數據中心建設中,總體設計是依據建設需求、法律法規、工程標準,運用新一代數據中心設計理念以及可實(shí)現技術(shù),確定數據中心建設的整體思路、總體構架和技術(shù)策略,以實(shí)現建設目標包括節能目標。
1、有關(guān)節能的法規和規范
節約資源是我國的基本國策。近年來(lái),國家就節約資源特別是節約能源頒布了一系列的法規和規范,如:《中華人民共和國節約能源法》(2007年人大第三十次會(huì )議修訂)、《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005、《建筑節能工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50411-2007;《建筑照明設計標準》GB50034-2004等。
節能是指加強用能管理,采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會(huì )可以承受的措施,從能源生產(chǎn)到消費的各個(gè)環(huán)節,降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費,有效、合理地利用能源。
《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005的頒布執行,明確了公共建筑能耗主要體現在建筑圍護結構以及采暖、通風(fēng)、空調和照明能源消耗,明確了將改善建筑物的圍護結構保溫隔熱等的熱工性能;提高采暖通風(fēng)和空氣調節設備系統的能效比;增進(jìn)照明的設備效率。在保證相同的室內環(huán)境參數條件下,采用符合標準的建筑節能設計的建筑與沒(méi)有采取節能措施的建筑相比,全年總能耗應減少50%,其中:圍護結構分擔節能率約25%~13%;空調采暖系統分擔節能率約20%~16%;照明設備分擔節能率約7%~18%。由此可見(jiàn),按照《公共建筑節能設計標準》節能的目標要求,節能的潛力和效果是極為顯著(zhù)。國家《公共建筑節能設計標準》是現行建筑節能設計主要依據和準則。
2、數據中心的特征特點(diǎn)
數據中心通常是指在一個(gè)物理空間內(可以是一幢建筑物或者建筑物的一部分)實(shí)現對數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換、管理,而計算機設備、服務(wù)器設備、網(wǎng)絡(luò )設備、通信設備、存儲設備等通常被認為是數據中心的IT關(guān)鍵設備。數據中心的基礎設施是指為確保數據中心的IT關(guān)鍵設備和裝置能安全、穩定和可靠運行而建設配套的基礎工程(機房工程),數據中心基礎設施的建設s*要目的是為數據中心中的IT關(guān)鍵設備運營(yíng)管理和數據信息安全,提供24×7的保障環(huán)境。
在數據中心中,為了業(yè)務(wù)與信息的處理要求,IT關(guān)鍵設備通常需要進(jìn)行24×7的運行,IT關(guān)鍵設備的運行,消耗大量的電能,產(chǎn)生出大量的熱量,為了保持IT關(guān)鍵設備運行在規定的環(huán)境要求范圍內,又需要通過(guò)基礎設施設備(精密空調設備)的運行,來(lái)維持IT關(guān)鍵設備對(溫度濕度)環(huán)境的要求,這時(shí),精密空調設備制冷又消耗了大量的電能。同時(shí),數據中心被安置在一個(gè)建筑物內,圍護結構的熱工性能,也直接影響著(zhù)室內環(huán)境的(溫度、濕度)狀況。另外,運營(yíng)與維護過(guò)程的管理有效性,也是影響數據中心能耗的一個(gè)方面。
數據中心的節能是近年來(lái)逐漸被各方所越來(lái)越重視的一個(gè)事項,也是一個(gè)符合國情要求的重要發(fā)展趨勢。數據中心的節能,相對于其他能源種類(lèi)而言,主要是體現在電能的節約和利用上。
3、總體設計的節能途徑與措施
數據中心建設中,總體設計是依據建設需求、法律法規、工程標準,運用新一代數據中心設計理念以及可實(shí)現技術(shù),確定數據中心建設的整體思路、總體構架和技術(shù)策略,以實(shí)現建設目標包括節能目標。
數據中心建設在總體設計中,主要從總體擁有成本、總體空間規劃、合理氣流組織、系統融合構建等方面考慮節能途徑與節能措施。
數據中心的建設作為一項工程,其建設需要投資,運營(yíng)也需要費用。數據中心建設工程的總體擁有成本包含從建設期到運營(yíng)期的總體成本,包括:設施建設成本、設備系統成本、軟件系統成本、維修維護成本、日常運營(yíng)成本、人力資源成本等。而在現行數據中心日常運營(yíng)成本(主要是能耗成本)占總體成本的比例呈逐年上升趨勢的情況下,數據中心的總體設計更需要關(guān)注工程先期設計的合理性和適用性,充分地考慮如何在建設期和運營(yíng)期,降低數據中心的日常運營(yíng)成本――能耗成本,即降低數據中心的總體擁有成本,以提高數據中心的整體經(jīng)濟效用比。
數據中心可以是一幢建筑物或者建筑物的一部分,包括主機房、支持區和輔助房間等功能區。數據中心合理的總體規劃、空間與平面布局是依據建設需求進(jìn)行總體設計的第一步,也是重要的一步,總體規劃確定數據中心的等級規模和系統構成,空間與平面布局確定機房的場(chǎng)地的分隔、工作的流程以及建設的工藝?,F行數據中心采用機房密閉護圍、大空間、少隔斷、適宜的空間容積(架高、凈高、層高)、人機區域分離、區域集中監控等,都是新一代數據中心空間與平面布局所崇尚的設計理念與節能策略。
數據中心平面布局中,主機房?jì)雀鱅T關(guān)鍵設備區域用房應集中布置,其他支持區和輔助房室內溫、濕度要求相近的房間,宜相鄰布置。在數據中心IT關(guān)鍵設備區域布置中,應根據IT關(guān)鍵設備種類(lèi)、系統成組特性、設備的發(fā)熱量、機柜設備布置密度、設備與機柜冷卻方式等,合理地考慮機房區域、機柜列組、機柜內部這三個(gè)層面的精密空調設備制冷的氣流組織。包括空調設備的位置布置、送回風(fēng)方式、送風(fēng)口設置、回風(fēng)口設置等。采用“冷端”與“熱端”的送回風(fēng)通道、平衡和散列高密度機柜中的設備布置等是主要的氣流組織節能策略。
由總體規劃、空間與平面布局的建設設計,到動(dòng)力配電、暖通空調關(guān)鍵系統的設計,再到其他配套系統的設計。需要考慮系統與系統間的融合構建(適當的系統集成),這樣能夠提高數據中心建設的整體性能和綜合效能。
4、建筑的節能途徑與措施
通常數據中心作為一個(gè)建筑單體(為少數,如:IDC或大型企業(yè)數據中心)或公共建筑中的一部份(為多數,占公共建筑物中的一個(gè)局部區域)的形式構建。在數據中心中,通過(guò)精密空調設備的運行來(lái)確保IT關(guān)鍵設備運行需要特定的溫濕度環(huán)境,所以,數據中心建筑物的建筑護圍的熱工特性是影響精密空調設備效能的重要因素,是節能的重點(diǎn)關(guān)注對象。
圍護結構是指建筑物各面的圍擋物,如墻體、屋面、地面和門(mén)窗等。圍護結構分非透光圍護結構(墻體、屋面、地面)與透光圍護結構(玻璃門(mén)窗、玻璃幕墻)。熱橋是指圍護結構兩側在溫差作用下,形成熱流密集的傳熱部位。
通常,表征建筑物圍護結構熱工性能的有下列幾個(gè)指標:
(1)傳熱系數(K):在穩態(tài)條件下,圍護結構兩側空氣溫度差為1℃,單位時(shí)間內通過(guò)1m2面積傳遞的熱量。單位:W/m2℃。它是表征圍護結構傳遞熱量能力的指標。
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