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如何构建绿色的模块化数据中心

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-09-24 1:42:27 * 浏览: 15
针对传统机房存在的问题以及云计算带来的新挑战,从三个方面对绿色数据中心的发展趋势进行了分析:密闭通道的行级冷却,高回风温度设计和低PUE值。满负荷部分。从全模块化设计概念和架构,高效制冷和高效电源等方面对绿色模块化数据中心的构建方法进行了说明。随着虚拟化,云计算和大数据时代的到来,数据中心的功能正在悄然发生变化,从业务支持系统到企业的核心竞争力,甚至是企业“生产中心”的重要组成部分”。如何解决传统机房的问题,引领数据中心的发展趋势,建设新一代的节能,环保,灵活升级的模块化数据中心已成为业内人士追求的热点和目标。 1传统机房存在的问题传统机房存在以下问题:①冷热混合,效率低下。设备部署不均,局部热点,②多维限制,无法扩大。 2“云计算”带来的新挑战①密度的增加和热点的出现:CPU利用率和刀片服务器的使用增加,单个机柜的功率密度增加以及服务器中的热点,这会影响服务器的正常运行与数据中心可靠性,热点有关漂移和散热困难:云计算和虚拟化使服务在服务器之间“四处飞行”。热点和温度也会随着业务“波动”,并且散热困难。 3数据中心的发展趋势(1)封闭通道和行级制冷的发展。密封通道实现了冷热隔离,比传统机房具有更高的制冷利用率和更高的能源效率。它们可以支持更高的功率密度并避免局部热点。要获得更高的可靠性,请参见表1进行比较。行级空调实现近端制冷,无传输路径损耗,无机柜温度梯度缺陷,效率更高,可支持30kW / R的功率密度,请参见表2。行级空调可部署更多机柜,功率密度高于5kW / R的优势更加明显。进行比较,请参见表3,表4和图1(以大型家用冷冻水数据中心中603平方米的计算机房为例进行案例分析)。 (2)高回风按照GB50174-2008中A / B级机房的要求,服务器的进风温度为23±1℃,普通机房的1kW冷却风量按270.5m3/h@ΔT=11℃,空调回风温度高达34±2℃,典型的高回风如图2所示。在A / B级普通机房的地板下空气中在供应设计中,空调的回风温度通常设置为29±1℃(由传统的房间级空调的能力决定)。换句话说,服务器的进风和出风温度之间的温差为ΔT= 6°C,如图3所示。1kW的冷却风量从270.5m3 / h增加到495.9m3 / h,并且空气量增加83.3%,即空调增加83.3%,或者违反GB50174-2008的规定,主机房温度即服务器的进风温度从23降低±1℃至18±1℃,即直接将机房的建设水平由A / B降为C,并确保服务器进出风温差为ΔT= 11℃,如图图4:无论是从节能,减少空调投资还是从GB50174-2008的规定来看,高回风设计都是必然的趋势。 (3)在全功率部分实现低负载,高效率,低PUE值的开发。数据中心规划通常需要考虑未来5至10年的业务发展。对于大型数据中心,根据业务发展,将根据模块逐步部署它们。小型数据中心服务器设备已部署在阶段。初始业务负载率非常低。一些计算机室的初始负载率甚至低于10%。对于中国57个数据中心,容量在40kVA及以上且在线运行300台以上的UPS的调查中,超过40%的负载率低于30%。如果按照满负荷规划数据中心的PUE目标值,则实际的PUE运行值会大大高于目标值,达不到节能的目的,要求数据中心的PUE值较低。低负载和满负载功率范围内的PUE值,例如,某运营商湖北基地的项目招标文件明确要求实际负载为25%,50%,75%,100%,且PUE值为lt, 1.7。同时,在低负荷,高湿度的场景下,空调运行时间短。在通道的外表面上存在凝结的风险,这对空调的工作范围提出了挑战和要求。 4如何构建绿色的模块化数据中心(1)完整的模块化设计图5和图6显示了从组件到IT模块,机器厂房乃至园区的完整模块化设计。 (2)高效电源高效电源包括两个概念,一个是高效率,减少有功功率损耗,另一个是高负载率,减少容量损耗。高频技术比工业频率具有更高的效率。无论是具有可热插拔模块的模块化UPS,HVDC还是具有固定模块的高频塔式UPS,它都是高频产品,也是基于模块化设计理念的。大多数IT设备电源模块均采用过补偿设计,功率因数在0.99与1之间,实际使用情况一般达到0.95以上。要提高负载率,电源的功率因数必须与其匹配(请参见表5)。工业频率UPS的功率因数0.8显然是不合适的,即使高频塔式UPS的功率因数为0.9,也不是高效的电源。也是模块化的高效电源产品。 HVDC在操作和维护中具有直流电的自然优势,不受频率和相位的限制。但是,当前的HVDC采用IT电源架构,需要考虑GB50174-2008的默认TN-S电源架构要求。 (3)高效制冷①大型机房高回风设计当前行级空调的回风设计温度一般在37℃左右,实现了高回风。空调的回风温度从32°C升高到37°C,其制冷量提高了28%。冷却器的出口温度从7°C升高到10°C,其能效比提高了10%。表6是某公司生产线级空调的参数表。表7是某公司的冷水机组的参数表。目前,大多数房间空调的制造商将回风温度设计为不高于32℃,并且需要提高回风温度。 ②小型机房全直流变频水平送风的集成模块化设计如图7所示,集成了ATS,配电,UPS,机柜,密封通道,电池和管理系统,实现了模块化的集成化和产品化。电脑室。它可以最大程度地减少现场工程设计和快速部署。智能管理系统具有支持远程管理和APP移动运维的特点。完整的直流行级变频卧式空调设计,直流变频空调根据IT负载的大小自动调整工作频率,节省25%以上,如图8所示。直流变频空调可以实现低负载,高效率,满负载下的PUE值低,低负载除湿功能可防止结露和服务器在允许的湿度范围内工作,如图9所示。(4)智能管理如图10所示,DCIM实现数据中心的自动管理,还可以实现集中统一的管理,运维和资源管理上下数据中心的位置,减少了管理人员和有效的操作。 5结束语影响绿色模块化数据中心建设的因素很多,包括数据中心的位置,自然冷源的采用,建设水平等,这些都必须考虑。本文从整体模块化设计,高效散热,高效电源和智能开始。阐述了管理的几个方面,更多的是如何挖掘设备本身的潜力来实现绿色高效。随着数据中心对绿色节能的要求越来越高,电源和冷却设备的高效设计变得越来越重要。作者简介杨Bi飞,能源与电力工程硕士,高级制冷工程师,在HVAC和数据中心解决方案规划方面有18年的经验,是华为数据中心能源解决方案规划专家。