节能技术在数据中心规划设计阶段的应用研究
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摘要：在数据中心规划设计阶段应用节能技术既是现代化数据中心建设的内在要求，也是践行绿色发展理念的重要体现。节能技术作为一种以节约能源为主要目的的技术类型，其应用并非一件易事，需要通过深入的研究和积极的探索加以逐步开展。而为了更好地推动节能技术在数据中心规划设计阶段的应用，就需要从为什么应用和如何应用的视角出发进行实际分析，探寻更好的数据中心规划设计思路和方法。文章在深入分析數据中心规划设计阶段应用节能技术必要性的基础上，就当前应用的主要技术及应用的实际情况等进行详细分析，以丰富节能技术的应用途径和效果。
关键词：节能技术;数据中心;规划设计;应用
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）20-0294-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
随着近年来大数据、人工智能、云计算等信息技术的快速发展和深度应用，数据中心建设的重要性越来越凸显，也成为影响市场主体发展的重要竞争力因素。互联网数据中心2017年估算的数据显示，在IT行业中，能源消耗成本已经达到了其硬件采购成本的25%，而与此同时，数据的数量却以52%的复合年均增长率不断攀升，这说明在扩大数据中心建设规模和数量同时，还要对节能降耗的问题进行必要且充分的考虑以保证数据中心运行效益的持续提升。为了实现节能降耗的目标，除了要选择使用性能好、能耗低的设备以外，还要在规划设计阶段进行统筹的考虑分析，将先进的节能技术应用到实际的规划设计中，确保数据中心规划符合节能、持续、高效的标准。
1 数据中心规划设计阶段应用节能技术的必要性
智能手机使用率、物联网采用率以及大数据分析领域的快速发展，数据中心的规模和数量发生了明显的增长，随之而来的各种成本的增加，使得成本成为数据中心规划设计过程中重点考虑的因素。而在数据中心增加的成本中，能源成本是基础且可控的部分，即通过一些节能技术的应用可以降低数据中心运行中的能耗，从而减少成本，提升数据中心的综合效益。在数据中心规划设计阶段，节能技术应用的必要性集中体现在以下几方面。
1.1应用节能技术是数据中心资源持续利用的内在要求
大数据理念的深入发展使得各领域对于数据处理的需求呈现出了明显的增长，而为了满足需要，企业主体不得不扩大原有的数据中心规模或者建设新的数据中心来增强数据处理的实际能力。而对于企业来说，其投入更多资源到数据中心建设的目的除了满足当前的需要以外，还兼顾未来业务发展的需要，这就使得对数据中心持续发展的要求有了明显的提高。在这样的情况下，对数据中心规划设计阶段进行必要的节能技术应用指导和干预可以以持续发展的视角出发对数据中心资源的配置、利用进行科学、全面的分析把握，从而保证投入的大量资源能够长期持续地发挥作用。
1.2应用节能技术是适应降低数据处理成本要求的有效方式
大量数据的呈现虽然丰富了决策主体决策的信息资源，使其通过数据的深入分析来掌握发展背后的规律，但这也增加了数据中心处理能力的要求。而数据处理能力的高低与数据中心设备的性能密切相关，要想获得强大的数据处理能力，就需要投入更高的成本来更新设备，最终会增加整体的运行成本。因此，对于企业等主体来说，数据中心建设和运行中增加的设备成本需要通过能耗的降低等方式加以抵消，从而确保数据处理成本的尽可能降低。在降低数据中心的能耗过程中，节能技术的应用是科学并且十分有效的途径，在规划设计阶段，将一些节能的技术、方法融入到数据中心之中，可以为数据处理成本的降低提供强有力的支撑。
1.3应用节能技术是提升数据中心竞争力的重要途径
在大数据背景下，数据处理能力是影响企业等市场主体综合发展实力的重要因素，也是制约企业业务拓展和能力深化的关键所在。在数据中心规划设计过程中，除了要考虑当前和未来发展的实际需要以外，还要从行业或者领域竞争力的视角出发来探索更高效的方案，赋予数据中心更强的竞争力。节能技术在数据中心规划设计阶段的应用不仅可以满足企业目前阶段发展的实际要求，同时也在成本、技术等方面领先与竞争对手，从而获得更强大的竞争优势，为其进行业务或者发展的赶超提供绝对性的优势。同时，节能技术应用所节能的成本可以用来支持企业更先进技术的开发，确保数据中心发展的持续性、稳定性。
2 节能技术在数据中心规划设计阶段的具体应用
数据中心规划设计是一项实务性的内容，既要考虑规划设计的必要性，还要投入更多的资源到规划设计内容的可行性，即设计结果是否适应当前发展的实际情况。就目前数据中心规划设计阶段节能技术应用的实际情况来看，主要可以归纳为以下几点。
2.1氟泵技术在数据中心规划中的应用
氟泵技术是通过氟泵节能空调来应用的一种节能技术。一般的氟泵节能空调主要有氟泵、管路阀门等构成，该类空调主要分为双氟泵机组和单扶系统氟泵机组，氟泵机组主要采用专用型机组或改装后的风冷型机房空调机。常见的空调制冷循环模式主要有压缩式制冷循环和氟泵制冷循。
氟泵的运行原理主要有压缩机模式和节能模式两种。压缩机模式是指当室外的环境温度高于室内环境温度时，压缩机系统会正常运行，氟泵系统则会停止运行。而在节能模式中，当室外环境温度较高，并且达到系统控制的设定点时，压缩机会停止工作，氟泵会启动。此时，蒸发器中与室内空气换热后的制冷剂直接进入风冷冷凝器与室外冷源进行换热，最终冷却为液态的制冷剂在氟泵的作用下克服管阻，回到蒸发器继续换热，从而达到节能的效果。
氟泵技术在数据中心中的应用不仅能够提升空调节能的效果，还能对氟泵运行的能效进行统计，使空调设备的维护变得更加便捷，并且还可以保持机房整体洁净度的良好。当然，在数据中心规划设计过程中，氟泵技术的应用要注意解决诸如避免压缩机故障、实现压缩机与氟泵的良好等一系列的技术问题。 实践应用表明，制冷量大的氟泵空调的节能效果更明显，但这并不是说要尽可能选择制冷量大的氟泵空调，而是要科学合理地分配好氟泵节能空调在整个机房空调系统中所占的比例，根据数据中心机房热量的大小预测来决定氟泵空调的使用情况。
2.2空气侧技术在數据中心规划中的应用
对于数据中心的能耗来说，其中不小一部分是来源于制冷效果的实现，而采用空气侧技术来实现降温制冷的效果可以将制冷成本降低最低。空气侧制冷作为与热水侧制冷效果同样好的制冷技术，在数据中心规划设计中的应用较为普遍。
相较于其他制冷方式而言，空气侧制冷只涉及空气的流动性，不需要液体等介质的介入，这就有效地降低了能耗。目前空气侧技术应用比较成熟的是新风节能技术，基于该技术基础上形成的新风节能系统主要以室外温度低于25℃的自然空气为冷源，采用智能控制和温湿度传感技术来实现制冷功能的切换，即党室外空气温度低于室内温度设定值时，通过系统来只换机房内的热量，实现降温散热的效果。一般而言，新风节能系统主要由中央控制器、进风装置、过滤装置、排风装置、加湿装置、环境监测传感器和其他装置构成，其中的环境监测器主要用于测量数据中心机房内外的温度和湿度，并将这些监测数据传输给中央控制器，供做出相关的判断和决策。
当然，空气侧技术的应用也面临一系列的技术性难题，其中最主要的就是如何保证空气质量的良好，即避免大量空气流通可能带来的数据中心的污染问题。因此，在空气侧技术的应用过程中，需要在选址和空气质量监测与改善等方面多加关注，通过优质的空气和强大的空气过滤处理措施来保证数据中心中流通的空气的质量。
2.3水侧技术在数据中心规划中的应用
水侧技术是指数据中心运行过程中的冷水资源进行回收利用以达到制冷效果的方式。在数据中心运行过程中，过多的冷水资源会影响到节能系统的运行状况和效果，使得数据中心内部的温度可以保持在适宜的标准上，而这些冷水资源的合理利用是保证节能、高效的重要前提。
在数据中心规划过程中，会对数据中心运行过程中的冷水资源的温度调控进行预测，以保证所设计出的方案中的全部冷水系统都能够在数据中心的合理控制下运行，从而达成节能的效果。
水侧技术的应用需要注意两点问题：一是在完成冷水资源的初步获取后，要对室外环境的温度进行的监测，使水温的变化趋势适应系统运行的要求，为系统整体的运行提供有效的保障;而是在冷水机组对空气资源进行处理中，要保证数据中心运作的处理器应用更加符合实际要求，提升冷水循环技术的使用效果。
2.4服务器节能技术在数据中心规划中的应用
服务器节能技术是围绕数据中心中的服务器进行的节能设置。首先，使用动态调节机制来解决处理器的能耗。在整个服务器能耗中，处理器能耗是重要的组成部分，处理器的能耗有静态能耗和动态能耗两部分，其中动态能耗与时钟频率和电压均成正比的关系，可以通过改变频率和电压等变量的系数来动态地对处理器的能耗进行调节。其次，使用服务器冷却技术，通过提高服务器的散热效率来降低数据中心机房冷却系统的能耗和成本，这种技术主要是借助温度的降低来提高服务器部件的工作性能，使服务器的运行更加高效、节能。
3 结语
在进行数据中心规划设计过程中，除了要考虑实际的功能要求以外，还要将符合节能要求作为一项重要的设计原则，使用各种有效的节能技术来提升数据中心规划设计的合理性。从目标实现的角度来看，节能技术在数据中心建设中的应用需要遵循科学、规律和有效的准则，在深入了解数据中心运行实际情况的同时合理地使用先进技术，提升数据中心节能的效果。
参考文献：
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[4] 陈海东.氟泵节能空调的节能技术和效果分析[J]. 邮电设计技术，2014（12）：83-86.
【通联编辑：光文玲】
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