建设高效节能机房的五大要领

　　未来几年，中国数据中心将进入快速发展时期。预计5年内对数据中心流量处理能力的需求将增加7~10倍，机房面积将翻倍。机房的高能耗不仅给企业带来了沉重的负担，也造成了全社会能源的巨大浪费。在此背景下，机房引入绿色信息技术理念，以建设高效节能机房为目标，将低碳经济、节能减排理念引入新机房建设，促进降低能耗水平，减少二氧化碳等温室气体的排放。

　　建设绿色节能机房应符合五个原则:提高机房可靠性和可用性;可持续发展;响应节能减排号召;实现机房高效管理;以人为本的机房环境。本文将从空间布局、空调、冷源、布线等方面讨论绿色节能机房的建设。

　　空间布局注重节能高效。

　　一般高效节能机房布局应考虑机房位置和设备布局、人流物流和出入口、防火和疏散、空调气流组织等问题。绿色机房主要包括两个含义:一是绿色节能;二是提高空间利用率。

　　一是节能。

　　通过优化机房气流组织，提高回风温度，有助于提高空调效率，达到使机房更加绿色的目的。目前可采取的主要措施如下:

　　●建设冷热通道;

　　●对于高功率密度的机柜，关闭冷热通道;

　　●机柜中没有设备的部分、电缆出入口、角轨、机柜和相邻立柱之间关闭。

　　二是提高利用率。

　　在同一个机房空间内容纳更多的计算、存储、交换、路由、配线等设备。绿色机房的合理布局可以对空间利用率产生很大影响。主要措施包括:

　　●使用更窄更适合的高密度机柜;

　　●使用更高的机柜(如47U)，结合顶部布线;

　　●用柜顶母线系统代替配电柜;

　　●冷通道关闭;

　　●机柜内强弱电线路采用OU安装设计。

　　空调器送风各有责任。

　　保持温度和湿度的设计条件对高效节能机房的稳定运行至关重要。如果机房环境不合适，会对数据处理和存储产生负面影响，可能会导致数据运行错误、停机，甚至系统故障频繁，完全关闭。负面影响包括:高温、低温或温度快速波动、高湿度、低湿度。

　　所以机房一般采用恒温恒湿精密空调。

　　(1)优化空调送风方式。

　　目前，精密空调的典型送风方式包括下送风上回风和上送风下回风。下送风上回风有几个明显的优点:

　　下部送风方式，可将强弱电线缆分层铺设在机架上方，地面下部不走线，仅用于通风，既能保证机房防火安全，又能保证冷风远程传输的顺畅;

　　上风下回风的气流组织不适合高热IDC;

　　下风上回风的制冷效率更高。

　　二是空调送风路径的优化。

　　下风、上风的送风路径一般从空调的下部出来，通过架空地板形成的静压箱，从通风地板向上流出，从机柜的正面吸入机柜，从机柜的后面流出，**返回空调的上风口。

　　此外，为了达到满意的制冷效果，一方面需要根据机架的出风口面积和风量要求设定合适的出风压力(即气流的静压流速);此外，还需要根据机架的不同功率密度设置相应的气流控制措施:

　　●低功率密度(P≤4KW):可简单采用下送风方式。在这种方式下，要求框架前方的有效出风口面积不小于框架截面的20%(约0.12m2)。当功率大于2KW且框架进风面积不能满足时，建议在框架顶部安装相当风量和风压的风扇，以形成有效的气流限制和热交换条件。

　　●中功率密度(4千瓦)。

　　●高功率密度(10千瓦)。

　　三是空调设备的布置。

　　房间的形状和设备热负荷的分布状况决定了机械室空调设备的**配置方式。机械室的空调设备可以设置在机械室的液冷散热设备，应考虑安装在机房外，以防止冷却剂泄漏对电子设备造成损坏。

　　机房空调设备的正面应垂直于每排机器，并与热通道对齐，使其与送风区域的排气方向一致(如下图所示)。这种设置可以将热气流回机房空调设备的路径缩短到最短，以减少空气流动，防止热空气返回空调时流入冷通道。向同一方向排气可以防止鼓风机相向吹气时地板下产生的死区。

　　对于长而窄的房间，机房空调设备安装在周围可以实现有效制冷。对于方形大房间，机房空调设备必须同时安装在周围和中心线上。

　　不同冷源的区别对待。

　　目前，在实际应用的精密空调中，主要密空调、水冷精密空调、冷冻水冷精密空调和双冷源精密空调。

　　以上四种空调制冷冷形式中，风冷机组使用最为普遍，因为风冷机组结构简单，安装方便，扩展方便。但风冷机组由于安装条件的限制，会有一定的使用限制，尤其是大型机房，占地面积大，管道长，容易导致风冷机组制冷效率降低，压缩机能耗增加，制冷量可能降低，造成能源浪费。水冷机组和冷冻水冷机组没有这个问题。热交换介质水的输送由专用水泵进行，不会影响制冷系统的效率。另一方面，由于风冷机组和水冷机组都有自己的制冷系统，所以使用涡旋压缩机的能效比有一定的限制，涡旋压缩机的能效比在5左右，而大型冷冻水主机的螺杆或离心压缩机的能效比可以达到6或更高。

　　机房布线强调低成本。

　　机房布线系统需要为机房关键信息技术设备提供可靠的连接，需要提供适应网络运行的传输带宽，需要支持网络7×24小时连续运行。

　　对于机房综合布线系统，绿色可以分为两个方面:一是布线材料本身的要求;第二，通过节省布线系统的各个方面，减少整个大系统的消耗和排放。

　　(1)绿色布线材料。

　　就布线材料本身的绿色而言，由于机房内不可避免地会有管理人员进出，因此布线产品的原材料选择应符合欧盟议会和欧盟委员会发布的《电气和电子设备中限制使用一些有害物质指令》(简称RoHS指令)的环保要求，以确保布线材料长期处于机房，不会发挥超标有毒有害气体。

　　电缆材料的选择应采用低烟、无卤、符合防火性能要求的产品。理想情况下，布线产品应满足以下三个要求:

　　●在一定时间段内火灾现场的高温下可以正常传输。

　　●防止火势沿电缆蔓延，产生有毒有害气体。

　　●避免腐蚀性气体损坏电脑设备的连接器。

　　与此同时，机房内广泛使用光纤，光纤本身在材料上十分环保，但必须注意光纤护套的材料，与铜缆护套一样，必须满足ROHS的要求。

　　二是绿色布线系统。

　　因为机房必须使用有线系统作为通信的基础，尽量减少综合布线系统对散热的影响是**的节能。具体包括以下五个方面:

　　电缆选择:可以从两个方面考虑。首先，更快的传输速度可以简化网络。减少布线系统和网络设备占用的空间。比如从1000Base-T升级到10GBase-T，传输电缆的尺寸只增加了15%，但传输速度快了10倍。因此，随着10GBit/s的网络标准成为主流，机房建议选择性能适度提前的6A/EA双绞线和50/125μm、850nm工作波长优化多模光缆(OM3)。

　　可用指标用于衡量传输速度与能耗的关系:Power/Gbit/s是每个Gbit/s的流量消耗的能量。提高网速的另一个效果是可以降低单位Gbps的能耗。因此，使用更高的网络传输速度不仅可以节省空间，还可以大大节省能耗。

　　光缆和铜缆:光纤在传输距离和功耗上优于铜缆。EPA指出，1KWh等于0.73kgCO2排放。假设机房的PU。