ICS 91.140.30
P45
团 体 标 准
T/CABEE 120-2025
数据中心制冷空调系统能效等级评价
标准
Standard for energy efficiency rating of air-conditioning system in
data center
2025-09-01 发布 2025-11-01 实施
中 国 建 筑 节 能 协 会 发 布
中国建筑节能协会团体标准
数据中心制冷空调系统能效等级评价标准
Standard for energy efficiency rating of air-conditioning system in data center
T/CABEE 120-2025
批准部门:中国建筑节能协会
施行日期:2025 年 11 月 1 日
中国 XXXX 出版社
20XX 北京
中国建筑节能协会文件
国建节协标〔2025〕 63 号
关于发布团体标准《数据中心制冷空调系统能效等级评
价标准》的公告
现批准《数据中心制冷空调系统能效等级评价标准》为中国建筑节能协会团体标准,标准编号为: T/CABEE 120-2025,自 2025 年 11 月 1 日起实施。
协会委托主编单位收集标准的应用案例(包括政府部门采信证明文件、市场应用情况、国际标准化组织或国外权威机构采信证明、评优示范工程案例等实施成效材料),并对案例进行宣传。
现予公告。
2025 年 9 月 1 日
前 言
根据《中国建筑节能协会团体标准管理办法(试行)》(国建节协(2017)40号)及根据中国建筑节能协会《2023年度第一批团体标准制修订计划》(国建节协〔2023〕12号)的要求,由建科环能科技有限公司会同有关单位组建编制组,经广泛的调查研究,认真总结实践经验,参考有关国内外标准和先进经验,并在广泛征求意见的基础上,共同编制了本标准。
本标准的主要内容包括:1总则;2术语;3基本规定;4技术要求。
本标准的某些内容可能直接或间接涉及专利,本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由中国建筑节能协会标准化管理办公室负责管理(联系电话:010-578 11218,邮箱:biaoban@cabee.org),由建科环能科技有限公司负责具体内容的解释及标准应用案例(包括政府部门采信证明文件、市场应用情况、国际标准化组织或国外权威机构采信证明、评优示范工程案例等实施成效材料)收集。标准应用过程中如有意见或建议,以及标准相关应用案例,请反馈至建科环能科技有限公司(联系人:武根峰,联系方式:010-64693240,邮箱:iwgf@foxmail.com,地址:北京市北三环东路30号中国建筑科学研究院节能示范楼,邮编:100013)
本 标 准 主 编 单 位 : 建科环能科技有限公司
本 标 准 参 编 单 位 : 中国建筑科学研究院有限公司中国中元国际工程有限公司
北京建筑大学
中国建筑节能协会数据中心绿色低碳专业委员会中国移动通信集团设计院有限公司
中讯邮电咨询设计院有限公司
华信咨询设计研究院有限公司
中通服咨询设计研究院有限公司
广东省电信规划设计院有限公司
中国建筑第八工程局有限公司城市发展分公司中建一局集团建设发展有限公司
广东览讯科技开发有限公司
广东永泉阀门科技有限公司
广东美的暖通设备有限公司
上海赛一环保科技有限公司
联通(广东)产业互联网有限公司
深圳耘联科技有限公司
北京圣海灵机电设备有限公司
北京博君智能科技有限公司
巴科尔环境系统(佛山)有限公司
杭州雅量能源科技有限公司
杭州华电华源环境工程有限公司
牙克石市建设工程技术服务中心
环能建科(北京)技术有限公司
国家空调设备质量检验检测中心
国家建筑节能质量检验检测中心
本标准主要起草人员: 武根峰 曹 勇 于 丹 张 瑾 李红霞娄小军 胡曙波 戴新强 李嘉劼 贺颂钧苏海蛟 赵铁朋 王东青 李 冉 于晓龙唐艳南 钟安琪 张 持 毛晓峰 李 炜刘 辉 汪晓麟 陈键明 宋应乾 杨 浩朱胜利 赵文博 吴伟斌 蒋海群 陈晓静亓 强 田兴浩 刘广兰 柳 礼 雷康茹徐 岢 闫红彬 刘 伟 周慧文
本标准主要审查人员: 李德英 李本强 吴生庭 李洪鹏 王 毅王 旭 李颜颐
1 总 则
1.0.1 为规范数据中心制冷空调系统的能效测评,保证能效统计与计算方法科学准确,促进数据中心制冷空调系统的能效提升与节能降碳,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于以电力驱动的数据中心制冷空调系统的能效等级评价。
1.0.3 数据中心制冷空调系统的能效评价除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准和中国建筑节能协会现行有关标准的规定。
2 术 语
2.0.1 数据中心 data centers
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)和人员及相应的规章制度组成的实体。
2.0.2 信息设备负荷使用率 information equipments load rate
信息设备实际用电负荷与数据中心信息设备设计用电负荷之比。
2.0.3 制冷空调系统能效季节性波动 seasonal fluctuation of air-conditioning and
cooling system energy effectiveness
数据中心的制冷空调设备及系统的能效随季节变化而产生变化的现象。
2.0.4 制冷空调系统利用效率 air-conditioning and cooling system usage effectiveness(AUE)
表征数据中心制冷空调系统利用效率的参数,其数据中心制冷空调系统用电量与数据中心信息设备用电量之比,用 AUE 表示,一般以年计。
2.0.5 室外环境温度分布百分比 percentage of outdoor temperature distribution
当地的室外环境的特性点干球(湿球)温度在所设区间的小时数占全年干球(湿球)温度小时数的百分比。
3 基 本 规 定
3.1 一般规定
3.1.1 数据中心制冷空调系统的设计应根据气候特征和场地条件,以信息设备要求的室内环境参数及系统能效为约束性指标,科学合理的进行性能化设计。
3.1.2 数据中心制冷空调系统的运行应在保证安全性及信息设备要求的环境参数基础上,通过数字化技术科学合理的提高系统能效。
3.1.3 应对数据中心制冷空调系统的系统能效及技术先进性进行评价,评价分为设计阶段评价和运行阶段评价。
3.1.4 评价的对象应符合现行国家标准《数据中心设计规范》GB 50174 规定的数据中心的相关要求,具有明确、完整的物理边界,拥有独立的供配电和制冷空调系统。
3.1.5 数据中心建设有余热回收利用系统。只为数据中心之外区域供热,AUE 计算时不应包括余热回收设备及系统的用电量;只为数据中心之内区域供热,AUE计算时应包括余热回收设备及系统的用电量;二者兼有,应在不同供热对象的主管上安装对应的热量表,按照供热量比例划分设备及用电量。
3.2 能效要求
3.2.1 根据 AUE,数据中心制冷空调系统能效等级分为 3 级,1 级表示能效最高,各能效等级的数值不应大于表 3.2.1 的规定。
表 3.2.1 制冷空调系统能效
3.2.2 根据数据中心所处地区,AUE 应符合以下要求:
1 正常投入运行一个自然年以上的数据中心,AUE 年运行值不应大于表3.2.2中限定值(新建)的要求;
2 经过改造的数据中心,AUE 年运行值不应大于表 3.2.2 中限定值(改造)的要求;
3 新建数据中心 AUE 年运行值宜小于表3.2.2 中引导值的要求,且不应大于表 3.2.2 中限定值(新建)准入值的要求;
4 数据中心管理者通过节能技术改造和加强节能管理,使数据中心 AUE 年运行值宜小于表 3.2.2 中先进值的要求。
表 3.2.2 AUE 年运行值指导指标(分区)
3.3 技术判定
3.3.1 数据中心制冷空调系统的能效评价应按能效水平和技术先进性两部分进行评价,即能效之星评价和技术之星评价。
3.3.2 数据中心制冷空调系统设计阶段的能效水平评价应按照表 3.3.2 评定。
表 3.3.2 能效之星(设计阶段)要求
3.3.3 数据中心制冷空调系统运行阶段的能效水平评价应按照表 3.3.3 评定。
表 3.3.3 能效之星(运行阶段)要求
3.3.4 数据中心制冷空调系统的技术先进性应按照附录 B 进行评价打分,并根据得分按照表 3.3.4 评定。
表 3.3.4 技术之星要求
注:表中 S 代表技术先进性水平得分。
4 技 术 要 求
4.1 设计要求
4.1.1 数据中心制冷空调系统能效设计目标应符合下列规定:
1 新建大型及超大型数据中心,AUE 设计值不应大于表 3.2.2 规定的引导值;技术经济合理下,AUE 设计值宜不大于表 3.2.2 规定的先进值。
2 新建及改扩建的中小型数据中心,AUE 设计值不应大于表 3.2.2 规定的限定值(新建);技术经济合理时,AUE 设计值宜不大于表 3.2.2 规定的引导值。
4.1.2 设计阶段的数据中心信息设备不同状态下的制冷空调系统利用效率设计值应按下式计算:
AUEn (4.1.2)
式中:AUEn——信息设备负载为 n%状态下的制冷空调系统年能源利用效
率,n=25,50,75,100;
EA-n——信息设备满载状态对应的数据中心制冷空调系统年能源实际消耗
量(kWh);
EIT-n——信息设备满载状态的年电能消耗量(kWh)。
4.1.3 信息设备不同状态对应的数据中心风冷式制冷空调系统年能源实际消耗量应按下式计算:
EA_n E100_D (4.1.3-1)
En_D (i) = Pn_D (i) × Di ×8760 (4.1.3-2)
式中: En-D(i)——信息设备负载为 n%工况,表4.1.5-1 室外干球温度特性点 i 点(a~e共五个点)所代表的温度区间的制冷空调系统的年用电量测算值(kWh);
Pn-D(i) ——信息设备负载为 n%工况,表4.1.5-1 室外干球温度特性点 i 点温度值对应的制冷空调系统的功率(kW);
Di——室外干球温度分布百分比,见附录 A 中表 A.0.1;
8760——全年小时数(h)。
4.1.4 信息设备不同状态对应的数据中心水冷式制冷空调系统年能源实际消耗量应按下式计算:
EA_n En_W (4.1.4-1)
En_W (i ) = Pn_W (i ) × Wi ×8760 (4.1.4-2)
式中:E100-W(i)——信息设备负载为 n%工况,表4.1.5-2 室外湿球温度特性点 i 点(a~e共五个点)所代表的温度区间的制冷空调系统的年用电量
测算值(kWh);
P100-W(i) ——信息设备负载为 n%工况,表4.1.5-2 室外湿球温度特性点 i 点
温度值对应的制冷空调系统的功率(kW);
Wi——室外湿球温度分布百分比,见附录 A 中表 A.0.2。
4.1.5 风冷式制冷空调系统能效测算特性状态点及室内外环境参数计算要求见表4.1.5-1;水冷式制冷空调系统能效测算特性状态点及室内外环境参数计算要求见表4.1.5-2。
表 4.1.5-1 状态特性点—风冷式
注:室外干球温度设计值取现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB 50736 要求的夏季空调设计参数。
表 4.1.5-2 状态特性点——水冷式
注:室外湿球温度设计值应取现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 要求的夏季空调设计参数。
4.1.6 数据中心制冷空调系统在设计阶段应按照下列规定进行能效指标核算:
1 核查制冷空调系统图、主要设备参数、控制原理和采取的节能措施等;
2 按 4.1.3 条或 4.1.4 条核算信息设备系统年用电量、制冷空调系统年用电量;
3 按 4.1.2 条核算 AUE 设计值。
4.1.7 数据中心应设置制冷空调系统的能效监管控系统,并应具备以下功能:
1 应具备用能量监测和记录,定时数据采集,采集频率不应大于 1 次/h;
2 应具备用能量分项计量,分为信息设备系统、制冷空调系统、配电及其他系统;
3 应具备冷热通道环境参数监控功能,监控参数应符合现行国家标准《数据中心设计规范》GB 50174 的要求
4 应具备 PUE 及 AUE 能效 统计与分析功能;
5 宜具备人工智能的调优功能。
4.1.8 主要空调制冷设备选型时,能效不应低于现行国家标准《热泵和冷水机组能效限定值及能效等级》GB 19577 的 2 级要求;技术经济合理时,应选择 1 级能效的设备。
4.1.9 风机选型时,风机效率不应低于现行国家标准《通风机能效限定值及能效等级》GB 19761 规定的通风机能效等级的 2 级;技术经济合理时,应选择 1 级能效的设备。循环水泵效率不应低于现行国家标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB 19762 规定的节能评价值。
4.1.10 水泵选型时,水泵效率不应低于现行国家标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB 19762 规定的节能评价值。
4.2 运行要求
4.2.1 数据中心正常投入运行一个自然年后,应对制冷空调系统的运行能效指标进行评估,运行能效指标评估应符合下列规定:
1 以一个自然年为周期,且数据中心连续、稳定运行;
2 有分项计量监控系统的,运行用能量应直接采用分项计量的用能量数据,并对其计量仪表进行检查、校核后采用,按照第 4.2.4 条进行 AUE 运行值计算;无分项计量监控系统的,按照第 4.2.5 条或第 4.2.6 条进行 AUE 运行值的测试及计算。
4.2.2 数据中心正常投入运行一个自然年后,AUE 年运行值大于设计值,应针对制冷空调及控制系统进行诊断分析;AUE 年运行值大于表 3.2.2 规定的限定值(新建),应对制冷空调及控制系统进行调适。
4.2.3 数据中心正常投入运行两个自然年后,AUE 年运行值年运行值连续两个自然年均大于表 3.2.2 规定的限定值(新建),应对制冷空调及控制系统进行节能诊断。
4.2.4 数据中心制冷空调系统运行阶段 AUE 运行计算值应按下式分别计算:
AUEY-Y (4.2.4)
式中: AUEY-Y——制冷空调系统利用效率运行计算值;
EA-Y——年度制冷空调系统年能源实际消耗量(kWh);
EIT-Y——年度信息设备年能源实际消耗量(kWh);
4.2.5 风冷式制冷空调系统的能源利用效率现场测试方法应按以下步骤进行:
1 第一步,在数据中心实际运行负载条件下,在一年内应选取至少 5 个不同时段,每个时段至少包含 1 个表 4.1.5-1 所规定的特性工况点,分别连续测量数据中心制冷空调系统总功率和信息设备总功率。在制冷和信息系统稳定状态下,连续测量不小于 24h,测量的时间间隔不应大于 10min。
2 第二步,应选取稳定在表 4.1.5-1 所规定的特性工况点±2℃范围内测试条件下测得的功率为有效数据,对制冷空调系统总功率和信息设备总功率有效数据分别计算算数平均值,得到该工况点对应功率值。
3 第三步,特性工况点测试时间段制冷空调系统的能源利用效率应按下式计算:
AUEi (4.2.5-1)
式中: AUEi(D)——特性工况点测试时间段制冷空调系统能源利用效率;
PA-D-i——特性工况点测试时间段制冷空调系统的平均功率测试值(kW); PIT-D-i——特性工况点测试时间段信息设备的平均功率测试值(kW)。
4 第四步,以此类推,重复第二步及第三步,分别测试各特性工况点对应的制冷空调系统能源利用效率。将计算结果通过插值法转换为表 4.1.5-1 中特性工况点对应的修正值 AUEi(D )-c。
5 第五步 制冷空调系统的年能源利用效率运行计算值应按下式计算:
AUEY_Y (4.2.5-2)
式中:AUEi(D)-c——特性工况点测试时间段制冷空调系统能源利用效率修正值。
4.2.6 水冷式制冷空调系统的能源利用效率现场测试方法应按以下步骤进行:
1 第一步,在数据中心实际运行负载条件下,在一年内应选取至少 5 个不同时段,每个时段至少包含 1 个表 4.1.5-2 所规定的特性工况点,分别连续测量数据中心制冷空调系统总功率和信息设备总功率。在制冷和信息系统稳定状态下,连续测量不小于 24h,测量的时间间隔不应大于 10min;
2 第二步,选取稳定在表 4.1.5-2 所规定的特性工况点±1.5℃范围内测试条件下测得的功率为有效数据,对制冷空调系统总功率和信息设备总功率有效数据分别计算算数平均值,得到该工况点对应功率值。
3 第三步,特性工况点测试时间段制冷空调系统的能源利用效率应按下式计算:
AUEi (4.2.6-1)
式中: AUEi(W)——特性工况点测试时间段制冷空调系统能源利用效率;
PA-W-i——特性工况点测试时间段制冷空调系统的平均功率测试值(kW); PIT-W-i——特性工况点测试时间段信息设备的平均功率测试值(kW)。
4 第四步,以此类推,重复第二步及第三步,分别测试各特性工况点对应的制冷空调系统能源利用效率。将计算结果通过插值法转换为表 4.1.5-2 中特性工况点对应的修正值 AUEi(W)-c。
5 第五步 制冷空调系统的年能源利用效率运行计算值应按下式计算:
AUEY_Y (4.2.6-2)
式中:AUEi(W)-c——特性工况点测试时间段制冷空调系统能源利用效率修正值。
4.2.7 采用多种制冷空调系统,应按制冷空调系统形式及负责区域,分别按照第4.2.5 条和第 4.2.6 条进行现场测试。
4.2.8 数据中心的能源计量与监控系统应按照现行国家标准《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB 17167 的规定配备能源计量器具,完善能源计量管理,定期开展计量器具检定校准,能源计量数据应真实、准确、完整且可溯源。
4.2.9 数据中心应具有能源利用统计分析制度,奖惩办法和长效考评机制,并有效实施,建立能源效率统计、计算和评价结果的文件档案,并对文件进行受控管
理。
4.2.10 运行单位应根据制冷空调的控制逻辑,优化运行参数、调整运行模式, 实现数据中心制冷空调系统的节能降耗,包括:
1 能根据室外气象条件选择并平滑切换更节能的运行模式;
2 根据季节调整湿度设定值、温度设定值,运行策略合理可靠,
3 利用人工智能技术实现智能化调优及能效分析;
4 对用能量进行自动监测和记录,并进行分区计量、分项计量;
5 具备逐日 PUE 及 AUE 统计与分析功能。
附录 A 全国部分城市的温度分布百分比表A.0.1 室外干球温度分布百分比可按表 A.0.1 选取。
表 A.0.1 典型城市干球温度分布百分比
续表 A.0.1 典型城市干球温度分布百分比
A.0.2 室外湿球温度分布百分比可按表 A.0.2 选取。
表 A.0.2 典型城市湿球温度分布百分比
续表 A.0.2 典型城市湿球温度分布百分比
附录 B 技术先进性评价指标
表 B.0.1 技术先进性评价指标
续表 B.0.1 技术先进性评价指标
本标准用词说明
1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”,反面词采用 “严禁”;
2)表示严格,在正常情况均应这样做的用词:
正面词采用“应”,反面词采用 “ 不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用 “ 不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“ 应符合 的规定” 或“ 应按 执行”。
引用标准名录
《数据中心设计规范》GB 50174
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB 17167
《热泵和冷水机组能效限定值及能效等级》GB 19577 《通风机能效限定值及能效等级》GB 19761
中国建筑节能协会团体标准
数据中心制冷空调系统能效等级评价标准
T/CABEE 120-2025
条文说明
编制说明
《数据中心制冷空调系统能效等级评价标准》T/CABEE 120-2025 经中国建筑节能协会2025 年9 月 1 日以国建节协标〔2025〕第 64 号公告批准发布。
本标准制定过程中,《数据中心制冷空调系统能效等级评价标准》编制组经广发调查研究,认真总结实践经验,参考有关国内标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,编制本标准。
《标准》明确了数据中心制冷空调系统能效指标定义,形成了数据中心制冷空调系统能效等级评价方法,提出了数据中心制冷空调能效技术指标及判定方法,并制定了制冷空调系统在全过程中所遵循的技术措施以指导不同区域的项目进行设计及运行管理。
为了便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定,《数据中心制冷空调系统能效等级评价标准》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明,对条文规定的目的、依据及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是,条文说明不具备与标准正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。
1 总 则
1.0.1 近年来,数字经济的快速发展,数据中心规模保持高速增长。数据中心在成为数字经济重要基础的同时,也已成为用能大户之一,2020 年我国数据中心年用电量突破 900 亿千瓦时。据部分市场调研机构测算,到 2030 年,我国数据中心年用电量将超过 3800 亿千瓦时。业内常用PUE 评价数据中心能源效率(一般以年计),PUE 值越接近 1,表示一个数据中心的绿色化程度越高。
数据中心用能量是指数据中心各种用能设备消耗的能源总和,消耗的能源主要是电能。除数据中心核心的信息设备运行需消耗大量电能外, 信息设备运行时散发出大量的热量,而这些热量需要制冷空调系统将其转移,因此,制冷空调设备与系统的用电量也成为数据中心的重要耗能。降低数据机房的用能量, 不仅仅是降低信息设备运行用能量,同时也要降低制冷空调设备与系统的用能量。据一些数据统计报告,除作为数据中心核心的 IT 设备在整体耗能占比高达 46%外,在基础设施中,空调制冷用能量占比也最高,所以数据中心制冷空调系统的节能亟待关注。为落实国务院《 “十三五”节能减排综合工作方案》,推动数据中心的节能减排,国家发改委联合工信部等七部委于 2019 年 6 月发布《绿色高效制冷行动方案》,提出“加快制定数据中心能效标准,实施数据中心制冷空调系统能效提升工程。”
通过标准化测量和分析数据中心制冷空调系统的能效指标,可帮助运行单位降低用能量成本,提升绿色化水平,推动数据中心向低碳方向发展。近年来,PUE被严重商业化,不少数据中心声称其 PUE 值已低于 1.2 甚至 1.1。然而,这些公司绝大多数未给出具体采用的节能措施、PUE 的测量方式和计算方式等细节。业界也出现了人为操纵 PUE 值的现象,例如,有人选择了最佳的测量时机,在户外很冷、照明系统全部关闭时测量, 甚至关闭冗余制冷系统才进行测量,这时测得的 PUE 值已经远远偏离了事实。
1.0.2 新建数据中心,是指建设单位按照规定的程序立项,新开始建设的数据中心。
改建数据中心,是指建设单位将现有建筑改建成数据中心,或者将现有数据中心机房重新改建成为新的数据中心。
扩建数据中心,是指建设单位为了扩大数据中心的业务能力,对其进行增加
数据中心机柜数量或提高机柜功耗等扩大业务能力建设的数据中心。
目前数据中心制冷空调系统大多是以电力驱动的冷却系统,但是也存在个别以热驱动吸收式制冷机等非电力冷却系统,二者的主要能源应用有者较大区别,系统能效提升方法也有较大差异。所以, 本标准不适用于热驱动吸收式制冷机等非电力冷却系统的数据中心。
2 术 语
2.0.1 本条来源《数据中心 资源利用 第 1 部分:术语》GB/T 32910. 1-2017,目前国内多个数据中心相关国家标准(例如《数据中心能效限定值及能效等级》
GB 40879-2021)等均为此来源。
2.0.2 本条来源《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 ,3.13。
《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 将数据中心信息设备负荷使用率分为以下轻载、半载、重载、满载等几种情况,具体如下:
轻载:数据中心信息设备负荷使用率小于 25%。
半载:数据中心信息设备负荷使用率大于或等于 25%,小于 50%b;
重载:数据中心信息设备负荷使用率大于或等于 50%,小于 75%;
满载:数据中心信息设备负荷使用率大于或等于 75%,小于或等于 100%。
根据目前调研的大部分正常运行的数据中心的年平均负载率为 20%~40%左右,只有少部分数据中心在个别时间段的负载率达到 50%~80%,所以通过设计负载下的 PUE,评价数据中心的运行阶段的能效有较大误差,大多数数据中心运行后的 PUE 监测值远高于可行性研究阶段或设计阶段规定的 PUE,影响了各地管理部门对数据中心的能效管控及双碳管控的科学性及准确性。
2.0.3 制冷空调系统的能效不仅受信息设备的运行负载的影响,同时也受室外气象参数的影响。
2.0.4 当信息设备负荷使用率分别为设计负载的 25% 、50% 、75%及满载时对应的 AUE 分别用 AUE25、AUE50、AUE75 及 AUE100 表示。目前国内多个国家标准中分别使用 PUE 、R 、EEUE 等指标参数反应数据中心的电能使用效率,但是这些指标与数据中心所处地理环境气候及采用制冷方式、安全等级, 信息设备使用负荷率、信息设备运行特点、数据中心运行维护特点等因素相关。而数据中心的制冷空调系统利用效率则体现了数据中心制冷空调系统用能量与信息设备用能量之间的关系,其定义为数据中心制冷空调系统用能量与信息设备用能量之间的比值,通过该指标可以达成以下目的:
1 为新建数据中心确定制冷空调系统利用效率的设计目标;
2 为既有数据中心提高制冷空调系统利用效率提供能效指标基础。
由于数据中心 PUE 指标主要考虑了三种用能量:信息设备用能量、配电损耗和制冷空调系统用能量。数据中心所处的地理气候环境、安全等级和信息设备使用负荷率等影响数据中心 PUE。而在这些影响因素中,地理气候环境与信息设备使用负荷率则对制冷空调系统的能源利用效率有着较大影响。
2.0.5 温度分布百分比是用于描述室外温度在不同区间分布特征的重要参数,它能够定量地反映出各个温度区间在全年时间中所占的比例情况,对于深入分析室外温度的变化规律以及其对数据中心制冷空调系统的影响具有关键意义。
室外温度特性点和温度分布百分比对数据中心制冷空调系统能效测算有着 关键影响。室外温度是制冷空调系统运行的重要外部条件, 不同的室外温度会导致制冷空调系统的运行工况发生显著变化,进而影响其能耗和能效。例如, 在高温季节,制冷空调系统需要消耗更多的能量来维持数据中心内的适宜温度;而在低温季节,若能充分利用自然冷源,则可以有效降低系统能耗。温度分布百分比则反映了室外温度在时间和空间上的分布特征,它对于准确评估制冷空调系统在不同工况下的运行时间和能耗分布具有重要意义。通过深入研究室外温度特性点和温度分布百分比,可以更精确地测算制冷空调系统的能效,为系统的优化设计、运行调控以及节能改造提供科学依据,从而实现数据中心制冷空调系统的高效节能运行。
本标准根据《建筑节能气象参数标准》JGJ/T 346-2014 中的数据,将室外环境的特性点干球(湿球)温度分为 5 个,各特性点干球温度及所代表的温度区间见表 A.0. 1,各特性点湿球温度及所代表的温度区间见表 A.0.2。
3 基 本 规 定
3.1 一般规定
3.1.1 对于数据中心来说,信息设备在运行过程中产生大量热,这些热量如果不能及时排除,将导致机柜或主机房内温度升高,过高的温度将使电子元器件性能劣化、出现故障,或者降低使用寿命。此外,制冷系统投资较大、用能量较高,运行维护复杂。因此,空气调节系统设计应根据数据中心的能效要求及安全等级,采用技术先进、经理合理的制冷空调系统方案, 对数据中心的安全性和节能具有重要意义。
关于数据中心用能量构成的比例,国内外很多企业和学者都做了大量的调查与研究,虽然研究结果中各部分占比不尽相同,但用能量构成因素及排序基本相同。一般来说,在一个 PUE 约为2 的传统的数据中心总用能量信息设备用能量占比最高,约占 50%;其次是制冷系统用能量,约占 35%;再次是供配电系统用能量,约占 10%,其中最主要的是 UPS 设备的用能量,次之是变压器设备的用能量;最后是照明及其他用能量,约占 5%。不同数据中心即使 PUE 值相同,用能量占比也不同。根据数据中心用能量构成和 PUE 的计算公式,降低数据中心制冷系统的用能量,对降低 PUE 值最有效。因此,数据中心的节能措施主要围绕降低制冷系统的用能量开展。大幅降低数据中心 PUE 的有效措施是采用自然冷却方式,例如引入室外空气配合蒸发冷却进行制冷。要实现这种方式, 一方面数据中心需要选址建设在温度较低的寒冷地区;另一方面,可适当提高机房运行温度,最大程度地利用室外空气进行自然冷却。
3.1.2 数据中心运行过程中,保证系统安全性及合理的室内环境参数是信息设备持续稳定运行的基本条件。数据中心发生一次严重运行事故的损失可能高达百万。同时,主机房区内合理的温度、露点温度和相对湿度等室内环境参数是信息设备的正常稳定运行基本条件之一。所以, 数据中心制冷空调的运行能效提升应在保证以上两点的基础上进行。
3.1.3 为保证数据中心制冷空调系统的能效测算与技术评价科学准确,需要分别对其设计阶段及运行阶段进行技术评价。
3.1.4 《数据中心设计规范》GB 50174-2017 规定数据中心与其他功能用房共建
于同一建筑内时,设置独立空调系统的原因如下:
1 数据中心与其他功能用房对空调系统的可靠性要求不同;
2 数据中心环境要求与其他功能用房的环境要求不同;
3 空调运行时间不同;
4 避免建筑物内其他部分发生 事故(如火灾)时影响数据中心安全。
3.1.5 数据中心建设有余热回收利用系统分为以下几种形式:
1 只为数据中心之外区域供热是指设置热泵等热回收系统对数据中心周边的民用建筑等进行冬季供暖等;
2 只为数据中心之内区域供热是指设置热泵等热回收系统对数据中心内的新风等进行冬季预热或数据中心主机房外辅助区进行冬季供暖等。
包括以上两种情况的余热回收利用系统,应在不同供热对象的供热主管上安装对应的热量表,计算制冷空调系统能效时,应按照供热量比例划分设备及用电量。
3.2 能效要求
3.2.1 本条分级依据主要参照《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021并结合调研的近 50 个数据中心项目的PUE 与AUE 之间的关系进行分析,PUE与 AUE 拟合的公式如下:
AUE = PUE × 0.8- 0.84 (1)
《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021 规定:
表 1 数据中心能效等级指标
3.2.2 目前国内多数省市对数据中心能耗双控做了相应的规定,部分省市在《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021 发布之后也相继发布了相关标准要求。严寒地区参照内蒙古自治区的《数据中心电能使用效率限额》DB 15/T 2231-2021、寒冷地区参照河北省的《数据中心能源效率限额引导性指标》DB 13/T 5609-2022 规定的 PUE 要求结合 PUE 与 AUE 的拟合的公式计算所得。其他地区的先进值参照《上海市智算中心建设导则(2025 年版)》规定的综合 PUE 先进
值要求(不高于 1.18)结合 PUE 与 AUE 的拟合的公式计算所得。北京市的《数据中心能源效率限额》DB11/T 1139-2023 规定:
表 2 数据中心能效效率限额指标(PUE)
河北省的《数据中心能源效率限额引导性指标》DB13/T 5609-2022 规定:
表 3 数据中心能源效率限额引导性指标
内蒙古自治区的《数据中心电能使用效率限额》DB15/T 2231-2021 规定:
表 4 数据中心能效等级指标
4 技 术 要 求
4.1 设计要求
4.1.1 目前,行业内以标准机架(标准机架为换算单位,以功率 2.5 千瓦为一个标
准机架)数量作为数据中心规模划分的依据,一般来说:
超大型数据中心:10000(含)个以上标准机架的数据中心;
大型数据中心:3000~10000 个标准机架的数据中心;
中型数据中心:1000~3000(含)个标准机架的数据中心;
小型数据中心:少于 1000(含)个标准机架的数据中心。
4.1.2 《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021 规定:
1 信息设备包括但不限于:
数据计算处理设备:如服务器、工作站、小型主机、信息安全设备等;
数据交换处理设备:如交换机、路由器、防火墙、网络分析仪、负载均衡设备等;
数据存储处理设备:如磁盘存储阵列、光盘库存储设备、磁带存储设备等;
辅助电子设备:如网络管理系统、可视化显示和控制终端等安装在主机房内的电子设备。
2 冷却系统(制冷空调系统)包括但不限于:
机房内所使用的末端空调设备:房间级、行级、机柜级、芯片级空调和机房温度调节设备等;
室外冷却系统:风冷、水冷、蒸发冷却空调设备和空调制冷输送设备等;
新风系统:新风机及送风、回风风机、风阀等。
4.1.3 室外干球温度分布百分比 Di 表示在某地区每个特性状态点 i 所代表的温度区间全的小时数占全年小时数(8760h)的百分比。
4.1.4 室外湿球温度分布百分比 Wi 表示在某地区每个特性状态点 i 所代表的温度区间全的小时数占全年小时数(8760h)的百分比。
4.1.5 本条的特性状态点及室内外环境参数计算要求主要参照《数据中心能效限定值及能效等级》GB 40879-2021 及《蒸气压缩循环冷水(热泵)机组 第 1 部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组》GB/T 18430.1-2024。
4.1.7 目前大多数的数据中心的制冷与空调设施已设置建筑设备监控系统,一般具有如下功能:
1 监控系统宜接入制冷与空调设施的运行参数,当参数异常时,监控系统告警;
2 冷通道温、湿度宜纳入监控系统;
3 宜为主机房敷设在地板下的空调水管设置漏水监测装置;
4 制冷与空调宜设置群控功能,同一组群的空调设备,还应有措施避免机组之间出现运行状态相反的情况;
5 监控系统应能完成制冷与空调系统加减载的顺序操作;
6 制冷与空调系统设有冗余时,监控系统应能自动投入备用设施,替换故障组件或故障子系统;
7 制冷与空调系统设有多种运行模式时,监控系统应能根据室外气象条件选择并平滑切换运行模式;
8 设有应急冷源的制冷与空调系统,其监控系统应能实现应急冷源的自动充冷、放冷和再次充冷,并应避免不满足温度要求的冷却介质进入末端空调;
9 制冷与空调的监控系统应满足设备的启、停间隔要求;
10 冬季运行的新风机组、空调机组、冷却塔、干冷器等,设置了防冻设施时,应对防冻效果进行监控;
11 制冷与空调的监控系统宜具备存储历史数据的功能,并可利用软件进行数据分析,以优化系统运行;
12 监控系统宜具备区分访问等级与操控权限的功能。
但是,目前的建筑设备监控系统功能缺乏对制冷空调系统的能效管理,不利于系统的节能降碳的调试与运行。
4.1.8 现行国家标准《热泵和冷水机组能效限定值及能效等级》GB 19577 规定了热泵和冷水机组的能效等级、技术要求和试验方法,适用范围包括:蒸气压缩循环冷水(热泵)机组(包括数据中心专用型)、低环境温度空气源热泵(冷水)机组、水(地)源热泵机组、溴化锂吸收式冷(温)水机组、蒸气压缩循环高温热泵机组、间接蒸发冷却冷水机组和一体式冷水(热泵)机组、间接蒸发冷却冷水机组。
4.1.9 本条规定了输配系统中风机的节能设计要求,风机是制冷空调输配系统中
最主要的耗能设备之一,规定风机的能效水平对于整个输配系统提高能效非常重要。制冷空调系统中应用的各类通风机应通过计算确定压力系数和比转速等参数,并按现行国家标准《通风机能效限定值及能效等级》GB 19761 中规定的能效等级不低于 2 级水平选取。
4.1.10 本条规定了输配系统中水泵的节能设计要求,水泵也是制冷空调输配系统中最主要的耗能设备之一,规定水泵的能效水平对于整个输配系统提高能效非常重要。水泵是耗能设备,应该通过计算确定水泵的流量和扬程,合理选择通过节能认证的水泵产品,减少能耗。
4.2 运行要求
4.2.1 制冷空调系统运行过程中的运行能效的季节波动性,以年为单位可以充分反应制冷空调系统的运行水平及智能调控系统的调节能力。
4.2.2 一般来说,数据中心正常投入使用后的第一个自然年,上架率和负载率相对较低,且运行单位对制冷空调系统、控制系统与信息设备系统的运行特性匹配不够熟练易造成运行能效较低,所以应先对制冷空调及控制系统进行系统诊断分析。当实际运行能效与标准要求差距较大时,则需要专业的第三方公司进行调适以提高系统能效。
4.2.3 目前国内多数省市对数据中心能耗双控做了相应的规定,所以通过节能改造提高数据中心制冷空调系统的运行能效能,能够有效的降低数据中心的 PUE 值。北京市 2024 年 7 月印发《北京市存量数据中心优化工作方案(2024-2027 年)》提出:存量数据中心实际 PUE 值应满足本市现行地方标准《数据中心能源效率限额》 (DB11/T 1139-2023)规定的限定值 1.35 。PUE 值高于 1.35 的存量数据中心为主要优化对象。
上海市 2024 年3 月印发的《上海市智能算力基础设施高质量发展“算力浦江”智算行动实施方案(2024-2025 年)》提出:到 2025 年,存量改造智算中心 PUE值将降至 1.4 以下。
内蒙古自治区 2024 年 6 月印发的《关于支持内蒙古和林格尔集群绿色算力产业发展的若干意见》提出:加强存量数据中心绿色化改造,有序腾退年均 PUE 值高于 1.5 的落后数据中心。
青海省 2023 年 10 月印发的《青海省重点领域数据中心节能降碳技术改造工
作方案》规定:到 2025 年,现有数据中心电能比普遍不超过 1.5。
四川省成都市 2022 年9 月印发的《成都市数据中心建设规定(2022 年版)》提出:PUE 高于 1.5 的老旧数据中心应开展绿色节能改造,改造后 PUE 不应高于1.3。
广东省深圳市 2024 年6 月印发的《国家碳达峰试点(深圳)实施方案》提出:推进大中型数据中心节能改造,逐步改造或淘汰电能利用效率(PUE)高于 1.4 的数据中心。
所以,当前数据中心业主及运行单位应对制冷空调系统的运行能效持续监测,对未达到要求的数据中心进行调试或改造,以满足当地政府部门的政策要求。
4.2.4 当一年内的逐月信息设备的用电量偏差较大时,计算的年统计与逐月统计有较大误差,一般情况下使用年统计略低,所以为了科学合理的评价性能指标,应按照逐月计算值进行计算。

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