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TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdIDC机房能耗节投资分析及节能解决方案北京拓迅科技有限公司2010-8-24TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：2/21目录1.IDC机房能耗分析与节能技术...........................................................................................31.1、IDC能耗分析.............................................................................................................31.2、节能技术分析.............................................................................................................52.智能风冷系统解决方案.............................................................................................................62.1、方案概述....................................................................................................................62.2、工作原理....................................................................................................................72.3、产品介绍....................................................................................................................92.4、优势与特色...............................................................................................................103.投资与案例分析......................................................................................................................133.1、投资项目说明...........................................................................................................133.2、大兴信息中心机房改造投资分析..............................................................................143.3、铜牛IDC机房改造投资分析分析.............................................................................163.4、中国计算所机房改造投资分析..................................................................................183.5、赛尔网络机房改造投资分析.....................................................................................20TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：3/211.IDC机房能耗分析与节能技术随着电子信息系统机房IT设备高度的集成化，其能源效率偏差以及机房散热量日渐增高的现象开始受到了各界强烈关注。伴随着我国低碳经济的到来，各个行业针对节能减排的需求与日俱增，对于各数据中心机房尤其突出，如何在业务量不断增加的情况在下，能够更有效的降低能耗成为我们研究的一个课题。1.1、IDC能耗分析1.1、1.能耗的评比标准—PUE（PowerUsageEffectiveness）基准是2，越接近1表明能效水平越好，既意味着单位能耗使用在业务上的效率越高。据有关方面统计，我国现运行的机房PUE值多数是在3.0以上，远超出能效逻辑所阐述的标准机房基准数值。这表明现有机房的能量约有60~70%都消耗到空调冷却设施上了。而Google美国公司的数据中心PUE年平均值可以达到1.21，美国Hp的新一代数据中心体验中心机房夏季PUE值可以达到1.6~1.7。足以见到我们的数据中心机房之能源利用效率与世界水平的差异程度。TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：4/211.1、2.IDC标准能耗分配图现有机房多数能耗分配状况标准机房能耗分配IT设备及网络通信设备：30%IT设备及网络通信设备：50%空调的通风及加湿系统：14%空调的通风及加湿系统：12%空调的制冷系统：36%空调的制冷系统：25%变压器/UPS供电系统：18%变压器/UPS供电系统：10%照明设施：2%照明设施：3%据美国电力转换公司最近的统计数据显示，数据中心的冷却成本大约占总能源账单的50%。根据国际正常运行时间协会UptimeInstitute的统计，由于数据中心机房内气流不适当，用于冷却的冷空气有60%都浪费了；数据中心的过度冷却（overcooling）差不多达到实际需求的2倍，目前多数IDC机房存在过度冷却问题，相应的机房空调机组耗能也比设计工况增加耗电50%以上，最终造成机房居高不下的高额运行费用。TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：5/21故此—如何优化数据中心冷却是排在第一位的最有价值的绿色计划！1.2、节能技术分析1.2、1.节能技术的原则针对现有机房的节能改造，要充分考虑到如何利用现有资源，而非全面替换的原则，达到最好的能耗利用率，即提高PUE值。并且要考虑投资回报率和长远投资保护。1.2、2.节能技术的基本方法通过上节的数据分析，我们不难得出提高现有机房的能耗利用率主要在于如何解决如下两个方面问题：为了解决机房局部热点，提高制冷量，所造成的机房过度冷却，导致制冷能耗的增加与浪费由于运行负载率过低，从而造成电源整体效率降低，带来了供电系统的电能损耗增加。解决附载率过低的问题，相对较为复杂，且各地情况不同，不易解决。另外从整体能耗分析得出，此部分损耗并非最大的部分。如何提高制冷效率，有效避免机房过渡冷却的问题是比较实际可行的，这将是我们关注的重点，并提出相应的解决方案。采取方式：方法一：更换现有高能耗制冷系统，采用更为先进的高效制冷系统。方法二：利用现有制冷系统，针对热点进行定点冷却，降低整体冷却系统的能耗。上述两种发法，不难看出第一种工程浩大、投资过高、收效未必理想，故我TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：6/21们将在重点放在第二种方法上，下述章节将就此方案进行讨论。2.智能风冷系统解决方案由于现代电子信息系统机房中的空调负荷主要来自于计算机主机设备、外部辅助设备的发热量，其大约占到机房空调总负荷的80~97%；而在服务器、存储、网络等主设备中服务器的份额又大约占到设备散热量的80%。所以随着服务器集成密度的持续增高，服务器机柜设备区就成为了机房内主要的热岛区域。如何解决好这些热岛区域的冷却散热系统成为我们研究的课题。2.1、方案概述从机房基础架构而言，电子信息系统机房新的国家标准《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定：当机柜或机架高度大于1.8m、设备热密度大、设备发热量大的电子信息系统机房宜采用下送风空调系统。而下送风空调系统机房建设物理环境的具体架构是将抗静电活动地板下空间作为空调系统的送风静压箱，空调机组由通风地板向机柜、设备等热负荷送风。可是机房内空调冷却系统的送风按照流体力学伯努利原理所陈述的气流特性——“风速大的压力小”，受此特性制约的空气流会呈现靠近空调机组的通风地板出风量较小；又由于机房空调系统的靠近空调机组的前部通风地板已然输送出了一定的风量，后部的通风地板的送风量即会显现有所减少；而到了地板末端又会因为伯努利原理‘风速小的压力大’之特性，导致地板下送风风压的增加，使得此区域内的通风地板输送风量却增大了；因为现有数据中心机房面积为了规模效应而愈TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：7/21建越大，一般安置的机房空调机组的方式是临近机房四周墙壁包围着IT主设备送风冷却，由此会出现在抗静电地板下产生风压相抵、通风地板送风量减小的现象。从以上分析可见将抗静电活动地板作为空调系统送风静压箱进行设计时，其参数选定的误差可能会很大，导致机房投入运行时各个区域通风地板实际送风量的差异会十分明显、各块截然不同。现有的机房架构最终让区域里高热密度设备负荷的散热状况日渐恶化，主设备运行的安全性、可靠性及机房整体能耗表现得差强人意下图表示了机房中的热岛效应，传统冷却方式是提高制冷量，造成机房过冷的环境，以解决此问题，从而造成能耗的浪费。2.2、工作原理针对上述数据中心机房能效现状，我们提出具体的解决方案是：首先，通过对整个数据中心的红外温度热场分布以及气流流动情况，准确找出TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：8/21问题点以便用来改善数据中心的热效率。帮助用户建立他们数据中心精确的模型，提出数据中心地板室温以及返回天花板静压模型的能力，在温度调节设置时从4个CRAC边界条件中选择设定，并通过CFD方法能够得到流动和热传递的耦合解，用以正确说明气体流动和热的交换；根据得到的PDU具体热负荷来提供数据中心的详细分析报告。其次，在送回风不畅的机房区域施行将原先的通风地板更换为智能风冷设备，以辅助下送风机房空调的送风效果。由于现有电子信息系统机房的气流组织现状十分复杂，导致主机房高热密度负荷不能及时被空调机组所冷却，所以须在主机房高负荷服务器机柜前方更换专用的智能风冷设备（智能风冷设备送风量可高达4000m3/h、送风风压达65Pa，可提供约25kw的制冷量，能满足现有刀片服务器等高热密度负荷满配、满载运行的微环境需求工况）；还可通过集约探测分布式群控智能风冷设备，高效节能整体地解决机房服务器机柜冷却难题。进而，再通过上述控制系统的上位机平台实行调整机房空调的温湿度设置参数，使之设定在20~25℃/40~55%Rh的合理范围内，让机房空调机组系统达到既满足机房设备冷却所需；又避免出现机房过度冷却的效果。在应用以上步骤的前提下；再对机房空调系统采用联控运行的模式，以达到最优散热效果的情况以及避免出现空调机组功效抵消的状况；最终可以实现提高数据中心的能源利用效率、节约机房散热之冷却系统的电耗。经优化改造后的机房其PUE值类比可达到Hp公司的动态智能散热解决方案(DynamicSmartCooling)之降低数据中心散热成本40%的同级别水平。TainetCommunicationsSystemCorp.,LtdPage：9/212.3、产品介绍本项应用技术所采用的智能风冷设备样式如上图所示配用了红外探测控制可调速风冷系统，结合一体化强化全钢防静电地板（每块地板承重均布负荷140