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数据中心/数据机房
节能诊断测评及PUE能效优化服务
（方案策划书）
实施单位：
广东省峰谷电热冷综合能源生产改造技术有限公司
支撑单位：
广东省电信规划设计院有限公司
二O二三年三月
在用数据中心、数据机房用能系统（暖通系统、电气系统等）
1、数据中心相关概念
根据《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021》：
3.1 数据中心
由信息设备场地（机房），其他基础设施、信息系统软硬件、信息资源（数据）和人员以及相应的规章制度组成的实体。
【来源：GB/T 32910.1—2017，2.1】
3.2 数据中心总耗电量
维持数据中心运行所消耗电能的总和。
注：包括信息设备、冷却设备、供配电系统和其他辅助设施的电能消耗。
3.3 数据中心信息设备耗电量
数据中心内各类信息设备所消耗电能的总和。
3.4 数据中心电能比
统计期内，数据中心在信息设备实际运行负载下，数据中心总耗电量与信息设备耗电量的比值。
注：表征数据中心电能利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）。
3.5 数据中心能效限定值
在规定的测试条件下，数据中心电能比的最大允许值。
4.1 能效等级
数据中心能效等级分为3级，1级表示能效最高。各能效等级数据中心电能比数值应不大于表1的规定。
4.2 技术要求
数据中心能效限定值为表1中能效等级3级。
2、节能诊断
对用能单位或设备的能耗状况进行调查、测试和计算分析，查明用能不合理的环节和原因，提出改进对策的方法。
1、政策背景：国家、地方主管部门以及行业标准规范对新建、在用数据中心、数据机房的安全及节能减排提出了越来越高的要求。根据《广东省能源局关于明确全省数据中心能耗保障相关要求的通知》（粤能新能〔2021〕28号），“二、利用市场和行政手段，推动绿色低碳发展：一是鼓励各地市借助市场手段和采取行政措施，合理控制和优化数据中心布局，促进数据中心绿色低碳发展。如果现有数据中心通过电力现货市场交易消纳海上风电，能耗双控考核时项目所在地可抵扣一定额度能耗（具体额度视全省目标完成情况再行确定）。二是加大节能技术改造力度，以节能技术标准倒逼传统数据中心加快绿色节能技术改造（“十四五”期间PUE值需降至1.3以下），提高全省数据中心整体能效水平。”
2、在用数据中心用能系统存在诸多问题，例如空调系统严重偏离设计工况、设备老化效率下降、管网输配系统腐蚀有漏水安全隐患、供配电系统存在隐患、UPS效率低、线路温升不合理、室内环境质量不满足运行要求、存在机房“热点”、气流组织不合理、精密空调控制失效、冷却塔效率降低、项目能效水平低下等。
3、数据中心项目投入使用后用能系统存在的诸多问题需要测评单位对运行状态进行诊断测试评价，为安全隐患排查、故障解决、问题整改、节能改造、PUE能效优化提升等提供基础支持。
4、机房扩容、升级改造无从下手，影响项目经济效益。
对在用数据中心用能系统、运行能效PUE进行节能诊断测试评价，对空调、配电系统及设备效率进行诊断测评，并与设计工况及标准规范要求对比分析评价，掌握项目的能效水平状况及节能潜力，制定合理可行的PUE能效优化提升技术方案及措施。
同时对在用数据中心、数据机房基础设施（暖通系统、电气系统等）各子系统进行排查，掌握其安全、健康状况，识别各子系统设备、管网、环境质量等方面的安全隐患及存在的问题，“发现存在的问题并将之量化呈现出来”，即通过客观数据反馈给业主：“有没有问题、问题在哪里、问题是什么、问题的程度”，对发现的问题提出相应的改进措施，确保数据中心基础设施及业务系统安全、稳定、节能、低成本运行。
对数据中心进行节能诊断及PUE能效测评，并根据测评结论优化、调整、改造数据中心用能系统是提高数据中心节能性和可靠性的一种行之有效的方法。
数据中心安全及运行能效测评可以让使用者了解基础设施的安全状况及能效水平，保证IT设备安全运行，保证制冷、电气等辅助设备处于安全健康运行状态，降低安全事故发生的概率，缩小安全事故发生的影响面，通过优化机房气流组织及空调机组运行策略，提高制冷系统运行效率，降低机房PUE，减少运营电费支出。
实现数据中心：
1、安全 2、健康 3、节能 4、增效
1、确定节能诊断测评指标体系；
2、确定节能诊断测评依据；
3、确定应测参数及相应的测量方法、计算方法；
4、选择测试仪器仪表；
5、确定测试工况、测试持续时间和各项参数测试程序；
6、确定测试记录表格；
7、编制节能诊断测评计划；
8、实施节能诊断测评方案；
9、形成节能诊断测评结论；
10、对节能诊断测评结论进行评价分析，提出合理可行PUE优化提升技术方案。
-《数据中心设计规范》GB 50174-2017
-《数据中心基础设施施工及验收规范》GB 50462-2015
-《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021
-《数据中心能源管理体系实施指南》GB/T 37779-2019
-《建筑节能工程施工质量验收标准》GB 50411-2019
-《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243-2016
-《通信局（站）机房环境条件要求与检测方法》YDT 1821-2018
-《通信电源和机房环境节能技术指南 第1部分：总则》YDB 071.1-2011
-《数据中心 资源利用 第1部分：术语》GB/T 32910.1-2017
-《数据中心 资源利用 第2部分：关键性能指标设置要求》GB/T 32910.2-2017
-《数据中心 资源利用 第3部分：电能能效要求和测量方法》GB/T 32910.3-2016
-其他相关最新的国家、地方、行业标准和规范。
数据中心基础设施节能诊断及安全测评将涉及环境质量、空调系统、电气系统、防雷接地系统、监控系统、运行能效、运维管理等，各子系统测评项目如下表所示。
数据中心基础设施节能诊断测评内容
| 序号 | 测评系统 | 测评
子系统 |
关键参数 | 安装工艺 | 运行情况 | 运维管理 |
| 1 | 环境质量 | 环境质量 | 温度、湿度、正压、新风、尘埃粒子浓度、噪声、照度等 | ☆ | ★ | ★ |
| 2 | 空调系统 | 冷源设备 | 进出水温度、功率、电压、电流、压力、制冷量、效率、换热效果、使用年限等 | ★ | ★ | ★ |
| 冷冻、冷却水泵设备 | 功率、电压、电流、扬程、流量、效率、使用年限等 | ★ | ★ | ★ | ||
| 管网 | 管道裂纹、沙眼、腐蚀程度、结垢情况、壁厚、保温效果等 | ★ | ★ | ★ | ||
| 冷却塔 | 进出水温度、功率、电压、电流、风量、进出风温度湿度、效率、换热效果、使用年限等 | ★ | ★ | ★ | ||
| 精密空调 | 进出水温度、功率、电压、电流、风量、进出风温度湿度、效率、换热效果、使用年限等 | ★ | ★ | ★ | ||
| 气流组织 | 气流组织形式、气流短路、“热点”、冷热气流掺混等 | ★ | ★ | ★ | ||
| 3 | 供配电系统 | 电能质量 | 频率、电压、电流、电压谐波含量、电流谐波含量 | ★ | ★ | ★ |
| 安装工艺 | 设备及电缆、标识、相序、温升 | ★ | ★ | ★ | ||
| 4 | UPS系统 | 设备性能 | 负载率、温升、使用年限等 | ★ | ★ | ★ |
| 电能质量 | 频率、电压、电流、电压谐波含量、电流谐波含量 | ★ | ★ | ★ | ||
| 蓄电池 | 后备时长、规格型号 | ★ | ★ | ★ | ||
| 5 | -48V直流系统 | 设备性能 | 负载率、温升、使用年限等 | ★ | ★ | ★ |
| 蓄电池 | 后备时长、规格型号、一致性 | ★ | ★ | ★ | ||
| 6 | 防雷接地
系统 |
防雷接地 | 接地方式、防浪涌等
接地电阻、零地电压等 |
★ | ★ | ★ |
| 7 | 监控系统 | 动环监控 | 监控数据采集探头位置合理性、各动环监控数据准确性、数据存储时间 | ★ | ★ | ★ |
| 8 | 运行能效 | 运行能效 | PUE等 | ☆ | ★ | ★ |
| 9 | 运维管理 | 运维管理制度、应急管理等 | 关键设备、系统维护保养项目、维护周期维护效果等 | ☆ | ★ | ★ |
项目投入使用后：1个月，1年，5年，10年。
或根据客户需求个性化定制。
测评方法包括合规检查、操作验证、参数测量和数字仿真，同时都需借用专家判断方法对其合规性、偏离度和影响级别进行评估。
数字仿真
对于数据中心空调系统气流组织的测评及优化研究，引入数字仿真工具——CFD计算流体力学，CFD英语全称（Computational Fluid Dynamics），是流体力学的一个分支。CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。它从计算方法出发，利用计算机快速的计算能力得到流体控制方程的近似解。
计算流体力学的基本特征是数值模拟和计算机实验，CFD的方法具有成本低和能模拟较复杂或较理想的过程等优点，在给定的参数下用计算机对现象进行一次数值模拟相当于进行一次数值实验。它从基本物理定理出发，在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。是目前国际上一个强有力的研究领域，是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、HVAC&R等诸多工程领域。
数据中心节能诊断及运行能效测评属于一个复杂的系统工程，其测评实施流程如下。
1、测试人员的安全
测评方案应确保现场测试人员的安全，凡是采取安全措施后仍明显或可能对测试人员的安全存在影响的测试，均不建议进行。
2、保证在线业务的正常运行
测试方案以确保业务运行的稳定性为前提，凡是明显或可能对在线业务存在影响的测评，均不建议进行。
3、保证在网设备的安全
测试方案以不损坏现有设备和数据中心基础设施为前提，凡是明显或可能对在网设备和数据中心基础设施存在无法逆转的损坏的测评，均不建议进行。
4、保证测评数据的准确性、可用性
测评方案包含的测评工具、方法应确保测评数据的准确性、可用性。测评数据应能充分反映实际情况，具有指导性。
5、测评方案实施的便捷性
测试方案应考虑实施的便捷性。
6、测评项目体系化
测试方案的测评项应该包含数据中心关键指标的测评，并使测评项体系化。
7、测评报告的指导性
测评报告应指出数据中心能效及安全等方面等隐患和问题，并给出相应的整改建议。
《数据中心基础设施节能诊断测评及PUE能效优化报告》
★项目各系统运行状态实测数据；
★评定定级：3个等级（不合格、合格、优良）。
★基础设施节能诊断及安全测评：包括空调系统（制冷主机、管网、水泵、冷却塔、精密空调、末端设备的运行参数及效率等）、环境质量（温度、湿度、尘埃粒子浓度、正压、照度等）、供配电（电能质量、设备温升）、UPS（效率、设备性能、电能质量）、动环监控等，发现各系统各类缺陷、不足和隐患。
★运行能效测评：数据中心运行能效（PUE）测评、空调系统能效测评、制冷主机能效测评、水泵能效测评、冷却塔能效测评等。
★运维制度：测评现行运维管理制度及运维日常执行到位情况。
★项目存在的安全隐患、问题以及对应的解决方案和建议。
★掌握项目的能效水平状况及节能潜力，制定合理可行的PUE能效优化提升技术方案及措施。
