1、数 据 机 房 及 IDC 机 房 节 能 整 改 指 导意 见I目 录1 适用范围 .12 机房能效分析 .12.1 机房能效定义 .12.2 影响能效的主要因素 .23 机房整改要求 .33.1 机房制冷优化 .33.1.1 冷热通道隔离 .33.1.2 机柜布局要求 .53.1.3 减少冷气损耗 .53.1.4 减少气流阻挡 .63.1.5 分区域制冷控制 .63.1.6 保温隔热改造 .73.2 电源设备整改要求 .73.2.1 提高供电效率 .73.2.2 抑制电源谐波 .73.3 空调设备整改要求 .83.3.1 提高制冷效率 .83.3.2 智能控制 .83.4 节能管理整改要求
2、 .83.4.1 开启节能运行模式 .93.4.2 开展环境和能耗测量和评估 .93.4.3 放宽机房温度范围 .93.4.4 机房照明管理 .9附录 A 机房规范性引用文件 .10附录 B 送风方式 .10附录 C 定制机柜结构示意图 .1311 编制背景按照公司领导生产分析会的要求，总部计划部统一部署，总结现有机房改造成 IDC 机房的成功经验，形成一套标准化的传统机房改造方案。并按照节电、节水的要求，组织对现有 IDC 机房单位能耗进行比较分析，对单位能耗高于全网平均水平的要督促限期整改。总部计划建设部和研究院在各省公司反馈的机房能效现状的基础上（计通 2011 207 号，关于调查数据
3、机房能效现状的通知） ，对总计 432 个自用数据机房和 57 个 IDC 机房（以下统称“机房” ）的能耗现状进行了统计、分析，并筛选出了需要各省公司进行整改的机房列表。本指导意见对影响现有机房能效的主要因素进行分析，并提出有针对性的整改技术和措施，供各省公司在机房改造中参考实施。各省公司在机房改造实施中，应同时遵守附录 A 中的规范引用文件。2 机房能效分析2.1 机房能效评价指标机房采用国内外机房普遍认可的 PUE（Power Usage Effectiveness，能源利用效率）作为能效评价指标。PUE 的计算公式如下：PUE = 机房总耗电/主设备耗电其中：（1）机房总耗电是维持机房
4、正常运行的所有耗电（如果某个数据中心所在的建筑同时作为办公等其它用途，则办公所消耗的电力不应包括在总体设施耗电之内），包括主设备、空调和供电系统的耗电；（2）主设备耗电则包括各类服务器、存储和网络设备的耗电。根据定义可以知道，PUE 的物理意义是机房消耗的总的电力中，有多少真正用在了主设备中。降低机房 PUE 的主要途径，是减少供电损耗和机房制冷所需要耗费的电力。PUE 的具体测量点、测量周期等要求，可参考中国移动机房整体能效评估标准。22.2 影响能效的主要因素经过对中国移动数据机房和 IDC 机房的现网能效数据分析，影响机房能效的主要因素如下：（1） 机房利用率当机房利用率较低时，机房内主
5、设备实际使用供电、制冷能力占机房设计能力的比例较低。此时 UPS 等供电设备转换效率较低，空调冷气资源浪费比较严重，因此导致 PUE 值偏高。全国自用数据机房的平均 PUE 值随机房实测机架功率密度的变化情况如下表所示。实测机架功率密度 PUE 平均值0.5KW/机架 4.750.5-1KW/机架 2.651-2KW/机架 2.382-3KW/机架 2.19（2） 空调系统类型当机房采用风冷空调和冷冻水冷空调等不同类型空调系统时，对机房 PUE值影响较大。根据粗略统计，全国自用数据机房中采用风冷空调的机房 PUE 平均值约为2.92，而采用冷冻水冷空调的机房 PUE 平均值为 2.49，而采用
6、双冷源的机房PUE 平均值为 1.98。（3） 送风方式当机房采用上送风、下送风等不同送风方式，也对机房 PUE 值产生影响。根据粗略统计，全国自用数据机房中采用风管/风帽上送风的机房 PUE 平均值约为 2.89，采用地板下送风方式的机房 PUE 平均值为 2.73，而采用精确送风方式的机房 PUE 平均值约为 1.84。（4） 能耗管理水平调研数据显示，目前能够进行机房能耗分项测量（主设备、空调等） 、以及使用能耗管理系统的机房，其 PUE 值也相应较低。对于能否进行能耗分析测量，给予明确肯定自用数据机房，其 PUE 平均值约为 2.44，而明确否定的 PUE 平均值约为 2.96。究其原
7、因，可能因为具备能耗测量手段的机房相对较新、更重3视能耗情况以及能够及时发现机房能效存在的问题。3 机房整改要求为提升机房能效，一方面需要提高机房利用率，另一方面也需要从以下多个方面多机房进行节能改造。3.1 机房制冷优化机房制冷优化的核心是优化气流管理，加强机房空调送回风气流组织优化，最大限度地减小或者消除机房内的冷热空气混合，即按照“冷热通道分离”的原则进行改造。3.1.1 冷热通道隔离机房设计中的走线和送风方式经过了不同的发展阶段，目前机房一般推荐采用“上走线、下送风”方式，其典型方案如图1 所示，相邻两排设备机架的摆放方向为“面对面、背靠背”，自然形成相互间隔的冷热通道。冷空气从开孔地
8、板进入冷通道，设备采用“正面进背面出”的方式通风，热空气再从热通道回到空调回风口。这种方式既能有效避免冷热空气混合，也利用了热空气较轻自然上浮的物理特性，形成了合理的气流分布，有利于提高冷却效率。图1 通过设备摆放方向实现冷热通道隔离机房内冷热通道隔离主要通过机柜朝向和送风方式等方面实现。根据机房的情况不同，机房内除架空地板下送风以外，还有风管上送风等其它送风方式4（见附录1）。合理的送风方式应该高效的将冷气输送到需要冷却的设备，并尽量避免冷热空气的混合。为实现冷热通道隔离，机房应按下列要求进行整改：（1）有条件的机房，应改造为“面对面、背靠背”的设备布局，形成相互隔离的冷热通道。 当机房内有
9、架空地板时，一般可采用架空地板下送风（方式二）；如果机房内通道间距较大，希望进一步封闭冷通道并对送风量进行精细控制，可以通过改造机柜实现自带冷风通道方式的架空地板下送风（方式三）；如果机房顶部空间允许，想进一步提高回风效率，可考虑加装回风吊顶和风管（方式四）； 当机房无架空地板，只能采用上送风方式时，应将送风管（或风帽）与机柜冷通道对齐，必要时可将机柜冷风通过送风支管和连接软管直接引入各个机柜内，实现冷通道完全封闭的精确送风方式（方式一）。（2）如果现有机房无法改造为“面对面、背靠背”的设备布局，应尽量采取密闭冷通道方式进行冷却。 当机房内有架空地板时，建议尽量改造机柜实现自带冷风通道方式的架
10、空地板下送风（方式三），必要时可考虑加装回风吊顶和风管（方式四）； 当机房内无架空地板时，应尽量改造为将机柜冷风通过送风支管和连接软管直接引入各个机柜内，实现冷通道完全封闭的精确送风方式（方式一）。3.1.2 机柜布局要求同一性质的机房应选择进排风结构相同的机柜，优选“前进后出、水平通风”方式。若为综合性机房，应按列布置相同进排风结构的工艺机柜，特殊进排风方式的设备，应单独按列安装。对于高功率设备机柜，为防止机房出现局部过热现象，机柜应尽可能分散布置，同时空调送风应满足机柜所需风量。采用下送风方式时，对于机柜内功耗特别大的设备，应尽量将其置于机架的中下部。5机柜应应尽量摆放在形状方正的机房内，
11、尽量避免三角、半圆等容易出现死角区域的机房形状。如果机房中存在死角区域，应采用隔断将其隔出，或者避免在此位置摆放大功率设备，以避免由于制冷空气循环不畅而出现局部过热。3.1.3 减少冷气损耗减少冷气损耗是指采取措施避免冷空气未冷却设备而直接散失在环境中。冷气的散失主要通过以下途径： 冷空气静压箱或传输通道中出现了不应出现的开口，例如架空地板的接缝、机柜底部或密闭风管连接处、楼面、墙面的进出线孔洞等 开孔地板出现在热通道； 机柜内未安装设备的位置； 冷通道两侧及顶部。机房应该检查是否出现冷气散失的情况并及时进行处理，例如采用堵塞缝隙或隔热防护等方式消除泄漏，防排烟机（或管道）应在吸风口和外面出风
12、口均安装单向风阀（活动百叶）。机架无设备位置须加装挡风盲板，必要时甚至可封闭冷通道。不使用挡板的气流情况 使用挡板的气流情况挡风盲板图2 安装挡风盲板3.1.4 减少气流阻挡减少气流阻挡是指在机房气流流经的路径上，避免由于任何原因的阻挡导致气流不畅，影响冷却效果。6机房需确保气流传输过程中不出现不必要的阻挡，包括：（1）如果采用下走线方式，应清理架空地板下线缆，主线缆走向应与机架通道平行，减少阻挡；（2）如果采用上走线方式，列走线架应与机架通道方向平行；主走线架高度应避开空调回风口高度。（3）空调与热通道对齐，并可适当升高回风口；（4）确保提高机柜自身吸排风通道通畅，如果有机柜门，确保开孔率不
13、低于60% 。设备风扇等部件设有过滤网时，机柜门建议不再设置除尘网。3.1.5 分区域制冷控制冷空气应用于确实需要冷却的设备，当机房装机率较低，或者不同区域设备功率密度相差较大时，机房应能够采取措施实现分区制冷，减少对未安装设备区域的冷气输送。机房可采取的措施包括但不限于关闭部分空调、改变部分地板开孔大小、对送风量进行精确控制等。3.1.6 保温隔热改造在平均气温较高的地区，建筑物中用于机房的房间的墙面、门窗及地面必须采取额外的保温隔热措施，通过在机房四周墙面及屋面上增设保温层及隔热措施的方法，加强墙体、屋面的保温隔热性能，防止热桥产生。机房需提高门窗密闭性，以减少空气渗透传输热量。机房区域应
14、尽量采用无窗密闭护围，以避免和减少进入室内的太阳辐射以及窗或透明幕墙的温差传热；当必须设置窗户时，应采用隔热断桥铝合金门窗，同时配置三玻中空玻璃或Low-E中空玻璃，并安装挡光窗帘或活动隔板。空调室外机应进行保温隔热处理，如外机应避开阳光等。如果机房外墙朝向南、西等日照较充足的方向，应辅助采用遮阳设施(外遮阳、内遮阳等) 来减少太阳辐射量。73.2 电源设备整改要求3.2.1 提高供电效率供电设备效率定义为其输出功率与输入功率的比值。供电设备效率越高，则在相同情况下在供电设备中发生的电能损耗越小。机房应选择供电效率更高的电源设备，由于UPS等供电设备在负载较低时效率较差，因此应在保证供电冗余的
15、前提下，减少UPS设备数量以提高单台UPS设备的负载，或者在系统负载率较低时，采用模块式UPS 并启用模块休眠的节能功能。有条件的机房，可尝试采用直流供电以减少UPS交直流转换的电能损失。3.2.2 抑制电源谐波谐波是由于供电系统中的非线性负载引起的一种物理现象，谐波的存在将降低电能的生产、传输和利用的效率，甚至影响设备的正常使用。机房应按照相关规范，采取合理的谐波抑制措施，有效降低谐波对供电效率的影响。可在二级低压配电系统进线端处宜设置分区谐波治理设备，总电流谐波含量宜控制在5 以内。3.3 空调设备整改要求3.3.1 提高制冷效率机房专用空调机组制冷系统主要冷却形式有风冷式、水冷式，或者风
16、冷与水冷相结合的双冷源系统等。其中水冷式或双冷源系统还可以比较方便的切换为使用室外冷水或冷空气进行冷却。为提高空调制冷效率，各种空调系统要因地制宜地尽量利用室外自然冷源进行制冷，降低空调系统的制冷能耗。旧有机房以风冷式居多，但制冷效率较低，有条件的机房，可考虑对原有风冷空调进行改造： 无条件设置室外机平台且冬季温度高于0的地区，宜选用水冷冷却方式，冬季温度低于0 的地区可采用乙二醇冷却方式，冬季温度低于85的地区可采用氟泵机组； 全年具备提供冷冻水条件的机房可采用冷冻水方式； 在室外温度达到或低于机房温度需求时,还可以考虑直接利用室外新风进行冷却。机房如果采用新风系统，需要加装过滤器和节能加湿
17、器，使引入新风符合通信机房洁净度和湿度要求。在空调改造时，应充分论证空调系统改造的可行性、对投资和维护的影响，以及冬季防冻等问题，因地制宜地进行。对于只能采用风冷空调的情况，可增加空调室外机工作环境改造（如雾化喷淋）、纳米喷涂改造（或室外机散热片清洗等工作）以提高制冷效率。3.3.2 机房群控空调系统智能控制：当机房内专用空调机组数量较多时（N6台），应通过空调机组群控软件，实现对空调系统的节能控制，监测主设备的实时散热量，动态调节空调的制冷量，精确控制空调开启与关闭的数量，使空调始终处于合理的最佳工作状态，节约空调能源消耗，延长空调压缩机使用寿命。3.4 节能管理整改要求节能运行管理是在机房运行、维护过程中，通过有效的管理和简单的日常操作促进机房的节能，其目的是引导机房建立面向节能运行的管理制度，使机房运行管理人员树立节能降耗的观念，并将具体的措施贯彻到机房日常运行管理中。3.4.1 开启节能运行模式节能运行模式是服务器、空调等设备内置的一种低负载情况下自动以较低功率运行的工作模式，采用的措施包括降低CPU主频，降低风扇转速和停止部门组件运行等等。IT设备管理人员和机房运行管理人员必须确保主设备、空调的节能运行模式被开启。
