一、数据中心照明节能的前景
目前节能减排是一项国策,以往数据中心的照明问题一直没得到很好地重视,总觉得用电比例太小。但现在随着数据中心的集中,核心机房的面积越来越大,照明再也不是不足轻重的项目,比如一个10000m2的机房,照明按25W/m2计算,就是250kW,因是24h照明,每年就耗电2,191,250度,如果是采用电子镇流器荧光灯,由于效率高,总损耗也在2,500,000度;由于电子镇流器的可靠性问题尚未彻底解决,不少机房仍沿用电感整流器荧光灯照明,这种情况下的每年功耗几乎是4,000,000度。目前已有照明节能电源解决这个问题,比如对于电感镇流器荧光灯可节能30%以上,这就是1,200,000度;即使对电子镇流器荧光灯也可节能20%,这就是400,000度。这些节能不仅仅是几十万元或上百万元的问题,而是节约了污染环境的煤炭。
数据中心的绿色节能照明分析
一般灯具的寿命也就是一万小时左右,两年换一次就不错了,有些地方甚至用不了一年。对于数据中心来说,更换灯管不是轻而易举的事情,运行中的数据中心管理制度严格,往往不能随坏随换,频闪的灯光会对工作人员形成干扰。另一方面,更换灯管的费用也不菲,上述机房需40W灯管数量:
n==2191250/4054782(支)
若以5元一支计算,就是273910元,每两年就需有一笔这种开支。更换时的人工、运输工具和垃圾处理费用尚需另算。而节能照明电源可将灯具的寿命延长至3~5倍,这是多么可观的经济效益和社会效益。
二、照明灯具损坏的机制与解决方法
1)气体放电灯的特性
数据中心所用荧光灯和高压纳灯、金属卤素灯和水银灯等均属气体放电灯范畴,它们的连接和工作特性如图42所示。比如在正常电压U=220V时,荧光灯点燃,其工作点在图1(b)对应电流Io点的Oo点,当外界用电量减小时,比如晚上11点后,电压上升到240V,从图上看到,灯管两端的电压变化很小,但电流却从Io上升到Ih,即到了Oh点,由于灯管的功率和电流的平方(Ih2)成正比,由于过大的功耗对灯管造成了损害,使其寿命缩短;有时因电压过低,使灯管灭火,尤其在启动临界电压点,灯管频频闪烁,对灯管的损害更大,这就是灯管和其设计寿命很不吻合的主要原因。一般都是实际寿命远远小于设计寿命。
2)节能和延长灯具寿命的途径
从上面的分析可以看出,延长灯具寿命的关键在于稳压,使电压不要做过高或过低的波动,只要把住了这一关,就保证了灯具不会因过负荷而导致过热,也不会因电压太低而频繁启动冲击。
节能的关键是降低灯具的工作电流,从图1(b)可以看出,如果将工作点从对应Oo点的位置下移到Oe点,可以看出灯具两端的电压变化很小,但电流却小了很多,相应地功耗也就小了很多。实验证明在此情况下的亮度变化几乎人的眼睛感觉不出来。
如果工作点在Oe点稳定下来,即不随着外电压的变化而变化,那么节能和延长灯具寿命的功能就完全达到了。这就是照明节能电源的工作原理。