现。

2分析系统节能设计要点
2.1空调配电系统设计
首先针对数据中心供配电系统空调系统运行特性，在节能设计之初我们参考了《电气装置工程施工及验收规范》、《采暖通风与空气调节设计规范》、《建筑设计防火规范》以及《公共建筑节能设计标准》等一系列国家标准。

随后针对现有空调配电系统运行状态，第一步需要做的是控制好环境温度，即降低系统内部温度，而后在环境温度较低的情况下，机柜自然会达到降温冷却的效果。

加之在冷却环节，空调系统自身所存在的能量也会收到温度冷却的影像了逐渐消散，而这又是一个非直接降温的过程，即符合节能设计要求。

通过对封闭机柜柜门和送风管等构件的改造，空调冷风能够被直接输送到每一个机柜中去，尤其是经过精密设计后的送风风压、温度，每一个机柜内的风道阀门均能有效控制送风量，这样一来同样起到了降低空调能耗的目的。

科学设计后的空调系统化，在运行过程中原有的气流组织不再经过机柜，也不会受到热量交换的影响而出现短路问题，如此同样有助于节能效果的实现。

具体说来，针对上送风机系统的改造，首先是在现有的送风口以及送风管道的基础上，增加数量适当的风口与风管，如此冷气便会直接被输送到机柜门上方；随后重新对封闭式柜门进行了设计，使其更加符合机柜真实要求，在设计环节我们在封闭式机柜门的中间重新增加了顶部送风口、梯形进送槽等，且上端送风口契合进风口尺寸要求。

正因为传统形式的空调系统在运行过程中难以满足机柜（大功率）制冷的要求，因而在设计环节只能牺牲更多的空间。

正如我们所知，机柜（大功率）制冷工程最主要的目的在于保证刀片服务器顺利、稳定的运行，因而就具体的设计来讲，应适当增加机柜数量，确保在有限空间范围内能够容纳更多的服务器，这样一来即节省了空间，又起到了节能目的，并且在一定程度上大大缩减了初期建设与运行成本。

2.2高压直流供配电系统
随着数据中心运维管理的不断优化，行业内的工作者通过大量的实践和分析数据工作，得出HVDC（High-VoltageDirectCurrent，高压直流）电源供配电系统的工作效率较高，适用于现阶段对于数据中心节能的要求，为数据中心的节能工作带来了新的发展局面。

因HVDC 供配电系统的电池直接接入服务器输入端，不需要额外的设别或者处理，就可以实现持续稳定的供电这一强大的优势，且扩容环节的后期维护更加简便易操作而得到广泛的运用。

HVDC供配电系统的应用，仅在线路系统和配电上电能有损耗，切实降低了PUE的数据值，提升了系统运行的供电效率，推动了数据中心供配电中节能技术应用的进步。

如2016年，天津电力公司用电客户系统在停电1小时内的情况下，供电效率高达99.9%。

2.3模块华UPS系统设计
当前我国数据中心机房中的UPS是处于负载工况下的，而初级机房运行中应当处于轻负载状态，因此其面临的能源消耗是非常严峻的，并且还会涉及到一定的IPS故障、并机系统震荡等问题。

因此其节能设计需要从负载水平入手，积极引进国外先进绿色休眠设备和技术，对机房的负载水平科学控制，根据其负载来控制需要投入的UPS台数。

如果当前满足了冗余n+1供电，则多余的UPS会自动进入休眠状态当中。

2.4选择高效节能的电气设备
在供配电设计中，为了有效融入节能技术，有关设计人员要从多角度选择。

选择节能高效的电气设备，变配电的变压器就是有较高消耗的设备，若选择的变压器不合适，会使电能损耗增加。

工业企业中，无功功率的消耗包括有线路、异步电动机与变压器等，和异步电动机有关的设备大概占百分之七十，电线占大概百分之十，变压器设备大概占百分之二十。

因此，通过选择合适的电动机与变压器可以使线路感抗降低，一般企业所用的节能变压器是35kV或10kV。

在有关功率达到一定范围的时候，为提高有关自然功率的因数，需要结合间隙工作制的设备与同步电动机，不过间隙工作制的设备应该具有空载切除这一功能。

在选择电工机负荷的时候，有关参数应该比百分之四十的额定容量高；而在变压器负荷率超过百分之六十的时候，应该将有关参数控制在额定容量百分之七十五到百分之八十五的范围内。

不管供电企业的基础是何种形式，都应该考虑到变压器回收率，通过使能源消耗降低，有效节约电能，企业的运营成本也得到降低。

此外，选择对点攻击的时候，电动机年运行时间应该有标准，通常情况下要超过3000小时。

节能发电机应该有较大的单机容量，且电动机可以在低负
荷状态下长期工作。

2.5照明系统设计
按照现阶段国内所颁布与执行的《电子信息系统的机房设计条例》上的设计标准与要求，针对数据中心供配电系统中主要场地照明节能设计的标准应当遵循下表，即数据中心供配电系统主要的场所照明节能设计表（如：表1所示，数据中心供配电系统主要的场所照明节能设计）。

表1 数据中心供配电系统主要的场所照明节能设计
一般来讲，信息化机房内安装的照明系统的照度应大于500lx，而其他区辅助性区域内的照度应大于300lx。

基于此，针对数据中心机房系统内部的照明装置在选择环节，倾向于选用双管格栅LED灯，而选择的标准则应当大于500lx的标准设计照度；机房电池间以及配电室则应大于300lx的标准设计照度；应急照明照度的设计值需大于50lx的标准设计照度。

结语
综上所述，若想使配电系统经济型运行得以有效地保证，电气设计人员既要将实际工作经验总结，又要不断地提升技术水平，从而使电力供应的可持续发展得以推动。

参考文献：
[1]成迪.基于供配电设计节能技术及措施分析[J].工程技术：全文版，2016（8）：00246-00246.
[2]马艳丽.浅析供配电设计节能技术和措施[J].工程技术：全文版：00094-00094.
[3]任国军，杨志坚.数据中心供配电系统节能设计研究 [J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（06）：186-187.
[4]王志强.大型数据中心供配电系统设计研究 [J].电信技术，2014（04）：32-37.。