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摘 要 通过介绍机房节能建设在笔者部门的成功运用，结合原理和实际数据的比较，让大家对绿色节能有更深刻的认识；同时结合笔者自身经验对机房后期节能改进策略进行了探索。
关键词 机房；绿色；节能；空调；监控系统
中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-093-02
大力开展节能环保工作，对于贯彻落实科学发展观，促进生态文明建设，实施可持续发展具有十分重要的意义。近年来，随着电子政务的快速发展和云计算、物联网等新技术的推广应用，各类数据中心中建设的数量和规模不断增加，机房用电量急剧增加，机房建设和运行节能问题研究已经成为一个重要课题。节能绿色环保是考核数据中心机房建设水平的重要指标之一。采取各种可行的技术措施和管理手段来建设“绿色环保数据中心机房”，越来越受到人们的重视。
据IT行业各大研究机构对数据中心机房的能耗统计表明，中心机房能耗分配情况大概如图所示：IT设备及网络通信设备耗能占51%，空调制冷系统耗能占35%，照明耗能占2.5%，其他损耗占11.5%。因此，数据中心的节能主要从空调、IT设备、网络通信设备、照明等几方面入手。
1 机房建设节能措施的应用
2011年，德州市投资建设了电子政务中心机房。在机房的规划建设中，充分考虑了节能环保的因素，采用了较为先进的技术策略，取得了较好的效果。通过一年多的应用，比传统模式的机房节省电能30%。
1.1 安全节能的配电系统
1.1.1 动力配电系统
为提高机房内各类配电系统的安全性和扩展性，确保正常供电。机房采用2N+1系统供电，双路市电供电；若一路断电，配电系统将通过ATS设备自动切换到另一路供电；如若两路市电全部断电，则由发电机供电。三重保险确保机房设备安全正常运行。市电动力配电系统主要包括：机房精密空调系统、新风系统、市电插座配电系统、市电照明系统等。机房动力配电系统各主要设备设置独立的空气开关控制，不与其他设备交叉，保证供电的安全性。机房内设置配电箱，机房内各回路电缆通过地板下的金属封闭线槽铺设到位。
这样的配电建设保证了电力供给的安全稳定，各支路线采用JDG钢管铺设，最大程度的减少电力传输所消耗的电能，在源头上减少了线路损耗，据统计相比传统设备节约电能可达3%左右。
1.1.2 UPS设备选用
对服务器、网络交换等重要的设备，我们采用2套UPS供电。两套UPS设备为独立的供电回路，每个回路均能满足计算机机柜100%的用电负荷，任何一路空开或者线路故障不影响另一路的正常使用。普通UPS在负载50%左右下负载效率仅可达到80%-90%，会造成能源的巨大浪费，我们选用的UPS在50%的负载下整机效率为95%-96%，在整机效率上比普通UPS提高4%-5%，以我们的200KVA UPS为例，每年将节约电费非常可观：
以200KVA 70%负载计算：140/0.96-140=5.83 KW，140/0.92-140=12.17 KW两者相差6.34 KW，6.34 KW*24*365天*0.8元/度≈4.5W元，即两台UPS设备每年共节约9万元电费，节能的成果是巨大的。
1.2 空调制冷相关节能措施
我们选用的专业的精密空调，具有冷负荷强度高，设备散热量大，散湿量小的特点。空调送风的焓差小、风量大，空气洁净度高，全年运行可靠性高，能够快速节能除湿，对工作环境的温度适应范围大，保证夏季高温和冬季低温时正常工作等特点。
冷热通道的构建将直接影响制冷的效果，如果机柜正面朝向同一方向，后方会吸入前方机柜的热量，制冷效果很差。我们采取了下送风，下回风的策略，两排机柜正面面对面，建立冷通道，强化空调的冷却效率，避免造成冷热混风现象。空调冷风送入计算机机房架空地板，以此作为送风静压箱，经过蜂巢板，送入室内和机柜，被加热后的热空气，通过机柜顶部风扇从上部排出，再经顶棚回风口排出。
而蜂巢板的位置越靠近机柜则制冷效果越好，用下送风，上回风的制冷方式，尽可能的让蜂巢板接近机柜的进气口，尽量让冷空气能进入冷通道中，产生足够的风压，则可以有效率的降温。这样的方式可以大大提高制冷效率，比传统方式节电10%左右。
1.3 服务器和网络设备的选用
数据中心中的耗电大户是各类IT设备，如何选用低能耗的设备至关重要。根据业内节能定律，终端IT设备每节省1 W的电能，可使整体系统节省2.48 W的电能。在IT设备的采购上，我们将电力成本纳入整体采购成本，不只看初期的购置成本，更注重后续的运维成本，尽量选用新型低能耗服务器和网络设备，以降低能耗。另外，尽量选用低电压设备，减少电力转换环节带来的能耗。根据业内节能定律，终端IT设备每节省1 W的电能，可使整体系统节省2.48 W的电能。减少电力旅行，电力转换环节能够极为有效地节省机房能耗。
1.4 机房装修建设节能处理
1）机房内下送风区域地面刷漆防尘处理后贴20 mm橡塑保温板，做保温处理。彩钢板墙面、石膏板墙内均填充50 mm保温玻璃棉。如此，对于机房冬季保温、夏季隔热和防凝露问题的控制具有明显效果，从而达到节能的目的。
2）钢网隔断应用。在机房部分区域内进行了钢网隔断，这样既有利于物理隔断，又有利于冷热通道回风。
1.5 完善的环境监控及远程KVM管理
为了使机房内的设备安全稳定的运行，我们为机房安装了一套完整的环境监控系统。该系统可以实现对机房温湿度、UPS系统、配电系统、空调系统、漏水检测系统、视频监控系统、门禁系统、消防系统、防雷系统的全面监控。所有监控信息均集成到同一系统，通过WEB页面便可随时监控机房状态。当有意外故障发生时，环境监控系统可以通过短信，语音、声光报警等方式，在第一时间通知机房管理人员。 此外我们还采用了纯数字化的KVM系统，实现系统和网络的高可靠管理性，提供绝对安全的使用环境和非常详细的以备日后审计的KVM远程客户端全程操作系统日志和录像，提高管理人员的工作效率的同时提高机房的安全级别，实现机房的无人化、智能化管理。这种数字KVM减少了因操作人员频繁进出机房导致的室内温度升高及冷量流失，同时也能减少机房内的灰尘污染，进一步提升了机房的节能效果。
2 机房运行维护过程中的节能改进措施
虽然机房初期建设已经做了大量节能处理，但在机房运维过程中仍有部分地方可以进一步改进。下面笔者根据实际机房运维经验总结一下，以期进一步降低机房能耗。
1）定时清洁高架地板底层。机房建置完毕，很少会清理高架地板底层，如果高架地板底层有大量灰尘或者泥沙，那么都会透过蜂巢板，吹入IT设备中，容易造成IT设备故障，让IT设备风扇沉积灰尘，降低转速，造成系统温度过高，提高电力输出。定时清理不仅可以保证机房的整洁，延长IT设备使用寿命，减小事故发生概率，同时也有节能的作用。
2）移除高架地板不必要的线路阻碍。如果有太多的网络线或者电源线，则会阻碍空气流动，降低空调制冷效果。
3）定时检查系统负荷量。随着机房设备不断增加，机房管理人员并没有注意到随着负荷量的增加，供配电和制冷的限度达到容量极限。定时检查机房整体效率，确保机房内IT设备用电量、散热量没有达到机房供配电和空调系统的总负荷量，造成小马拉大车，增加用电量的现象。
4）小型化模块机房。大型机房由于机房面积大，容易导致空调冷风送风距离长，远程机柜冷空气进气不足，造成电力浪费。如果将大型机房分割成小型化模块机房，回风距离短，则能够有效降温，减少能耗费用支出。
5）闲置机柜使用挡板。为了避免机柜过密，发生IT设备局部过热现象，许多机房不会将机柜放满，预留一些闲置空间，降低整体机柜散热。如果有闲置机柜，建议用挡板隔开闲置机柜。原理如下：机柜的进气模式是前进后出，那闲置机柜的后方热气会与机柜前面冷风混合，造成混风，降低制冷效率。
6）移除不必要的机柜缆线。如若机柜内光纤线，网线，电源线杂乱排布，则制冷气流必然会受到阻塞，从而影响对设备的散热。因此尽可能排除不必要的缆线，将缆线长度裁剪至合适长度，并将缆线平均分配在机柜两侧则可以有效避免此类问题发生。
7）封闭闲置的机房蜂巢板，避免能耗浪费。
8）定时更换精密空调过滤网。过滤网的堵塞会大大降低空调的送风量，大大降低空调的制冷能力，增大功耗的同时也会对空调压缩机产生巨大负担，导致空调压缩机故障。
9）空调制冷方式的改造。如果随着IT设备的大幅增加，原配空调送风已经达不到制冷要求，则应考虑改造空调制冷方式。如采用独立气道制冷、水冷等。据统计，水冷仅需要传统制冷方式四分之一的能耗。
10）空调温度的设定。根据《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008），机房温度要求设定为23℃±1，但是由于各个机房地域位置的不同，季节的不同，可以稍灵活的根据自己所在机房的情况进行设定，夏天和冬天可以稍有区别，灵活设定温度、湿度，在1℃-2℃范围内变化，达到节能目的。
11）照明设施的改进。虽然照明设施的能耗仅占总能耗的3%左右，但照明设施的改造依然能够有效的节能大量电能。例如采用LED灯具，LED灯具具有节能，高亮度，使用寿命长等众多优点。
以德州市电子政务中心机房为例：
现用的照明设备为节能灯栅，设备数量为34组20 W*3灯具，42组40 W*3灯具，那么年耗电量为（3*20*34+3*40*42）*24*365=62020800 w.h=62020.8度*0.82=50857元。
另考虑到并不是所有灯具24小时照明所以取0.6为实际值，则年照明费用约为30514元。
如果改用LED灯栅，据笔者了解情况20 W节能灯选用8 W LED灯具即可替代，40 W灯具可用18 W LED灯具替代。则可以节约约6成能耗，每年可节约电费30514*0.6=18308元。项目投入据行情了解8 W售价为60元，18 W售价为80元，则投入为60*3*34+80*3*42=16200元。
即使用LED灯具一年即可收回成本。以后每年则可以为财政节约机房电费为18303元。
12）机房管理员要树立节能意识。加强教育，树立机房管理人员的节能意识和良好的节能习惯。杜绝人离开照明设施不关闭，闲置计算机不关闭，不关机房门等不良现象的发生。
3 结束语
通过精心的设计，笔者所在部门中心机房投入运行，供电系统，制冷系统，网络和服务器设备，环境监控系统正常高效运转，数据中心节能效果显著，预计节能效果为25%-30%，节约了大量财政支出，新的一年里我们将以十八大精神为指导，积极探索符合个体机房的运行模式和发展道路，开拓创新，做出更大的贡献。
参考文献
[1]电子信息系统机房设计规范[J].GB50174-2008.
[2]艾默生绿色行动计划网络能源节能措施[J].2010，3.
关键词 机房；绿色；节能；空调；监控系统
中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-093-02
大力开展节能环保工作，对于贯彻落实科学发展观，促进生态文明建设，实施可持续发展具有十分重要的意义。近年来，随着电子政务的快速发展和云计算、物联网等新技术的推广应用，各类数据中心中建设的数量和规模不断增加，机房用电量急剧增加，机房建设和运行节能问题研究已经成为一个重要课题。节能绿色环保是考核数据中心机房建设水平的重要指标之一。采取各种可行的技术措施和管理手段来建设“绿色环保数据中心机房”，越来越受到人们的重视。
据IT行业各大研究机构对数据中心机房的能耗统计表明，中心机房能耗分配情况大概如图所示：IT设备及网络通信设备耗能占51%，空调制冷系统耗能占35%，照明耗能占2.5%，其他损耗占11.5%。因此，数据中心的节能主要从空调、IT设备、网络通信设备、照明等几方面入手。
1 机房建设节能措施的应用
2011年，德州市投资建设了电子政务中心机房。在机房的规划建设中，充分考虑了节能环保的因素，采用了较为先进的技术策略，取得了较好的效果。通过一年多的应用，比传统模式的机房节省电能30%。
1.1 安全节能的配电系统
1.1.1 动力配电系统
为提高机房内各类配电系统的安全性和扩展性，确保正常供电。机房采用2N+1系统供电，双路市电供电；若一路断电，配电系统将通过ATS设备自动切换到另一路供电；如若两路市电全部断电，则由发电机供电。三重保险确保机房设备安全正常运行。市电动力配电系统主要包括：机房精密空调系统、新风系统、市电插座配电系统、市电照明系统等。机房动力配电系统各主要设备设置独立的空气开关控制，不与其他设备交叉，保证供电的安全性。机房内设置配电箱，机房内各回路电缆通过地板下的金属封闭线槽铺设到位。
这样的配电建设保证了电力供给的安全稳定，各支路线采用JDG钢管铺设，最大程度的减少电力传输所消耗的电能，在源头上减少了线路损耗，据统计相比传统设备节约电能可达3%左右。
1.1.2 UPS设备选用
对服务器、网络交换等重要的设备，我们采用2套UPS供电。两套UPS设备为独立的供电回路，每个回路均能满足计算机机柜100%的用电负荷，任何一路空开或者线路故障不影响另一路的正常使用。普通UPS在负载50%左右下负载效率仅可达到80%-90%，会造成能源的巨大浪费，我们选用的UPS在50%的负载下整机效率为95%-96%，在整机效率上比普通UPS提高4%-5%，以我们的200KVA UPS为例，每年将节约电费非常可观：
以200KVA 70%负载计算：140/0.96-140=5.83 KW，140/0.92-140=12.17 KW两者相差6.34 KW，6.34 KW*24*365天*0.8元/度≈4.5W元，即两台UPS设备每年共节约9万元电费，节能的成果是巨大的。
1.2 空调制冷相关节能措施
我们选用的专业的精密空调，具有冷负荷强度高，设备散热量大，散湿量小的特点。空调送风的焓差小、风量大，空气洁净度高，全年运行可靠性高，能够快速节能除湿，对工作环境的温度适应范围大，保证夏季高温和冬季低温时正常工作等特点。
冷热通道的构建将直接影响制冷的效果，如果机柜正面朝向同一方向，后方会吸入前方机柜的热量，制冷效果很差。我们采取了下送风，下回风的策略，两排机柜正面面对面，建立冷通道，强化空调的冷却效率，避免造成冷热混风现象。空调冷风送入计算机机房架空地板，以此作为送风静压箱，经过蜂巢板，送入室内和机柜，被加热后的热空气，通过机柜顶部风扇从上部排出，再经顶棚回风口排出。
而蜂巢板的位置越靠近机柜则制冷效果越好，用下送风，上回风的制冷方式，尽可能的让蜂巢板接近机柜的进气口，尽量让冷空气能进入冷通道中，产生足够的风压，则可以有效率的降温。这样的方式可以大大提高制冷效率，比传统方式节电10%左右。
1.3 服务器和网络设备的选用
数据中心中的耗电大户是各类IT设备，如何选用低能耗的设备至关重要。根据业内节能定律，终端IT设备每节省1 W的电能，可使整体系统节省2.48 W的电能。在IT设备的采购上，我们将电力成本纳入整体采购成本，不只看初期的购置成本，更注重后续的运维成本，尽量选用新型低能耗服务器和网络设备，以降低能耗。另外，尽量选用低电压设备，减少电力转换环节带来的能耗。根据业内节能定律，终端IT设备每节省1 W的电能，可使整体系统节省2.48 W的电能。减少电力旅行，电力转换环节能够极为有效地节省机房能耗。
1.4 机房装修建设节能处理
1）机房内下送风区域地面刷漆防尘处理后贴20 mm橡塑保温板，做保温处理。彩钢板墙面、石膏板墙内均填充50 mm保温玻璃棉。如此，对于机房冬季保温、夏季隔热和防凝露问题的控制具有明显效果，从而达到节能的目的。
2）钢网隔断应用。在机房部分区域内进行了钢网隔断，这样既有利于物理隔断，又有利于冷热通道回风。
1.5 完善的环境监控及远程KVM管理
为了使机房内的设备安全稳定的运行，我们为机房安装了一套完整的环境监控系统。该系统可以实现对机房温湿度、UPS系统、配电系统、空调系统、漏水检测系统、视频监控系统、门禁系统、消防系统、防雷系统的全面监控。所有监控信息均集成到同一系统，通过WEB页面便可随时监控机房状态。当有意外故障发生时，环境监控系统可以通过短信，语音、声光报警等方式，在第一时间通知机房管理人员。 此外我们还采用了纯数字化的KVM系统，实现系统和网络的高可靠管理性，提供绝对安全的使用环境和非常详细的以备日后审计的KVM远程客户端全程操作系统日志和录像，提高管理人员的工作效率的同时提高机房的安全级别，实现机房的无人化、智能化管理。这种数字KVM减少了因操作人员频繁进出机房导致的室内温度升高及冷量流失，同时也能减少机房内的灰尘污染，进一步提升了机房的节能效果。
2 机房运行维护过程中的节能改进措施
虽然机房初期建设已经做了大量节能处理，但在机房运维过程中仍有部分地方可以进一步改进。下面笔者根据实际机房运维经验总结一下，以期进一步降低机房能耗。
1）定时清洁高架地板底层。机房建置完毕，很少会清理高架地板底层，如果高架地板底层有大量灰尘或者泥沙，那么都会透过蜂巢板，吹入IT设备中，容易造成IT设备故障，让IT设备风扇沉积灰尘，降低转速，造成系统温度过高，提高电力输出。定时清理不仅可以保证机房的整洁，延长IT设备使用寿命，减小事故发生概率，同时也有节能的作用。
2）移除高架地板不必要的线路阻碍。如果有太多的网络线或者电源线，则会阻碍空气流动，降低空调制冷效果。
3）定时检查系统负荷量。随着机房设备不断增加，机房管理人员并没有注意到随着负荷量的增加，供配电和制冷的限度达到容量极限。定时检查机房整体效率，确保机房内IT设备用电量、散热量没有达到机房供配电和空调系统的总负荷量，造成小马拉大车，增加用电量的现象。
4）小型化模块机房。大型机房由于机房面积大，容易导致空调冷风送风距离长，远程机柜冷空气进气不足，造成电力浪费。如果将大型机房分割成小型化模块机房，回风距离短，则能够有效降温，减少能耗费用支出。
5）闲置机柜使用挡板。为了避免机柜过密，发生IT设备局部过热现象，许多机房不会将机柜放满，预留一些闲置空间，降低整体机柜散热。如果有闲置机柜，建议用挡板隔开闲置机柜。原理如下：机柜的进气模式是前进后出，那闲置机柜的后方热气会与机柜前面冷风混合，造成混风，降低制冷效率。
6）移除不必要的机柜缆线。如若机柜内光纤线，网线，电源线杂乱排布，则制冷气流必然会受到阻塞，从而影响对设备的散热。因此尽可能排除不必要的缆线，将缆线长度裁剪至合适长度，并将缆线平均分配在机柜两侧则可以有效避免此类问题发生。
7）封闭闲置的机房蜂巢板，避免能耗浪费。
8）定时更换精密空调过滤网。过滤网的堵塞会大大降低空调的送风量，大大降低空调的制冷能力，增大功耗的同时也会对空调压缩机产生巨大负担，导致空调压缩机故障。
9）空调制冷方式的改造。如果随着IT设备的大幅增加，原配空调送风已经达不到制冷要求，则应考虑改造空调制冷方式。如采用独立气道制冷、水冷等。据统计，水冷仅需要传统制冷方式四分之一的能耗。
10）空调温度的设定。根据《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008），机房温度要求设定为23℃±1，但是由于各个机房地域位置的不同，季节的不同，可以稍灵活的根据自己所在机房的情况进行设定，夏天和冬天可以稍有区别，灵活设定温度、湿度，在1℃-2℃范围内变化，达到节能目的。
11）照明设施的改进。虽然照明设施的能耗仅占总能耗的3%左右，但照明设施的改造依然能够有效的节能大量电能。例如采用LED灯具，LED灯具具有节能，高亮度，使用寿命长等众多优点。
以德州市电子政务中心机房为例：
现用的照明设备为节能灯栅，设备数量为34组20 W*3灯具，42组40 W*3灯具，那么年耗电量为（3*20*34+3*40*42）*24*365=62020800 w.h=62020.8度*0.82=50857元。
另考虑到并不是所有灯具24小时照明所以取0.6为实际值，则年照明费用约为30514元。
如果改用LED灯栅，据笔者了解情况20 W节能灯选用8 W LED灯具即可替代，40 W灯具可用18 W LED灯具替代。则可以节约约6成能耗，每年可节约电费30514*0.6=18308元。项目投入据行情了解8 W售价为60元，18 W售价为80元，则投入为60*3*34+80*3*42=16200元。
即使用LED灯具一年即可收回成本。以后每年则可以为财政节约机房电费为18303元。
12）机房管理员要树立节能意识。加强教育，树立机房管理人员的节能意识和良好的节能习惯。杜绝人离开照明设施不关闭，闲置计算机不关闭，不关机房门等不良现象的发生。
3 结束语
通过精心的设计，笔者所在部门中心机房投入运行，供电系统，制冷系统，网络和服务器设备，环境监控系统正常高效运转，数据中心节能效果显著，预计节能效果为25%-30%，节约了大量财政支出，新的一年里我们将以十八大精神为指导，积极探索符合个体机房的运行模式和发展道路，开拓创新，做出更大的贡献。
参考文献
[1]电子信息系统机房设计规范[J].GB50174-2008.
[2]艾默生绿色行动计划网络能源节能措施[J].2010，3.