数据中心节能关键技术研究授课教师：李震2目录1.数据中心用能现状及问题2.数据中心排热过程分析3.数据中心能效评价指标及节能途径4.数据中心节能技术应用案例5.结论与展望31.1数据中心数据中心用能现状及问题数据中心是一类特殊建筑，用来集中放置和管理各类IT设备（如服务器、交换机、高性能计算机、工作站等）及其配套设施（电源、照明、空调等），以实现对大量数据的存储、运算、通信、网络服务等功能，为不同需求的用户提供实时高效的信息处理服务。数据中心结构和功能示意图数据中心内部服务器机架41.1数据中心数据中心用能现状及问题不同类型的数据中心由造纸厂改造的芬兰谷歌数据中心俄勒冈州谷歌数据中心冷却塔水蒸汽布法罗地区Yahoo数据中心呼和浩特中国移动数据中心51.2数据中心能耗现状数据中心用能现状及问题世界数据中心耗电量分析[1]我国数据中心耗电量分析[1]数据中心能耗高：单位面积发热密度高，全年连续运行预计到2020年，全球信息技术相关的碳排放量将达到15.4亿吨[2]，占全球总碳排放量5%，已经成为温室气体排放的重大来源之一。2015年我国数据中心耗电量逼近1000亿度[3]。数据来源:[1]ICTresearch；[2]信息产业如何减少碳排放；[3]中国数据中心能效研究报告61.3数据中心的建设及扩张趋势数据中心用能现状及问题发展趋势数据机房投资年增长率25%耗电量年增长率10%~15%服务器功率增长，散热密度急剧增加0100200300400500600700800900100020092010201120122013年份规模（亿元）[1][1]ASHRAETC9.9.数据处理环境热指南.杨国荣,陈巍,王振华,译.2版.北京:中国建筑工业出版社,2010.71.4数据中心能耗结构数据中心用能现状及问题能耗构成主要能耗：信息设备、空调系统其他能耗：电源系统、照明等辅助设备能耗高信息设备（~43%）空调系统（~47%）、供电系统（~8%）辅助设备所占比例过高81.5数据中心能效指标数据中心用能现状及问题PUE=数据中心年总耗电量/信息设备年耗电量北京市数据中心机房PUE情况PUE1.5~2.02.0~2.52.5~3.0>3.0合计机房数（座）7165937比例18.92%43.24%13.51%24.32%100%国内大部分数据机房PUE>2.0有少量PUE在1.70附近的大型数据机房国外欧美国家相当数量的机房PUE≈2.0先进的机房PUE<1.70Google的机房(类型特殊)PUE<1.2091.6数据中心空调系统现状及问题数据中心用能现状及问题10目录1.数据中心用能现状及问题2.数据中心排热过程分析3.数据中心能效评价指标及节能途径4.数据中心节能技术应用案例5.结论与展望112.1数据中心排热本质数据中心排热过程分析传热过程室内传热过程室外传热过程热量采集热量传递冷源选择典型机房传热过程122.1数据中心排热本质数据中心排热过程分析服务器芯片精密空调冷机冷却塔大气热量采集冷源制备空气气流组织自然冷却水机械制冷热量传递1、换热过程本质分析2、换热温差本质分析设备发热室外大气当前冷却方式温差消耗大传热本质132.1数据中心排热本质数据中心排热过程分析通过循环于室内外之间的工质，实现芯片与室外冷源的换热，来实现利用自然冷源排热根本目标：–维持芯片表面温度不超过给定温度–稳定地排出芯片产生的热量对于确定的排热系统，ΔT＝RXQΔT：芯片表面温度－冷源温度R：系统等效热阻Q：要求的排热量142.1数据中心排热本质数据中心排热过程分析ΔT＝RXQ【驱动温差=热阻X排热量】当芯片温度－室外冷源温度>ΔT时，可以用室外冷源排热当芯片温度－室外冷源温度<ΔT时，需要运行制冷机，提供不足的ΔT，以满足排热要求ΔT越小，可以利用自然冷源的时间越长；在必须启动冷机时，要求冷机提供的ΔT也越小，从而冷机功耗小怎样减少ΔT？或者是怎样降低排热系统的等效热阻R？是充分用好自然冷源的关键152.2数据中心热量采集过程数据中心排热过程分析典型架空地板送风方式测试机架冷通道温度分布热通道温度分布机柜局部温度分布162.2数据中心热量采集过程数据中心排热过程分析传统数据中心散热形式1.运行时间长（全年不间断供冷）2.送风参数相对稳定3.高显热潜热比（显热负荷与潜热负荷之比通常大于0.95）4.大风量，小焓差模式5.耗电量大6.气流组...
