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聯(lián)通云數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)全觀

摘要:如大家所知,綠色節(jié)能是數(shù)據(jù)中心未來的重點發(fā)展方向。許多數(shù)據(jù)中心管理者抱怨自己的機房耗能嚴重,PUE值居高不下,殊不知數(shù)據(jù)中心是一幢綜合性建筑,體系龐雜,供配電、制冷、照明等等不一而足。

  

       ICCSZ訊   如大家所知,綠色節(jié)能是數(shù)據(jù)中心未來的重點發(fā)展方向。許多數(shù)據(jù)中心管理者抱怨自己的機房耗能嚴重,PUE值居高不下,殊不知數(shù)據(jù)中心是一幢綜合性建筑,體系龐雜,供配電、制冷、照明等等不一而足。由此可知,數(shù)據(jù)中心的節(jié)能可以通過很多不同途徑來實現(xiàn),通過量變引起質(zhì)變。今天讓我們通過這篇文章,看看聯(lián)通是如何在云數(shù)據(jù)中心中通過各種不同系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化實踐,逐步推行“綠色節(jié)能”理念的。

  

 

  圖1 聯(lián)通云數(shù)據(jù)中心整體節(jié)能示意圖

  建筑系統(tǒng)

  一般來說,數(shù)據(jù)中心的基礎運維優(yōu)化,涉及到硬件與軟件兩部分。在數(shù)據(jù)中心的機房環(huán)境、動力設施、空調(diào)及IT設施方面采取節(jié)能優(yōu)化措施,可稱為“硬件”節(jié)能;而在機房規(guī)劃與設計、部署、運營、維護和管理等方面采取節(jié)能優(yōu)化措施,可稱為“軟件”節(jié)能。毫無疑問,建筑系統(tǒng)屬于硬件的范疇。

  據(jù)悉,聯(lián)通在自己的云數(shù)據(jù)中心里執(zhí)行《公共建筑節(jié)能設計標準》DB13(J)81-2009和《居住建筑節(jié)能設計標準》DB13(J)63-2007,合理安排建筑物的朝向和間距,使機房樓能夠最大限度利用自然采光和自然通風,以此維持室內(nèi)舒適的條件。數(shù)據(jù)機房采用無外窗的設計,避免能量的浪費。建筑的外墻、屋頂采用高保溫性能建筑材料和構(gòu)造方案,能夠有效防止熱量散失及降低空調(diào)能耗。

  另外值得一提的是,選擇高效節(jié)能燈具也是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的必要措施,比如光源可以選用高效的T5三基色熒光燈管。機房照明分列設置,可根據(jù)需求開啟全部或者一半燈具,從而達到節(jié)能的照明效果。

  變配電系統(tǒng)

  如果說建筑系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的骨干,那么變配電系統(tǒng)則是數(shù)據(jù)中心的動脈,這一系統(tǒng)是否有序運行,決定著整個數(shù)據(jù)中心軀體運轉(zhuǎn)是否正常。而作為負責運輸能源的系統(tǒng),變配電系統(tǒng)在節(jié)能問題上同樣大有可為。

  在整個變配電系統(tǒng)中,最引人注目的無疑是高壓系統(tǒng)分散式供電系統(tǒng)。聯(lián)通在數(shù)據(jù)中心里采用分布式供電,將10kV市電直接引入各模組,使得供電系統(tǒng)能夠就近為用電負荷供電,減少線纜的損耗,同時減少電纜投資以及建設費用。

  其次,非晶合金變壓器也足夠吸引眼球。據(jù)悉,非晶合金變壓器的空載損耗比普通干式變壓器有比較明顯的降低,并且還有噪聲低等特點,可以有效節(jié)省運營成本,且其制作材料可以分解、回收、不污染環(huán)境。

  再來關(guān)注柴油發(fā)電機。聯(lián)通在數(shù)據(jù)中心里使用10kV高壓柴油發(fā)電機組作為備用電源,由于電壓等級高,這樣就可以減少輸電線路損耗,大量減少低壓電纜的使用量,從而節(jié)約了建設成本。

  最后,供配電系統(tǒng)當然少不了UPS。聯(lián)通在自己的云數(shù)據(jù)中心里采用了高頻UPS設備,與工頻UPS相比,高頻UPS使用效率高,能夠有效控制諧波電流,并且具有自身功耗小的特點,值得數(shù)據(jù)中心嘗試。

  制冷系統(tǒng)

  說完了建筑系統(tǒng)和變配電系統(tǒng),接下來該輪到節(jié)能領(lǐng)域的重頭戲——制冷系統(tǒng)了。

  制冷系統(tǒng)的奧秘,在于集中式水冷空調(diào)。在聯(lián)通的云數(shù)據(jù)中心,機房空調(diào)系統(tǒng)采用的是高能效比的離心式冷水主機,其奧秘在于——將供回水溫度由7℃-12℃提高到10℃-15℃。這樣一來,便可以在保證IT負荷正常運行的前提下,提高了冷凍機組制冷效率,降低了制冷能耗。

  

 

  圖2 機房制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  接下來給大家說一個比較新奇的詞:Free Cooling技術(shù)。什么是Free Cooling技術(shù)?這是一種利用自然冷源免費制冷的技術(shù),通過冷卻塔、板式換熱系統(tǒng),在過渡季節(jié)利用自然冷源進行免費制冷,減少或停止冷凍機組的運行時間,減少壓縮機的運行功耗,從而達到節(jié)能降耗的目的。

  .再看變頻水泵、EC風機,冷凍水泵、冷卻水泵以及室內(nèi)末端機組的送風風機均使用了變頻技術(shù),可以實時根據(jù)熱負荷情況,使設備運行在最經(jīng)濟狀態(tài),降低能耗。

  與此同時,合理的氣流組織和余熱回收也相當重要。聯(lián)通的云數(shù)據(jù)中心機房采用下送風、下回風、封閉冷通道的方式,達到合理規(guī)范氣流組織的目的,提高冷源的使用效率,避免了冷源的浪費。而機房樓輔助用房采用水環(huán)熱泵VRV空調(diào)系統(tǒng),冬季從機房集中空調(diào)冷卻水系統(tǒng)中提取機房排除的廢熱供暖,這樣就能提高能源利用率。

  

 

  圖3 機房氣流走向示意圖,紅色代表暖流,藍色代表冷流

  動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

  說了這么多硬件,接下來該說說數(shù)據(jù)中心里的軟件了,這里重點提一下PECS動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)。

  所謂PECS動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng),英文全稱Power-Supply & Environment Centralize Supervision System,它的職責是將動力、環(huán)境設備通過前端采集、傳輸網(wǎng)絡及后臺數(shù)據(jù)庫集中整合到統(tǒng)一的監(jiān)控平臺上,向管理者提供對前端設備的實時遙測、遙信、遙控及遙調(diào),對重要數(shù)據(jù)、告警的統(tǒng)計、對比分析和歸類整理,為設備建設及維護提供客觀、科學的依據(jù)。數(shù)據(jù)中心管理者可根據(jù)它提供的PUE曲線,監(jiān)控基地基礎設施能耗情況,通過曲線分析、加強能源使用管理,降低數(shù)據(jù)中心能耗。

  

 

  

 

  圖4、圖5 PECS動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

  值得一提的是,這一系統(tǒng)支持能耗查詢功能,管理者可以通過系統(tǒng)查詢每個設備的用電情況,分析各設備的能耗及其使用情況,從而有效地進行能耗管理——怎么樣,是不是很智能呢?正所謂“硬件還要軟件配”,軟硬兼施,才是數(shù)據(jù)中心管理之道。

  結(jié)語

  除了本文中提到的幾種已經(jīng)在聯(lián)通云數(shù)據(jù)中心得到應用的技術(shù),當下業(yè)界還有些比較流行的新技術(shù),比如云節(jié)能技術(shù)、高壓直流技術(shù)、新風制冷技術(shù)、三聯(lián)供技術(shù)、光伏供電技術(shù)等等,本文就不在此一一提及了。大家若是感興趣,可以對這些技術(shù)進行深入了解,并進一步在數(shù)據(jù)中心中推進實施,為綠色數(shù)據(jù)中心的建設工作貢獻自己的力量。

內(nèi)容來自:中國IDC圈
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