當前數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)中各種大數(shù)據(jù)技術的應用和興起,數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出井噴式的增長,以及用戶對數(shù)據(jù)中心業(yè)務的可用性要求也提出全新的訴求與變革。在此背景下,數(shù)據(jù)中心基礎設施建設面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇,模塊化、智能化、快速擴容、靈活應變、綠色環(huán)保。
基礎設施與工程配套模塊化
目前業(yè)界常用的微模塊數(shù)據(jù)中心主要應用于室內(nèi)場景,主要是由末端的IT設備、列間空調、高壓直流、模塊化UPS、冷通道等構成微模塊產(chǎn)品;集裝箱型數(shù)據(jù)中心主要應用于室外場景,主要有IT箱、配電箱、冷機箱、柴發(fā)箱、辦公箱等。前者實現(xiàn)了大規(guī)模部署,但只用于IDC的末端設備,且缺乏移動性。后者移動方便、搭建靈活,但規(guī)模有限,將這兩者結合起來可以實現(xiàn)更快速靈活的方式構建大型數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)中心的主要模塊如IT、基礎設施配套(電力、空調、弱電等)、工程配套(建筑、辦公室等)按照最佳模型及建設方法論制定標準接口進行產(chǎn)品化,以集裝箱產(chǎn)品形式為載體在工廠內(nèi)提前預制,通過公路貨運可以快速移動到項目現(xiàn)場,并且可靈活拆卸、搭建、移動到其他場地重復利用。在項目現(xiàn)場,基礎設施和工程配套如堆積木一樣的靈活建設和部署模式,大幅度降低現(xiàn)場施工周期和工程建設成本,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心工程建設綠色化。
數(shù)據(jù)中心的主要模塊如IT、基礎設施配套(電力、空調、弱電等)、工程配套(建筑、辦公室等)按照最佳模型及建設方法論制定標準接口進行產(chǎn)品化,以集裝箱產(chǎn)品形式為載體在工廠內(nèi)提前預制,通過公路貨運可以快速移動到項目現(xiàn)場,并且可靈活拆卸、搭建、移動到其他場地重復利用。在項目現(xiàn)場,基礎設施和工程配套如堆積木一樣的靈活建設和部署模式,大幅度降低現(xiàn)場施工周期和工程建設成本,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心工程建設綠色化。
直接/間接多模式自然制冷
在氣候條件允許的地區(qū),當室外溫度低于室內(nèi)時,常用的推薦方式為采用直接新風自然冷卻,該方案初期投資低、系統(tǒng)簡單,對自然條件好的地區(qū)節(jié)能效果明顯。但新風直接進入機房,溫度和濕度都難以控制,導致大量的冷凝水和加濕能耗過大、除塵效果差、無法除硫化物和磷化物等化學污染物等問題。
為解決上述問題,可引入間接風風換熱自然冷卻方案,間接自然冷卻是采用一個空氣-空氣換熱器,使室外低溫空氣通過換熱器傳遞給室內(nèi)高溫空氣,避免外部新風直接進入機房造成污染。與此同時,空氣-空氣換熱效率減低,換熱設備尺寸較大節(jié)能受到影響。為了進一步提高節(jié)能性,可采用間接蒸發(fā)和自然蒸發(fā)結合直接新風自然冷卻、風風換熱自然冷卻、機械制冷多種功能,在不同場景靈活選擇工作模式。
直接新風自然冷卻模式
在冬季室外溫度低且空氣質量好的情況下,可將室外新風與室內(nèi)熱空氣進行混合過濾后送入機房,可最大程度地降低空調能耗。
間接風風換熱自然冷卻模式
在冬季室外溫度低的情況下,為避免直接新風造成的空氣質量問題,在熱交換器中機房回風熱空氣和室外冷空氣進行熱交換。
間接蒸發(fā)自然冷卻模式
在春秋季室外溫度較低的情況下,因室外空氣溫度不夠低,需要通過高壓微霧噴淋進行絕熱蒸發(fā)制冷的方式來補充制冷量。
間接蒸發(fā)自然冷卻+機械冷卻模式
在夏季室外溫度高的情況下,通過高壓微霧噴淋進行絕熱蒸發(fā)制冷來補充制冷,如經(jīng)過換熱器冷卻后的室內(nèi)空氣溫度仍然未到達送風溫度要求,還需要補充機械制冷。
引入間接蒸發(fā)制冷方案無壓縮機運行模式,利用水分蒸發(fā)吸熱原理,進行空氣與空氣的熱量交換,帶走機房熱量,能效比EER最高可達16.0,是機械壓縮制冷空調的5倍,相比于常規(guī)冷水機組制冷的節(jié)能率,全年節(jié)能率>50%.采用間接蒸發(fā)制冷方案結合直接新風、風風換熱、機械制冷功能,在不同場景靈活選擇工作模式,提升整體機房能源使用效率。
新能源與不間斷電源并網(wǎng)結合直供配電
數(shù)據(jù)中心一直是耗能大戶,因此眾多科技巨頭都在新能源引入與應用技術上嘗試創(chuàng)新。在光照充足的城市,太陽能是最可廣泛采用的綠色新能源。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由多晶硅組件組成,為了節(jié)省安裝場地,可以安裝在模塊化數(shù)據(jù)中心頂部,組件全部橫向布置,另外支架具有角度可調和間距可調的功能,整體支架簡便,安裝快速。
光伏發(fā)電受日照影響存在供電不穩(wěn)定性,數(shù)據(jù)中心配電可以同時結合不間斷電源、市電并網(wǎng)方式采用多路冗余方案實現(xiàn)晝夜間靈活切換持續(xù)保障。根據(jù)不同應用場景可靈活選擇多種工作模式:
模式一
服務器電源按主備定制,市電直供、光伏與不間斷電源(UPS)并網(wǎng)后兩路電源一主一備;
模式二
服務器電源不分主備,光伏與UPS并網(wǎng)與市電直供兩路各承擔一半負載
模式三
服務器電源按主備定制,光伏與市電并網(wǎng)后與UPS兩路電源一主一備;
模式四
服務器電源不分主備,光伏與市電并網(wǎng)后與UPS兩路各承擔一半負載。
因高壓直流電源(HVDC)相比交流UPS可靠性與效率更高,優(yōu)選不間斷電源采用HVDC方案。綜合考慮配電系統(tǒng)節(jié)能與可靠性。
該方案配電邏輯為:市電輸入通過整流器,HVDC輸出270Vdc,光伏板輸入通過DC/DC輸出270Vdc,2個直流輸出合路為1路,通過監(jiān)控模塊控制,使交流PDU處于熱備份狀態(tài)。合路后的輸出給機柜供電。白天,光伏板提供100%供電,并為電池充電,交流PDU作0%后備;夜間,HVDC為機柜提供100%供電,并為電池充電,交流PDU作0%后備;當光伏板和HVDC同時故障或檢修時,交流PDU作100%供電。為充分利用光伏電能,光伏系統(tǒng)峰瓦值要求與負載峰值一致。
引入綠色能源光伏發(fā)電,采用光伏新能源與高壓直流的直流并網(wǎng)結合市電直供主備供電的創(chuàng)新方案,可以在確保系統(tǒng)可靠性基礎上大幅度降低配電能耗。
智能化管理
數(shù)據(jù)中心重建設輕運維是大部分項目的弊病。運維在數(shù)據(jù)中心長時間運行生命周期對系統(tǒng)節(jié)能、可靠性都起著至關重要的作用。為了減少人為操作誤差,去手工化和去紙張化,可采用遠程智能化監(jiān)控方案,實現(xiàn)如下功能:
模塊化、智能化、快速擴容、靈活應變、綠色節(jié)能始終是引領數(shù)據(jù)中心變革的主旋律和靈魂。在現(xiàn)有的模塊化數(shù)據(jù)中心基礎上,本文提出了基于MDC+構建綠色節(jié)能的新一代模塊化數(shù)據(jù)中心的解決方案,提出多項提高能效的創(chuàng)新技術。通過IT與配套(基礎設施、工程)模塊化產(chǎn)品設計、直接/間接多模式自然冷卻制冷技術、能源與不間斷電源并網(wǎng)結合市電直供配電技術以及遠程可視化智能機房監(jiān)控技術可望實現(xiàn)全局PUE在1.5以下,為新一代模塊化數(shù)據(jù)中心基礎設施建設提供參考。
來源:機房360
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