數據中心電源及空調節能方案研究（上）

一、概述

隨著社會電子信息化程度的提高，企業的業務和管理朝著電子化和網絡化的方向快速發展，在這種背景下，通信運營商的IDC業務得到了迅速的發展。隨著電子信息及制造技術的飛速提升，數據中心機房的設備密集度大大提高，耗電巨大，發熱量更加集中，機房局部過熱現象增多，機房內單位面積空調冷負荷急劇增加，由此引來的主設備運行故障和能耗逐年上升，甚至成為了制約通信業務發展的一大瓶頸。同時，具有重要戰略地位及發展潛力數據中心作為通信行業高能耗的代表也成為了大家關注的焦點，國內外各大運營商及相關研究機構都陸續開展了一系列數據中心節能試點改造，取得了良好效果。

本文主要從電源（包括電力輸配系統、交直流不間斷電源等）和空調（包括制冷機房、空調末端系統等）兩大方面對數據中心能耗現狀及問題進行梳理，結合某運營商數據中心建設及改造案例，對數據中心機房提出系統的節能方案建議。

二、數據中心能耗現狀

國內某運營商的調研數據顯示：數據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，數據中心占該運營商全國網絡運營總能耗的比例達到了13%（見圖1），特別是在一些IDC業務發展較好的大城市，該比例遠遠超出了全國平均水平，比如：上海市2010年數據中心能耗占比超過了25%，北京市則達到了50%以上。

圖2-1 某運營商2010年網絡運營能耗結構

從機樓的角度來看，數據中心能耗主要由三個部分構成：數據通信設備、空調（制冷機房、空調末端系統）及電源（電力輸配系統、交直流不間斷電源），其能耗占比情況見圖2.

圖2-2 數據中心能耗構成（數據來源：勞倫斯伯克利國家實驗室）

上述數據顯示，數據通信設備的能耗占比最大。但某種程度上來說，主設備的節能環節是運營商無法真正掌握的。因此，運營商在盡量采購節能減排主產品的同時，需不斷加大力度，開展對數據中心空調及電源系統的節能建設及技術改造，以期實現節能降耗。

三、數據中心電源系統節能研究

一般來說，數據中心電源系統包括：外電引入、變壓器、發電機、電動機、交流不間斷電源系統、直流不間斷電源系統、照明系統及輸配電線路等。由于數據中心功率密度的提高，所消耗的電功率增加，在電力各環節能量損耗亦隨之增大，因此，電源系統各環節均需采取節能措施。

1）、外電引入、變壓器、發電機及電動機系統節能研究

數據中心外電、變壓器、發電機及電動機等環節的現狀、問題及節能建議見下表：

表3-1數據中心外電引入、變壓器、發電機及電動機系統節能研究

2）、照明系統及輸配電線路節能研究

數據中心照明及輸配電線路環節的現狀、問題及節能建議見下表：

表3-2數據中心照明及輸配電線路節能研究