未來幾年我國(guó)數(shù)據(jù)中心將進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展期，預(yù)計(jì)5年內(nèi)數(shù)據(jù)中心流量處理能力的需求將增長(zhǎng)7~10倍，機(jī)房面積再翻一倍。機(jī)房的高耗能，不僅給企業(yè)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，也造成了全社會(huì)能源的巨大浪費(fèi)。在此背景下，在機(jī)房中引入綠色I(xiàn)T理念，以建設(shè)綠色節(jié)能機(jī)房為目標(biāo)，將低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排理念引入新機(jī)房的建設(shè)，促進(jìn)降低能源消耗水平，減少二氧化碳等溫室氣體的排放。

    建設(shè)綠色節(jié)能機(jī)房要滿足五大原則：提高機(jī)房可靠性和可用性;可持續(xù)發(fā)展;響應(yīng)節(jié)能減排號(hào)召;實(shí)現(xiàn)機(jī)房高效管理;以人為本的機(jī)房環(huán)境。本文將從空間布局、空調(diào)、冷源、布線等方面對(duì)綠色節(jié)能機(jī)房的建設(shè)進(jìn)行討論。

空間布局講究節(jié)能高效

    一般機(jī)房布局需考慮機(jī)房位置及設(shè)備布置、人流物流及出入口、防火及疏散、空調(diào)氣流組織等問題。綠色機(jī)房布局主要包括兩方面含義：一是綠色節(jié)能;二是提高空間利用率。

    1)節(jié)能

    通過優(yōu)化機(jī)房氣流組織，提高回風(fēng)溫度，輔助提高空調(diào)的效率，達(dá)到使機(jī)房更“綠色”的目的。目前可采取的主要措施如下：

    ·建設(shè)冷、熱通道;

    ·對(duì)高功率密度的機(jī)柜，封閉冷熱通道;

    ·機(jī)柜中無設(shè)備的部分、線纜出入口、角軌和機(jī)柜、相鄰立柱之間都進(jìn)行封閉。

    2)提高利用率

    在同等的機(jī)房空間內(nèi)容納更多的計(jì)算、存儲(chǔ)、交換、路由、配線等設(shè)備。通過對(duì)綠色機(jī)房的合理布局，能對(duì)空間利用率產(chǎn)生重大的影響。主要的措施有：

    ·采用更窄的，更適用的高密度機(jī)柜;

    ·采用更高的機(jī)柜(如47U)并結(jié)合貼頂式上走線;

    ·采用機(jī)柜頂母線系統(tǒng)替代配電列頭柜;

    ·冷通道封閉;

    ·機(jī)柜內(nèi)強(qiáng)電和弱電走線使用OU安裝的設(shè)計(jì)。

空調(diào)送風(fēng)各負(fù)其責(zé)

    保持溫度和濕度設(shè)計(jì)條件對(duì)于機(jī)房的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。如果機(jī)房的環(huán)境不適合，將對(duì)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)工作產(chǎn)生負(fù)面影響，可能使數(shù)據(jù)運(yùn)行出錯(cuò)、宕機(jī)，甚至使系統(tǒng)故障頻繁而徹底關(guān)機(jī)。負(fù)面影響包括有：高溫、低溫或溫度快速波動(dòng)、高濕度、低濕度。

    因此機(jī)房?jī)?nèi)一般采用恒溫恒濕的精密空調(diào)。

    (1)空調(diào)送風(fēng)方式優(yōu)化

    目前，精密空調(diào)的典型送風(fēng)方式包括下送風(fēng)上回風(fēng)和上送風(fēng)下回風(fēng)。下送風(fēng)上回風(fēng)的方式有幾方面明顯的優(yōu)勢(shì)：

    下送風(fēng)方式，可將強(qiáng)、弱電線纜在機(jī)架上方分層鋪設(shè)，地板下不走線，僅作通風(fēng)用途，既保障了機(jī)房防火的安全，又保障了冷風(fēng)遠(yuǎn)程傳送的順暢;

    上送風(fēng)下回風(fēng)的氣流組織不適用于高發(fā)熱量IDC;

    下送風(fēng)上回風(fēng)的方式制冷效率更高。

    (2)空調(diào)送風(fēng)路徑優(yōu)化

    下送風(fēng)、上回風(fēng)的送風(fēng)路徑一般從空調(diào)下部出來，通過架空地板形成的靜壓箱，然后從通風(fēng)地板向上流出，然后被從機(jī)柜正面吸入機(jī)柜，從機(jī)柜后面流出，最后回到空調(diào)的上回風(fēng)口。

    另外，為了能達(dá)到滿意的制冷效果，一方面需要根據(jù)機(jī)架的出風(fēng)開口面積與風(fēng)量需求設(shè)定合適的出風(fēng)壓力(即氣流的靜壓流速);另外也需要根據(jù)機(jī)架的不同功率密度情況設(shè)置相應(yīng)的約束氣流措施：

    ·低功率密度(P≤4KW)：可單純采用下送風(fēng)方式，此方式下要求機(jī)架前方有效出風(fēng)口面積不小于機(jī)架截面的20%(約0.12m2)，當(dāng)功率大于2KW時(shí)且機(jī)架進(jìn)風(fēng)面積無法滿足時(shí)，建議在機(jī)架頂安裝風(fēng)量和風(fēng)壓相當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)，以形成有效的約束氣流和滿足熱交換條件。

    ·中功率密度(4KW

    ·高功率密度(10KW

    (3)空調(diào)設(shè)備布局

    房間的形狀與設(shè)備熱負(fù)荷的分布狀況將決定機(jī)房空調(diào)設(shè)備的最佳布置方式。機(jī)房空調(diào)設(shè)備安裝在機(jī)房圍墻內(nèi)外皆可。如果采用的是液冷式散熱設(shè)備，則應(yīng)考慮將其安裝在機(jī)房的外部，以防止冷卻劑泄漏對(duì)電子設(shè)備造成損害。

    機(jī)房空調(diào)設(shè)備正面應(yīng)當(dāng)與每排機(jī)器垂直，與熱過道對(duì)齊，以使它們向送風(fēng)區(qū)排風(fēng)的方向一致(如下圖所示)。這種設(shè)置可以使熱氣流回機(jī)房空調(diào)設(shè)備的路徑縮到最短，以減少空氣流動(dòng)，防止熱空氣返回空調(diào)時(shí)向下流入冷通道。朝同一方向排風(fēng)可以防止出現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)相向吹風(fēng)時(shí)在地板下產(chǎn)生的“死區(qū)”。

    對(duì)于長(zhǎng)而窄的房間，將機(jī)房空調(diào)設(shè)備安裝在周圍就可以實(shí)現(xiàn)有效制冷。對(duì)于正方形的大房間，則必須將機(jī)房空調(diào)設(shè)備同時(shí)安裝在周圍和中央線上。

不同冷源區(qū)別對(duì)待

    目前在實(shí)際中應(yīng)用的精密空調(diào)中，主要制冷形式為：風(fēng)冷型精密空調(diào)、水冷型精密空調(diào)、冷凍水型精密空調(diào)、雙冷源型精密空調(diào)。

    在上述四種空調(diào)制冷形式中，風(fēng)冷型機(jī)組是使用最普遍的，這是因?yàn)轱L(fēng)冷機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，擴(kuò)容方便。但是風(fēng)冷型受安裝的條件限制，會(huì)有一定的使用局限性，尤其是大型機(jī)房，占地面積大，管路長(zhǎng)，容易造成風(fēng)冷型機(jī)組的制冷效率下降，壓縮機(jī)耗能加大而制冷量反而可能下降，造成能源浪費(fèi)。水冷型機(jī)組和冷凍水型機(jī)組就沒有這方面問題，換熱介質(zhì)水的輸送都是靠專門的水泵來進(jìn)行，不會(huì)影響制冷系統(tǒng)的效率。另一方面，由于風(fēng)冷型和水冷型的機(jī)組都是自帶制冷系統(tǒng)，使用渦旋式壓縮機(jī)，能效比有一定局限，渦旋式壓縮機(jī)的能效比大約在5左右，而大型冷凍水主機(jī)的螺桿型或離心式壓縮機(jī)的能效比可以達(dá)到6或者更高。

機(jī)房布線強(qiáng)調(diào)低成本

    機(jī)房布線系統(tǒng)需要為機(jī)房的關(guān)鍵IT設(shè)備提供可靠的連接，需要提供適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的傳輸帶寬，需要支持網(wǎng)絡(luò)7×24小時(shí)的不間斷運(yùn)行。

    對(duì)于機(jī)房綜合布線系統(tǒng)而言，綠色可以分為兩個(gè)方面：一是布線材料本身的要求;二是通過對(duì)布線系統(tǒng)各個(gè)方面的節(jié)約，降低整個(gè)大系統(tǒng)的消耗和排放。

    (1)綠色布線材料

    從布線材料本身的綠色來看，因?yàn)樵跈C(jī)房?jī)?nèi)不可避免地會(huì)有管理人員出入，所以機(jī)房?jī)?nèi)布線產(chǎn)品的原材料的選擇上應(yīng)該符合歐盟議會(huì)及歐盟委員會(huì)發(fā)布的《在電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(簡(jiǎn)稱RoHS指令)的環(huán)保性要求，保證布線材料長(zhǎng)時(shí)間處于機(jī)房?jī)?nèi)而不會(huì)發(fā)揮超標(biāo)的有毒有害氣體。

    在線纜材料的選擇上，應(yīng)采用低煙、無鹵并且滿足防火性能要求的產(chǎn)品，理想狀態(tài)下，布線產(chǎn)品應(yīng)能滿足以下三個(gè)要求：

    ·在一定時(shí)間段內(nèi)在火場(chǎng)的高溫下能夠正常傳輸

    ·防止火勢(shì)順著線纜蔓延并產(chǎn)生有毒有害氣體

    ·避免腐蝕性氣體損壞計(jì)算機(jī)設(shè)備的接插件

    同時(shí)，機(jī)房中大量使用到光纖，光纖本身在材料方面是非常環(huán)保的，但是必須要注意光纖護(hù)套的材料，和銅纜的護(hù)套材料一樣必須達(dá)到ROHS的要求。

    (2)綠色布線系統(tǒng)

    由于機(jī)房必須采用有線系統(tǒng)作為通信的基礎(chǔ)，因此盡量減少綜合布線系統(tǒng)對(duì)散熱的影響便是最大的節(jié)能。具體而言包括以下五個(gè)方面：

    線纜選擇：可以從兩個(gè)方面來考慮，首先是更快的傳輸速度可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。減少布線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備占用的空間。比如從1000Base-T升級(jí)到 10GBase-T，傳輸線纜的尺寸僅僅增加15%,但是傳輸速率快了10倍。因此，隨著10Gbit/s的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)成為主流，機(jī)房機(jī)房建議選擇性能適度超前的6A類/EA級(jí)的雙絞線和50/125μm、850nm工作波長(zhǎng)優(yōu)化多模光纜(OM3)。

    可用指標(biāo)用來衡量傳輸速率與能耗的關(guān)系：Power/Gbit/s，就是每Gbit/s的流量所消耗的能量。網(wǎng)絡(luò)速度的提升的另一個(gè)效果是能夠降低單位Gbps的能耗。所以采用更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度不但能夠節(jié)約空間，也能夠大量節(jié)省能耗。

    光纜與銅纜：光纖在傳輸距離和功耗上都優(yōu)于銅纜。EPA指出，1KWh等于0.73公斤的CO2排放。假設(shè)機(jī)房的PUE為2.8，那么24個(gè)(1個(gè)配線架)10GBase-T端口1年產(chǎn)生的碳排放大約是2.2噸，按1公升汽油燃燒大約能產(chǎn)生2.26公斤的CO2排放，2.2頓大約相當(dāng)于970升汽油，可以夠一輛普通小汽車開1萬公里左右。因此相對(duì)銅纜而言，基于光纖的10GBase-SR節(jié)省了85%左右的能耗，差不多減少了1.8噸/年的碳排放。綠色機(jī)房的布線應(yīng)該更多的考慮采用光纖布線而不是銅纜。

    配線架選擇：為提高機(jī)房的空間利用率以達(dá)到綠色節(jié)能的要求，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)選擇更高密度的配線設(shè)備，以充分利用空間。常用的配線架在1U或2U的空間可提供24個(gè)或48個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RJ-45端口，而高密度配線架可以再同樣的空間內(nèi)提供高達(dá)48個(gè)或72個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45端口。

    盲板選擇：盲板是安裝在機(jī)柜內(nèi)用于阻隔機(jī)柜中的空閑空間，起到美觀與分隔機(jī)柜內(nèi)冷、熱空氣的作用，盲板的安裝同樣能降低機(jī)房的制冷能耗。

    智能布線系統(tǒng)：智能布線系統(tǒng)一種將傳統(tǒng)布線系統(tǒng)與智能管理聯(lián)系在一起的系統(tǒng)。通過智能布線系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)連接的架構(gòu)及其變化自動(dòng)傳給系統(tǒng)管理軟件，管理系統(tǒng)將收到的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行處理，用戶通過查詢管理系統(tǒng)，便可隨時(shí)了解布線系統(tǒng)的最新結(jié)構(gòu)。通過將管理元素全部電子化管理，可以做到直觀、實(shí)時(shí)和高效的無紙化管理。

    智能布線系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)端到端網(wǎng)絡(luò)連接、控制工作任務(wù)(比如跳線等)的執(zhí)行、圖形化顯示物理層的連接架構(gòu)、自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、搜索功能、資產(chǎn)管理、報(bào)告功能。

綠色評(píng)估方法

    (1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能要求

    國(guó)標(biāo)GB50174-2008對(duì)機(jī)房節(jié)能建設(shè)提出了要求，規(guī)范中條明確指出：“為規(guī)范電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)，確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保。制定本規(guī)范。”節(jié)能是機(jī)房一個(gè)非常重要的話題，GB50174-2008中特別增加了關(guān)于大型機(jī)房節(jié)能的條文。另外，規(guī)范中空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇采用以下節(jié)能措施：大型機(jī)房宜采用水冷冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng);北方地區(qū)采用水冷冷水機(jī)組的機(jī)房.冬季可利用室外冷卻塔作為冷源.通過熱交換器對(duì)空調(diào)冷凍水進(jìn)行降溫：空調(diào)系統(tǒng)可采用電制冷與自然冷卻相結(jié)合的方式。規(guī)范中關(guān)于節(jié)能的條文還有很多例如機(jī)柜的擺放方式、照明光源、機(jī)房窗戶設(shè)置等細(xì)節(jié)，充分體現(xiàn)了對(duì)節(jié)能環(huán)保的關(guān)注。

    GB50174-2008的實(shí)施對(duì)于我國(guó)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有著重要的意義.對(duì)于國(guó)內(nèi)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的科學(xué)性、先進(jìn)性、適用性具有重要的指導(dǎo)意義，南方電網(wǎng)總調(diào)專業(yè)機(jī)房的建設(shè)應(yīng)充分依據(jù)該規(guī)范。

    (2)能效模型

    為引導(dǎo)和規(guī)范全球IT行業(yè)的節(jié)能，相關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)會(huì)同機(jī)房的主流供應(yīng)商組織建立起名為GreenGrid的組織，探討和研究機(jī)房的節(jié)能與能效改善問題，該組織目前還是以白皮書的形式給行業(yè)予以指導(dǎo)。GreenGrid將在2011-2013年間正式發(fā)布機(jī)房的能效規(guī)范來指導(dǎo)全球的機(jī)房的建設(shè)。沿著改善和提高機(jī)房能效路徑的思路，GreenGrid提出PUE(PowerUsageEffectiveness)和 DCiE(DateCenterEfficiency)能效指標(biāo)，它反應(yīng)的是機(jī)房節(jié)能問題的兩個(gè)方面：PUE反映的是機(jī)房的總體能源使用效率;DCE反映的是機(jī)房IT設(shè)備占機(jī)房總能耗的比率。

    PUE反映的是為滿足IT設(shè)備的供電要求,機(jī)房機(jī)房的總供電率，PUE值越小越好，PUE的最小值趨近1。

    DCiE反映IT設(shè)備的能耗占機(jī)房總能耗的比例，DCiE值越大越好，DCiE的最大值趨近1。

    依據(jù)PUE的能效指標(biāo)來衡量，目前中國(guó)在網(wǎng)運(yùn)行的大部分機(jī)房，其PUE值約在2-3之間。根據(jù)最新的產(chǎn)品技術(shù)水平和機(jī)房設(shè)計(jì)水平，PUE值能提高1.6-1.8的水平，而Google則在實(shí)驗(yàn)PUE為1.2的機(jī)房。

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本文標(biāo)題：綠色節(jié)能機(jī)房建設(shè)掌握五大要領(lǐng)

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