北京某数据机房空调节能设计

数据中心空调节能设计技术措施研究发布时间：2022-09-22T09:35:47.199Z 来源：《工程建设标准化》2022年第5月10期作者：江诗兵[导读] 数据中心核心机柜的散热甚至达到2000w/m2以上，抵消此散热的能耗中空调能耗占比80%以上江诗兵中国电子系统工程第四建设有限公司河北石家庄 050000摘要数据中心核心机柜的散热甚至达到2000w/m2以上，抵消此散热的能耗中空调能耗占比80%以上，很显然空调能耗降低，于国于民意义重大；这部分热量主要以显热为主，通过充分利用自然冷源、提高热交换效率，可以减少能源消耗，降低PUE值。

在数据中心的建设中地域的选择、自然冷源的利用方式、能量的输送方式、末端盘管的排列方式是降低能耗的重要技术措施，总结各种能耗的降低措施和分析方法为数据中心的设计、施工、运维提供强有力的技术保证。

关键词数据中心能耗分析节能措施0引言现代物联网、云计算、互联网、大数据中心等现代化信息技术已经成为国家经济的重要支柱。

信息化的基础是数据中心，可以说没有数据中心就没有信息化的发展。

决定数据中心级别的因数很多，比如容错系统、宕机时间、电源系统、区域备份等，但是数据中心的能耗PUE（新政要求小于1.3）指标无疑是需要考虑的重要因数。

而PUE的考虑因数包括：IT设备的能耗，空调的能耗、供电能耗。

其中空调能耗约占总能耗的40%以上，是本论文研究的重点方向。

1 数据中心的特点和能源消耗1.1特点数据中心能源消耗的技术特点1热负荷强度高，设备散热量大，散湿量小，（甚至达到2000w/m2)2显热比高，冷水供水7~21℃，回水可以在12~27温度之间3循环送风采用大风量，小焓差4全年供冷运行，负荷变动不大5要求可靠性高6机柜进风温度范围:18~27℃，小于60%，露点5.5~15之间1.2 能源消耗数据中心的能耗主要包括IT机柜的耗电、空调的耗电以及供电能耗。

图1 数据中心能源消耗结构分析1.3 能源消耗由图1可以看出数据中心的能源消耗包括：数据机柜、冷热源设备（冷冻机、冷却塔、风机、水泵、空调机等能量输送设备）、照明以及电气设备产生的无功功率损耗等，其中数据机柜所消耗的能源最大，这部分能源属于机柜的固定属性，能耗大小主要在于业主的选择，不在本文讨论的范围内，但是在抵消机柜散热所产生的能耗中，冷热源设备是能耗大户，占比达到能耗的40%以上。

数据机房空调系统节能优化发布时间：2021-06-23T17:32:46.867Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：张秀震1 姜国娟2 [导读] 摘要：近年来，我国的工程建设有了很大进展，数据机房的建设也越来越多。

1.中城建（北京）建筑设计有限公司北京市东城区 100010；2.天津市龙川净化工程有限公司天津市西青区 300000摘要：近年来，我国的工程建设有了很大进展，数据机房的建设也越来越多。

数据机房在运行过程中，各种设备会释放出大量热量，为了避免温度过高引发事故，要在数据机房中安装空调，空调运行期间会消耗掉大量能源，对数据机房内的空调系统进行优化，减少能耗，确保数据机房稳定运行。

关键词：大数据；数据机房；空调系统；计算机引言数据机房不同于一般建筑，是指专门用于集中存放和管理各类信息设备（如服务器、交换机、工作站等）及其附属设备（照明系统、空调系统等）的场所，其目的是为了对大量数据进行存储、运算、通信和网络服务等，以满足不同用户对信息处理的要求。

目前数据中心的热流密度呈上升趋势，能耗为 120~940 W/m 2。

面对数据中心高能耗、高热流密度的发展趋势，只有在前期建设规划中对数据机房进行更为合理的建模，才能在流体仿真的模拟中得到精确的结果，从而对后期起到更好的指导作用。

1数据机房空调系统存在的问题（1）空调设备选型存在问题。

数据机房空调系统设计中，空调设备的选型非常重要。

在进行选型过程中，关键在于机房冷负荷参数的确定。

总体机房冷热负荷关键在于服务器散热所形成的负荷，机房内的热能是由电能转换而成的。

每一台设备设计在出厂后，额定功率是设备在运行时的最大功率，设备发热时，设计人员一般会直接利用额定功率与转换率（90%~97%）相乘，将乘积作为数据机房在运行时设备的发热数值。

但是，从实际情况来看，依据服务器在运行期间在用途上的不同，其在运行时的实际功率都不会达到额定功率的 60%，而在对数据机房中采用的空调设备选型时，设计人员经常会出现考虑不当现象，设备运作时，可能发生过大制冷量问题。

数据中心节能设计随着信息技术的快速发展，数据中心的数量和规模不断扩大，数据中心的能耗问题也日益突出。

数据中心的高能耗不仅对环境造成了巨大的压力，也给企业的运营成本带来了很大的负担。

因此，如何进行数据中心的节能设计，降低能耗，已成为当前亟待解决的问题。

一、合理规划数据中心布局数据中心的布局设计是节能设计的重要环节。

要合理选择数据中心的地理位置，尽量选择靠近城市中心或交通便利的地区，这样可以降低数据传输成本和能耗。

同时，要充分利用自然环境和地形条件，如利用自然风、太阳能等可再生能源来降低数据中心的能耗。

二、优化数据中心架构设计数据中心架构设计的优劣直接影响到数据中心的能耗。

因此，在进行数据中心架构设计时，要尽量优化数据中心的拓扑结构，减少数据中心的层级和节点，降低数据传输的能耗。

同时，要合理设计数据中心的冷却系统，充分利用自然环境和先进的技术手段，提高数据中心的能效。

三、采用先进的节能技术采用先进的节能技术是数据中心节能设计的关键。

例如，采用绿色能源技术、智能电源管理技术、高效制冷技术等。

这些技术的应用不仅可以降低数据中心的能耗，还可以提高数据中心的稳定性和可靠性。

四、合理配置数据中心设备数据中心的设备配置也是节能设计的重要环节。

要尽量选择高效、低能耗的设备，如采用服务器虚拟化技术、存储优化技术等。

同时，要合理配置设备的数量和容量，避免设备的闲置和浪费，降低数据中心的能耗。

数据中心的节能设计需要从多个方面入手，包括合理规划布局、优化架构设计、采用先进技术、合理配置设备等。

只有这样才能降低数据中心的能耗，提高数据中心的效率和经济性。

数据中心机房的节能设计随着信息技术的快速发展，数据中心机房已成为各行业的重要基础设施。

然而，数据中心机房的能耗问题也日益突出，给企业和环境带来了巨大的压力。

因此，如何进行节能设计，提高数据中心机房的能源利用效率，已成为当前亟待解决的问题。

本文将从以下几个方面探讨数据中心机房的节能设计。

数据中心机房的节能设计在当今数字化快速发展的时代，数据中心机房已成为企业和社会运转的关键基础设施。

然而，随着数据处理需求的不断增长，数据中心机房的能耗问题也日益凸显。

高能耗不仅增加了运营成本，还对环境造成了巨大压力。

因此，数据中心机房的节能设计成为了一个至关重要的课题。

数据中心机房的能耗主要来自于服务器、存储设备、网络设备等IT 设备，以及制冷、通风、照明等基础设施。

其中，制冷系统往往是能耗的“大户”，约占整个机房能耗的40%左右。

因此，优化制冷系统是实现节能的关键之一。

一种常见的节能措施是采用高效的制冷设备。

传统的空调系统在效率和能耗方面存在一定的局限性，而新型的精密空调系统能够更精确地控制温度和湿度，提高制冷效率，从而降低能耗。

此外，利用自然冷源也是一个有效的节能途径。

在气候适宜的地区，可以通过引入新风或利用冷却塔等方式，减少机械制冷的运行时间，降低能耗。

合理的机房布局和气流组织对于节能也具有重要意义。

服务器等设备的摆放应遵循热通道和冷通道分离的原则，避免冷热气流混合，提高制冷效果。

同时，优化机房的通风管道设计，减少风阻，确保气流顺畅流动，也能够降低风机的能耗。

IT设备的选型和配置同样影响着数据中心机房的能耗。

选择能效比高的服务器和存储设备，可以在满足业务需求的前提下降低能耗。

此外，采用虚拟化技术，将多个业务整合到少数服务器上，提高服务器的利用率，也能够减少设备的数量和能耗。

照明系统也是节能设计中不可忽视的一部分。

采用节能灯具，如LED灯，并结合智能照明控制系统，根据机房的实际使用情况自动调节灯光亮度，能够显著降低照明能耗。

电源系统的优化也是节能的重要手段。

采用高效的电源模块和UPS （不间断电源）系统，能够减少电源转换过程中的能量损失。

同时，合理规划电源布线，降低线路损耗，也有助于提高能源利用效率。

除了硬件方面的节能措施，软件层面的优化也能发挥重要作用。

通过优化服务器的操作系统和应用程序，提高资源利用率，减少不必要的计算和存储操作，从而降低能耗。

广州莱安某机房空调改造项目风冷柜机改造水冷节能装置工程改造室外机冷凝器增加冷却装置可行性方案书目录前言(附评价书)第一章: 项目概况第二章: 施工进度及措施第三章: 改造技术方案第四章: 劳动力配备第五章: 工程质量管理第六章: 安全生产措施第七章: 改造后的机组工作原理第八章: 报价施工内容：工程造价：根据提供数据来计算（具体见报价）开工日期：按照贵公司要求施工工期：根据全部工程内容核算工期总工程师：陈工高级技师：吴工现场负责人：安全员：电工：后勤服务：质量监督：第一张项目概况一、编制说明（一）为了知道本工程的施工，保证工程质量与进度、确保安全生产和文明施工，编制本设计，编制依据如下：1.对某机房空调改造项目中央空调初步考察结果2.广州市地方标准DB31∕405-20083.公司标准《改造作业指导书》、《改造检验要求》（二）本施工方案仅针对某项目机房空调考察结果（因贵公司办公楼建筑条件所限制，风冷热泵空调室外机组冷凝器通风效果不畅，所以风冷热泵机组在夏季运行过程中一直处于满负荷或报警运行状态。

）所制定。

因此本方案按照常规，对风冷热泵机组经行系统改造增加水泵、冷却塔等装置，特殊情况只能待详知情况后在做细诉。

二、工程概况某机房空调改造项目，位于北京市ⅹⅹ路ⅹⅹ号，占地面积约ⅹⅹ平方米，而机房空调机组，安装环境比较特殊于地下车库二层，由于地下室的空气换气次数比较低，严重影响了机房空调的热量散发及通风条件所以散热条件比较差，机组长期在满负荷或超负荷情况下运行，经常性出现保护停机，需要用户加装喷淋装置对机组但热，由于常年循环水对机房空调室外机冷凝器的腐蚀，时刻都可能出室外机冷凝器铜管内的制冷剂泄露，造成整体设备的瘫痪，所以要采取对室外机组的冷凝器经行改造，加装水泵、冷却塔等装置达到散热、节能、降低负荷的效果。

第二章施工进度及措施一、施工进度计划因甲方为提供具体的施工周期，根据项目的工程量初步预计施工周期为60个工作日，（具体工期由双方签订合同后另行确定，我司保证在约定工期内提前完工）。

机房空调节能方案1. 背景介绍机房是存放大量服务器和网络设备的专门场所，设备的长时间运行不仅会产生大量热量，而且还容易导致设备过热，影响设备的正常运行。

因此，机房的温度和湿度的控制非常重要。

传统的机房空调系统通常会消耗大量的能源，给企业带来较高的能源开销。

为了减少机房空调能耗，提高节能效果，本文提出了一种机房空调节能方案。

2. 节能方案2.1 空调设备升级传统的机房空调设备通常使用空气冷却方式，能耗较高。

为了降低能耗，可以考虑更换高能效的机房空调设备，如使用水冷却方式的机房空调。

水冷却方式相比空气冷却方式能够更有效地散热，降低机房温度。

与此同时，使用高能效的压缩机和循环泵等设备也能够提高空调设备的工作效率。

2.2 温度控制策略合理的温度控制策略能够帮助减少能耗。

一般情况下，机房内的温度控制在24-26摄氏度范围内效果较好。

过低的温度不仅会导致能源浪费，而且容易引起机房的湿度过低。

因此，在运行过程中应该根据实际情况调整温度，选择合适的温度范围。

2.3 智能控制系统引入智能控制系统可以根据机房的实际情况进行智能调节，以提高空调系统的工作效率。

智能控制系统可以通过监控机房内的温度、湿度和设备运行状态等参数，实时调整空调系统的工作模式。

通过对机房的热力平衡进行优化，可以实现能源的有效利用和节能。

2.4 优化机房布局机房的合理布局能够提高空调系统的工作效果和节能效果。

在机房布局中，应该避免设备之间过于密集，以充分利用空气流通。

此外，还要注意机房内部的隔热处理，减少热量传递。

2.5 定期维护定期维护是保证机房空调系统正常运行的关键。

定期维护包括空调设备的清洁和检查，确保设备的正常运行。

同时，还应该定期检查冷却水的循环系统和管道的透明度，以确保其畅通无阻。

3. 实施和效果评估3.1 实施步骤实施机房空调节能方案可以分为以下几个步骤：1.调研和评估机房的实际情况，包括机房的面积、设备数量等。

2.设计合理的温度控制策略，确保机房内的温湿度在合适范围之内。

数据中心暖通空调节能技术研究◎邢志慧前言随着电子信息技术的飞速发展，数据中心单个机柜的功率密度越来越高，有3kW、4kW、6kW 甚至更高，超过10kW。

机房局部过热因热量集中而加剧，机房单位面积空调冷负荷快速增加。

根据目前国内的调查数据，IT 设备能耗约占总能耗的50%，空调能耗约占40%，电源能耗约占10%。

因此，空调系统的节能是数据中心节能的关键，是降低数据中心能耗的重要途径，数据中心的节能潜力是最高的。

一、数据中心环境条件数据中心IT 设备是处于全年不间断运行中，对运行环境（温度、湿度、空气洁净度）的要求非常严格。

一般数据中心温度保持在24摄氏度左右，湿度控制在40%-60%以内，清洁度比较高。

根据GB50174-2017《数据中心设计规范》规定，粉尘浓度，A 级和B 主机房是静态的，以下测试要求每升空气中大于0.5μm 的灰尘颗粒少于18，000个。

二、数据中心空调的特点与传统舒适型空调不同，数据中心空调主要具有热负荷强度高、设备散热能力大、发湿量小、显热比高、风量大、焓差小等特点。

温湿度控制，常年制冷运行，可靠性高。

三、数据中心空调节能措施1.利用自然冷源。

机房空调一年四季都需要制冷，而当室外温度变化的季节低于室内温度时，自然界的冷源非常丰富，如何利用自然冷源进行制冷是节能的关键。

减少机房空调的排放。

根据采用的各种技术措施，可分为新风自然冷却、乙二醇双冷源系统和氟泵空调系统。

（1）新风自然冷却。

外部空气自然冷却是通过向机房输送低温外部空气来IT 设备散热，它由进（出）风管道、风扇及其控制系统组成。

在冬春秋季过渡期，当室外温度较低时，启动新风系统，过滤室外冷空气，然后进入机房自动散热。

新风虽然是直接流入的过滤，但不建议在大型机房使用，因为灰尘不可避免地进入，降低机房的清洁度，影响通信设备的安全。

可用于对洁净度要求较高的通信枢纽建筑、一般机房、小型基站等。

（2）乙二醇双冷源。

图1乙二醇双冷源空调系统示意图因为乙二醇的凝固点比较低，室外温度低时不容易结冰。

数据中心空调系统节能技术分析摘要：降低暖通空调运行能耗对降低数据中心能源需求的作用明显。

针对数据中心空调系统能耗比例过高的现状,分析空调系统的特点和高能耗的原因,并对建筑布局与围护结构优化、自然冷却技术、冷热通道封闭、高效冷源和提高冷冻水温度等5种常用的暖通空调节能技术进行分析,从而为数据中心空调系统的综合节能建设与改造提供参考和依据。

关键词：数据中心;暖通空调;高能耗;建筑布局;围护结构优化;自然冷却技术;前言：近年来,随着各个行业信息化发展的不断深入和信息量的爆炸式增长,数据中心建设呈现快速增长趋势,运营商、互联网企业、金融、政府、制造业等各个行业都在规划、建设和改造各自的数据中心。

数据中心建设在负荷密度和可靠性方面面临着极高的要求,研究表明,一般商业建筑能耗为50~110W/㎡,而数据中心的能耗为120~940W/㎡。

并且,数据机房的建设涉及金融、通讯、政府等行业均对数据机房运行时的可靠性、安全性要很高的要求,其中包括环境的温湿度、洁净度的稳定性。

所以,制冷系统设计与选择在数据中心建设中十分重要。

通常,空调系统自身能耗占数据中心总能耗约1/3,是降低能源消耗的关键,具有很大的节能潜力。

因此,研究和优选合理的空调系统节能技术可有效降低数据中心的整体能耗。

1.数据中心空调系统特点分析1.1供冷时间长,送风参数相对稳定。

数据机房负荷主要来自IT设备发热量,IT设备需要全年运行,即使在冬季室外温度较低时,机房模块内仍有制冷需求,要求空调设备长时间供冷。

数据中心围护结构散热量、人员等负荷相对较小,设备全年冷负荷变化不大,因此数据中心空调送风参数比较稳定。

1.2显热大,潜热小。

大部分数据机房为无人值守,室内无散湿源,且新风比例低。

空调设备主要作用为控制室内显热,除湿负荷小,热湿比趋于+∞。

为满足机房室内温湿度要求,空调系统具有送风温差小、送风量大的特点。

2.数据中心空调系统节能技术2.1自然冷却技术数据中心通常都需要常年不间断供冷,常规的制冷系统,室外温度即使是低于或远低于其循环冷冻水温的情况下冷水机组也需要照常运行。

机房综合节能措施方案背景机房作为企业信息技术基础设施的重要组成部分，通常能够提供数据存储、处理、传输和分发等关键能力。

随着信息时代的快速发展，机房规模不断扩大，运行效率和功耗成为不可忽视的问题。

考虑到节能环保的趋势，机房综合节能措施的实施至关重要。

本文将从供电、空调、设备管理和应用部署等方面，提出一些可行的节能措施方案。

供电方面1.采用高效节能的UPS电源UPS电源用于机房的电力保护和备用电力供应，因此必须保证其稳定可靠。

同时，为了实现机房UPS的高效节能，需要选择节能型UPS电源。

这类UPS电源具有更高的效率，更低的输出热量，能够提高机房的整体电力利用效率。

2.实施电源管理策略通过使用电源管理软件（如APC PowerChute或Eaton Environmental Rack Monitoring Unit）来监测机房设备的用电情况，并在不影响业务正常运行的前提下，通过自动关闭或调整设备的用电量来节约能源。

空调方面1.采用优化的机房空调系统机房的空调系统是保证IT设备正常运行的关键设施，也是机房达到节能目标的关键点。

采用合适的空调系统，能够提高空调系统效能，提升机房的耗电效率。

2.利用冷通道与热通道技术机房内设备的温度对其能够连续稳定工作有很大影响，单位温度升高，其使用寿命就可能会明显下降。

因此，机房采取冷通道与热通道技术，能够有效地降低机房温度，并减少能量损失。

设备管理方面1.优化服务器与交换机企业中，服务器和交换机是机房中占用能量最多的设备。

因此，对这两种设备采取优化，能够在保证业务正常运行的同时，大幅度节约能源。

2.设备低功耗策略设备消耗的能量与设备运行的功率相关，因此，通过减少设备的功率来降低机房耗能，就成为了一种明智的选择。

具体有关闭不必要的设备、切换为低功耗模式、设置自动关机等，最大程度地实现机房综合节能。

应用部署方面1.应用程序合理部署据研究，一个应用在某些情况下占用的能量甚至可以比他的采购价还高。

北京某数据中心空调气流组织节能分析摘要近年来，随着新基建、物联网技术、工业互联网的快速发展，数据中心领域的计算能力、存储规模等大幅度提高，使得数据中心市场规模快速扩大。

数据中心是一个高能耗行业，不仅其IT设备耗电较高，制冷设备的耗电量也非常大。

本文主要是对北京某数据中心机房内温湿度、空调耗电量测试。

采用Airpak软件对本数据中心气流组织进行CFD模拟。

关键词：新基建，数据中心，气流组织、能源使用效率1.引言随着人工智能、5G、物联网技术快速发展，数据中心制冷系统也在随之更新换代，中大型数据中心采用水冷式制冷系统成为主流。

本文以北京市某数据中心为例[1]，对弥漫式送风方式和封闭冷通道进行能耗测试。

使用Airpak软件对数据中心机房内弥漫式气流组织、封闭冷通道、封闭热通道进行建模分析，导出速度、温度云图。

2.机房测试2.1项目概况本项目制冷系统冷冻侧冷冻供回水温度为14/20 ℃，夏天冷却供回水温度为32/37 ℃。

数据中心制冷设备共配置4套1000 RT（3517 kW）制冷单元，3用1备。

机房内有2155个标准机柜，每个机柜4.4 kW的额定功率。

2.2数据中心机房测试本次以数据中心302机房为测试对象，此模块机房面积465.65 ㎡，240个4.4 kW机柜，两侧有两个空调间，空调间配置5台水冷精密空调，四用一备，每台精密空调制冷量152 kW，额定功率为8.4 kW，风量为39400 m³/h。

测试依据本次机房测试依据包括《数据中心基础设施施工及验收规范》GB50462-2015等规范，按照机房内相关测试方法进行测试机房内环境[2]，在测试不同冷通道送风温度下的耗电量。

3.Airpak软件仿真模拟AIRPAK软件进行数值模拟，机房内具体尺寸、主要参数见下表3-1。

导出数据中心三种气流组织云图，并进行简要分析。

表3-1 机房内的具体设置参数表名称数量/个尺寸/m模型类型主要参数图形机柜2402.2×1.2×0.6creatblocks4.4kW机柜进出风口2402.2×0.6creatopenings/精密空调12.55×0.95×1.97creatblocks152kW精密空调风机尺寸22.55×0.95creatfans13.1 kg/s送风地板2400.6×0.6creatresistances/3.1弥漫式送风方式CFD模拟机房不同切面下速度分析，机房风速的速度范围在2 m/s到4 m/s之间。