信息技术 | 红河供电局着力打造智能化绿色信息机房
本文作者：张媛琳、杨永建
随着电子信息系统机房IT设备高密度的集成化，解决设备散热及机房散热量日渐趋高的现象开始受到了各界强烈关注。研究显示，IT/电信目前相关的碳排放已经成为最大的温室气体排放源之一，由此一年产生的碳排放约为8.6亿吨，且该领域的排放势头还在随着全球对计算、数据存储和通信技术需求的增长快速上升。即使人们大力提高设备、机房结构等装置和数据中心的能效，到2020年，全球IT相关碳排放也将达到15.4亿吨。所以越来越多的人开始关注绿色机房的建设。
红河供电局地处云南省东南部的蒙自市，周边无大型产矿企业，空气污染相对较小，地势开阔，风力资源丰富。蒙自属亚热带季风气候区，年均气温18.6℃，年均降雨815.8毫米，全年无霜期337天，年均日照2234小时,全年温度0-17℃达到2879小时，17-24℃达到4293小时，24℃以下总计达到7172小时，即299天,占全年总时间的82%，室外温度低于15℃的时间超过全年1/3，年平均相对湿度74%。得天独厚的自然条件为实现机房环境调节、节能减排提供了有力保障。
通过前期调研及分析，红河供电局绿色机房最终选用了全新风+蒸发制冷的方案，同时将新风蒸发制冷系统、照明控制、环境监控等通过“绿色机房智能控制系统”管理起来，便于集中监控和管理，以达到建设PUE值<1.6的安全、可靠、技术先进、实用、易于管理的绿色机房。机房应用的主要节能措施如下：
节能举措一：新风蒸发制冷系统
根据分析蒙自近50年的气象数据，全年温度24度以下总计达到7172小时，即299天,理论情况下可使用自然风冷。
该系统主要由导风口、过滤层、湿膜加湿器、送风口、排风口、回风口组成。由导风口吸入自然风；过滤层净化自然风；湿膜加湿器进一步净化、降温、加湿；排风口在主机房热通道气压过大时，直接将热气流排除；回风口在冷通道内气流温度过低时，将热气流回馈系统进行温度补偿。
该系统可理解为拆除了压缩机和加热器的空调。研究表明，压缩机的能耗占到了空调能耗的70%，而空调的能耗占机房能耗的40%-50%，故而该系统的应用能够很大程度上达到节能降耗的目的。
节能举措二：冷通道封闭
一般的机房制冷，是对整个主机房空间内的物体进行制冷（包括主设备、机柜、热通道的气体等）。然而机房制冷主要是让主设备处于一个高效、安全、稳定的温湿度环境，由此可见对于主机房的制冷只用保证对主设备制冷即可。
红河供电局将绿色机房四列机柜布置成两两相对，形成两个冷通道、三个热通道。制冷气流通过封闭的冷通道，对机柜内的主设备冷却后形成热气流，直接排出主机房或补偿制冷气流，达到降低制冷损耗的目的。
节能举措三：机房智能控制系统
虽然蒙自全年温度24度以下总计达到7172小时，但在这些统计气温数据内也包括气温低于10度以下的情况，此外还存在高于24度的情况。每年5-9月的雨季，湿度特别高，这些天气条件下，机房也需要精密空调进行调节。
根据分析遍布整个机房的120多个传感器采集的环境数据，机房智能控制系统能实现对精密空调与新风蒸发制冷系统的切换、启停以及湿膜加湿器的水量控制，实现对新风蒸发制冷系统每一台EC风机的启停、转速以及排风口、回风口的启停、流量调节，尽量做到适度制冷，避免出现过度冷却。
节能举措四：机柜封堵
据美国电力转换公司统计数据显示，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。这其中包括通过机柜剩余空间和主设备间的安装间隙，形成的热气体回流造成的制冷气流损失。
红河供电局绿色机房的主设备安装间隙多为1U和2U，对这些间隙用1U或2U盲板封堵，机柜剩余空间也用盲板进行封堵，尽量降低热气体回流至冷通道。
节能举措五：装饰材料
机房装饰材料造成制冷气流损耗的原因主要有两方面，一是地板传热，特别是采用下送风方式时静压箱的箱壁和地板；二是机房外部热源传入机房。
针对以上两个传热点，红河供电局绿色机房主要采用以下技术手段降低制冷气流损耗：一是在地面采用橡塑保温棉+镀锌铁皮做保温处理；二是主机房四周采用轻钢龙骨埃特板隔断，此隔断地板下及吊顶上均采用双面埃特板封堵，内填防火、吸音、保温的玻璃棉，从而最大限度减少制冷能量损失。
节能举措六：模块化UPS系统
据统计，我国现行机房，UPS能耗占机房整体能耗的18%。因而选用高效率的UPS，也能有效降低机房的整体能耗。模块化UPS适用边成长边投资，只要UPS扩容框架选定，以后机房可以很方便地在选定框架范围内根据机房的设备负荷随时增加UPS容量。同时模块化UPS采用IGBT整流技术，非常节能。红河供电局绿色机房选用意大利先控CMS-150模块化UPS，是先控电源推出的一款非隔离型的“节能、绿色、环保”电源产品。该UPS的PFC电路使用先进有源平均电流控制技术，可达到逆变电流谐波（THDI）小于3%，逆变效率大于98%（DC-AC），输入功率因数（PF）大于0.99，整机效率高达95%以上。线性负载条件下，极大降低电网污染，有效减少电网负荷和电源损耗，大幅节省能源。
节能举措七：智能的照明控制技术
由于机房内大部分时间处于无人状态，为进一步节约能源，红河供电局绿色机房应用了智能照明控制技术。机房部署了大量移动传感器，当工作人员进入传感器感应区域后相应通道灯具自动点亮，当工作人员移出传感器感应区域后灯具自动熄灭，以达到节能目的。本机房共设有7个控制通道，有人活动时理论可以控制灯具只亮1/7（没有人在其它通道活动），晚上没人活动时除了供疏散和摄像用的照明灯外，其它灯具都处于关闭状态，此项措施可使照明用电节省80%以上。
在红河供电局绿色机房建设过程中，一系列IT新技术得到了应用，使得机房日常管理更加便捷、高效和智能。主要体现在以下几方面：
（1）本机房率先应用以新风蒸发式制冷系统为主、精密空调系统为辅的机房环境控制系统，采用EC风机，根据需要定制各种智能控制模式实现对风量、风阀、加湿器的远程控制和管理，根据机房温湿度变化、外界环境的特点自动进行智能调节。
（2）根据设备用电性质不同，在配电柜中将电源母线进行分段计量，采用不同的电量仪进行采集，对机房总的市电输入功耗、机房IT设备功耗、空调功耗、风机功耗、照明功耗等进行分别采集，实时反映机房PUE值，方便管理。
（3）门禁控制器、硬盘录像机均采用网络型，可以方便地对门禁及视频监控进行管理。
（4）UPS及精密空调均具有通讯接口，可以很方便地对这些设备进行远程监控及管理。
（5）通过移动传感器的应用，自动监测人员移动及环境照度状况等，制定节能控制策略实现机房照明的自动控制；
（6）KVM及环境监控系统很大程度提升了机房管理的方便性。
红河供电局绿色机房不仅在新技术应用方面率先迈出了坚实的一步，在绿色环保、节能减排等方面成效也非常显著。
（1）根据红河地区的环境气候特点，构建了以新风蒸发式制冷系统为主、精密空调系统为辅的机房环境控制系统，通过系统的精确控制，促成机房适宜的温湿度环境和绿色节能的和谐统一；有效的解决了防尘、防水、自动切换和随动控制等难题，并初步达成了PUE小于1.6的绿色机房节能指标。
（2）研发了基于智能无线网络的机房环境监测系统，通过智能无线传感器单元实时采集机房环境数据以及机柜微环境数据；并利用采集到的全面的环境数据，通过数学模型构建了机房内温度场模型、湿度场模型和压力场模型，从而为达成精确控制提供数据基础；为了实现机房环境的智能无线监测，与协作单位共同设计研发了相关的无线智能传感器设备，并获得了2项实用新型专利，即“无线组网用电计量智能电源分配器”和“无线组网机房环境智能监测器”。
（3）建立了一套能耗管控系统，实时采集机房能耗信息并实现能耗管控：实时采集机房内所有用电设备的能耗数据；对数据进行智能分析，实现基于能耗数据的设备全生命周期管理；确定设备的实时工作状态，对异常设备进行报警，以便工作人员及时处理；实现了对于设备的精细化管理，并有效的降低设备异常损耗。该管控系统为实现科学的绿色机房能耗管控提供了宝贵的基础数据，为进一步研究和挖掘节能潜力提供了数据基础。
能源是经济发展的物质基础，也是经济社会可持续发展的重要制约因素。红河供电局绿色机房建设及应用推广，达成了机房设备高效、稳定、可靠运行的预期目标，为社会节约能源，提高能源使用效率，让电力企业更好服务于社会，为电网企业更好履行社会责任、树立良好形象、引领科学发展观、引领行业健康发展等方面提供榜样，为全面提升供电企业信息化水平奠定了坚实的基础。