作者：郑晓敏
近些年来，数据通讯机房的电源和制冷的成本在IT业投资中所占比例越来越高，甚至占到了1/3 。机房空调的能耗收到社会极大关注，以技能、低耗为目标的绿色数据中心成为反战趋势。如何解决好数据通讯机房的安全运行以及节能减排问题，已成为数据通讯建设和使用过程中必须解答的问题。
为了研究通讯机房负荷特性，本研究对首都机场ITC机房服务器及空调电量、室内外温湿度进行监测，分析了TC机房服务器及空调电量变化特性，包括室外气象条件、旅客进出港情况、机房环境温度等因素对ITC机房用能特性的影响规律。研究结果机场数据通讯机房空调系统节能设计提供重要参考。
1 实测方法
1.1机房概况
首都机场ITC机房位于该建筑三层，其平面图如图1所示。该机房面积约5 50H12，机柜散热面共100面，UPS电源（线控250kVA）3台，专用空调机（海洛斯AU19）7台，6台是正在使用中。机房空调温度21℃，空调送风方式为下送风上回风，全年连续供冷运行。ITC三层主机房属于A级电子信息机房，主机房内有17个服务器机柜，各机柜中都装有不同功能的服务器。机柜中共有375台服务器，其总功率约为155kW。
1.2监测仪器方法
市电进入该机房大楼，电量分别流入安防监控系统、照明系统、暖通系统和UPS前端。UPS服务器有一个自带电源也可以给其供电。然后电流通过ups进入不同的系统，分别是区域配电柜柜、由UPS供电的智能楼宇系统和由UPS供电的消防及其他系统。最后由区域配电柜流入终端柜、IT设备和其散热的风扇。
在机房的东面是服务器电表，东南角为精密空调电表，分布如图2，圆圈位置为10块服务器的电表，分别记录了不同机柜区域的电量。室内温湿度由空调室内面板读取。空调室外机也分别配有电表，监测其电量变化。监测期间，每天早晚分别对电量进行2-3次数据采集。
2 实测结果
2.1室内温湿度控制
图3为监测期间室内温湿度的变化情况。从图中可以看出室内温度主要在20-22℃之间波动。相对湿度波动较大，但基本在35%以下。《电子信息系统机房设计规范》对于A级机房温度为23土1℃，相对湿度控制范围在40%-55%。且空调控制较为精确，但是温度与相对湿度略低于标准值，这样会增加空调能耗。
目前，很多服务器的工作范围较宽。例如，ThinkServer RD650服务器的工作范围在10-45℃，最高温度远高于室内设定的21℃。根据ASHRAE标准，对于1级机房温度允许范围在15-32℃，推荐温度为20-25 ℃。因此，可以通过适当提高室内温度的方式来降低空调能耗。相关研究显示，机房温度每升高1℃，空调负荷降低约3%。根据该计算方法，将室内温度由21℃提高到25℃，可降低约12%的空调负荷。
2.2机房IT设备的电量变化
2.2.1 周变化
空调冷负荷主要包括机房内设备的散热、建筑围护结构得热，通过外窗进入的太阳辐射得热，人体散热，照明装置散热，新风负荷的影响。其中，服务器的运行功率影响着机房设备的散热，室外气象参数的变化影响着围护结构得热。图4为实测期间服务器电量周变化特性。从中可以看出，服务器电量周变化波动不大，每天用电量维持2400kw'h左右。考虑到该机房面积约为550m2，其实际用服务器电功率为170w／m2。根据《电子信息系统机房设计规范》，电子设备约有97%左右转化成热量。可见该机房服务器产生的冷负荷约为165 W/m2，考虑到围护结构负荷，机房每平米的空调负荷将会更高。根据《实用供热空调手册》办公楼类建筑冷热负指标为80_ll0w/m2，该值远小于电子机房的服务器用电。因此，降低机房空调具有较大的节能潜力。空调总电量周变化波动不大，每天用电量在75°左右。可见，空调负荷每天变化不大。
2.2.2 日变化
服务器的用电量日变化特性往往与其CPU使用率变化的影响。一般，服务器CPU使用率越高，其耗能越大。图5为实测期间服务器小时用电量。从中可以看出，统计期间每天服务器用电量7:00和19:00会分别出现用电量的峰值，其值分别为145kw．h和120kw'h。而其它时刻电量都在l00kw．h左右，均小于峰值时段。服务器用电出现波峰的现象可能与机场的旅客进出港情况有关。受机场职能特性影响，机房服务器CPU使用率受登机及旅客托运等影响。在正常运行情况下，机场早晚会出现人流及安检的高峰。此时，机场的安检及客桥服务器使用率及用电量会明显高于其它时刻。
图6结果显示，空调小时用电量在7点也会出现峰值，为6kw．h;夜晚虽然空调用电量也有波动，但变化不明显。从小时用电量来看，空调每小时平均用电量约3kw．h。
2.3空调耗电量及服务器电量与室外温度的关系
室外气象参数的变化主要影响建筑结构围护负荷，温度越低围护结构负荷就越低，空调负荷就越低。为了定量研究研究室外温度对空调能耗的影响，将不同室外温度下空调及服务器用电进行统计，如图7所示。服务器用电量与室外空气温度变化无明显关系，服务器用电量主要受其处理数据流量的影响。由图7还可以看出，空调电量与室外温度呈负相关。随着室外温度的升高，空调电量也逐渐升高，当室外温度为22℃时，空调电量达到Skw．h，而此时服务器电量并没有明显变化，说明空调机组在室外温度高的情况下承担了部分围护结构负荷。
2.4机房空气温度对其空调负荷的影响
图8为利用建筑能耗模拟软件Dest计算得到不同室内空气温度（21℃和25℃）条件下空调供冷负荷。由图可见，夏季7-8月空调负荷最高、约为120kw，1-2月空调负荷最低、约为60kw；室内温度设定为21℃时，全年冷负荷为7.8x105kw．h，而当室内温度设定为25℃时，全年冷负荷可降低降低9%、约为7.lx105kw．h，适当提高室内温度能显著降低空调能耗。
3结论
本文主要针对首都机场ITC机房服务器及空调电量进行了检测和分析，研究结果表明如下两点。
(1)机场ITC机房服务器受机场客流量影响，每天服务器用电量7:00和19:00分别出现用电高峰期，其值分别为145 kw-h和120 kw.h其它时间段的用电量则相对比较稳定，约为lOOkw．h左右；服务器周累计用电量比较稳。同样，空调负荷也有早晚峰值的变化。
(2)建筑能耗模拟软件Dest计算结果表明，将机房内空气设定温度从21℃提高到25℃，全年空调冷负荷可降低9%。
4【摘要】
大型机场数据通讯机房(ITC) IT设备与空调制冷设备的单位面积能耗远高于候机大厅的能耗水平。认识并把握好大型机场数据通讯机房IT设备与空调制冷设备的运营特点及其用能特性，对机场数据通讯机房安全运行与节能减排具有很重要的意义。本研究以首都机场ITC机房为研究对象，对ITC机房设备用能特性进行了为期一年的现场跟踪，初步把握了服务器、空调制冷设备用电特性，包括室外气象条件、旅客进出港情况、机房环境温度等因素对ITC机房用能特性的影响规律，研究结果可为机场数据通讯机房安全运行与空调系统节能减排提供重要参考。
