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IDC数据中心建设

数据中心建设方案

文字:[大][中][小] 2019-05-19 12:35     浏览次数:    

  ]当代科技的成长对IT、电信企业的要求逐渐提高,为了餍足市场要乞降行业合作,企业必需不竭投入人力物力进行硬件增强,随之,研发大楼越建越多,研发核心的焦点之一——数据核心的规模也在逐渐扩大。

  当代科技的成长对IT、电信企业的要求逐渐提高,为了餍足市场要乞降行业合作,企业必需不竭投入人力物力进行硬件增强,随之,研发大楼越建越多,研发核心的焦点之一——数据核心的规模也在逐渐扩大。据Jonathan Koomey博士(美国斯坦福大学和伯克利尝试室传授)的一份钻研演讲统计,自2000年到2005年,环球数据核心能耗翻了一番,2005年美国所无数据核心的电耗是450亿kwh,此中包罗了数据核心IT设施、空调制冷设施及其辅助设施的耗电量,间接发生的经济用度为27亿美元,由此估量环球数据核心的能耗所发生的用度为72亿美元。按照美国Uptime钻研院的阐发,数据核心的电耗增加敏捷,以每年15%的速率增加,到2005年曾经到达了18000 w/(平方米机柜占地面积)。从2000年到2001年,仅一年时间,万博体育APP机柜能耗就增加了1100 w/(平方米机柜占地面积)。数据核心单元面积能耗可由机房总能耗以机房面积获得。

  若何故最节能的体例包管体系的不变运转成为了空调设想师的首要使命。本文针对上海某IT企业研发大楼的4个数据核心进行阐发。

  该IT企业大楼位于上海郊区某科技园区,共5层,修建面积约为25 000 平方米,本文钻研的数据核心位于该大楼5层核心位置,呈长条形安插,4个数据核心的面积别离为286,164,104,144 平方米。数据核心的正上方屋顶上设有1.8 m高的平台,用于安排大楼的空调处置设施,平台下则安排了与数据核心相关的排风设施以及用于数据核心全新风制冷的新风百叶,既包管了设施的荫蔽性战争安性,又预防雨天或者其他特殊气候对数据核心氛围调理带来的影响。

  数据核心和收集体系的IT设施会发生大量集中的热量,同时部门设施对温湿度的变迁极其敏感。按照设施供应商供给的数据,数据核心IT设施要求的运转温度为24℃,相对湿度为30%~80%。

  IT设施耗损的电量为1600 W/平方米,因为IT设施是纯散热设施,所以在计较房间负荷时,思量所有耗电量转换为房间冷负荷,且同时利用系数取100%,1#,2#,3#,4#数据核心面积顺次为286,164,104,144 平方米,从而得出4个数据核心的冷负荷顺次为457.6,262.4,166.4,230.4 kW。获得了数据核心的冷量和房间的温度后,能够算出所需风量,可是值得留意的是,在计较总送风量时,按照设想经验,添加10%的体系冗余以包管因为漏风等形成的丧失。

  在进行空调设想时所遵照的焦点思惟是在餍足设施根基温湿度要求的根本上,尽可能多地使用各类节妙手段而且分身体系的不变性、平安性和多样化。

  1)在数据核心内设置零丁的机房空调(CRAC),既负担数据核心的冷负荷,又独立于整个大楼的送风体系。

  2)机房空调采用下奉上回体例,凉风被送至排挤位板下,整个排挤位板作为一个送风止压腔,然后通过排挤位板上设置的部门穿孔将凉风送至房间内各IT机柜。房间回风通过吊顶回风口进入吊顶内,整个吊顶以上的空间作为一个回风止压腔,然后通过装置在吊顶内的回风风管,回到机房空调进行轮回冷却。

  3)因为大楼的地方冷水机组于室外温度低于15℃时遏制利用,可是数据核心整年必要供冷,所以给数据核心设想了新风供冷模式。4个数据核心别离位于大楼两侧的顶楼,给新风供冷模式时引进大量新风缔造了有益前提。数据核心扶植方案采用新风供冷模式节约了大部门的能源,数据中心建设方案笔者将在第5.2节进行阐发。

  4)机房空调全数装置新风管道而且在数据核心装备排风机进行排风以引进新风,排风机设置变频器以节制数据核心的房间一直为正压10 Pa,而且在过渡季候,通过变频器实现新风供冷,削减了风机的能耗。

  1)在一般模式下,1#~4#数据核心的所无机房空调采用冷水制冷而非乙二醇溶液制冷,以获得更高的COP。冷水来自地方制冷机房的冷水机组,冷水管路零丁设置,以确保与整个大楼空调的管路体系彼此独立。

  2)思量到会呈现冷水体系毛病或者节能模式运转的排风机毛病或者大楼不测断电,为3#数据核心和位于其他楼层的弱电机房零丁设置了一台冷水机组(以下简称“高效冷水机组”),以确保这些房间的空调能24 h不间断供冷。高效冷水机组要求同样拥有新风供冷模式,该机组的制冷剂为乙二醇溶液,当室外温度低于乙二醇溶液回水温度时,通过机组自带的三通阀将部门乙二醇溶液引入机组的新风冷却盘管,操纵新风进行间接供冷,以到达节能的要求。

  3)思量高效冷水机组会呈现毛病,设置一台带应急电源的风冷冷水机组作为备用。

  4)因为地方冷水机组供给通俗冷水而高效冷水机组和备用冷水机组供给的是乙二醇溶液,所以要求机房空调采用双盘管双水源体系,以到达两种模式的切换。

  1)每个房间的机房空调设置集中节制器,以施行机组切换、风机启停、水阀开关、盘管切换等动作。

  2)高效冷水机组和风冷冷水机组内置节制器对压缩机、冷凝器等进行节制以实现机组的一般运转。

  3)设置一个特地的地方节制器用于收罗机房空调的集中节制器的数据,切换高效冷水机组和风冷冷水机组并收罗其运转形态信号,节制机房空调新风管风阀以及回风管风阀的开度,节制排风机以及变频器。

  在参考了Greenberg Steve博士(伯克利尝试室)对美国22个数据核心进行钻研统计所得出的一系列经验以及笔者总结以往所参与的项目和实践中的几个经常呈现的问题,提出下问题:

  1)利用“热通道和冷通道”的放置模式来设置机柜,在冷通道的双方别离没置两排机柜,使得两排机柜的进风口面临面设置,同样,两排机柜散热的后背也别离在热通道的两侧;

  3)封住机架上所有晦气用的空间或者面板上的开孔,削减冷量损耗以及避免氛围短路;

  7)将排挤位板下大管径的水管安插在机房空调的后下方(设施机房能够稍稍分开墙壁以留出地板下的空间安插水管);

  8)排挤位板下的主桥架也尽可能靠墙安插。降服以上所列各类气流安插的留意点和问题后所安插的典范的机房气流漫衍见图2。

  综上所述,在取舍穿孔地板类型时应分析思量通风率和安插位置而且取舍带风阀的穿孔地板以便日落伍行风量均衡调试。然后按照机柜的冷量计较所需风量,以2 m/s的速率计较穿孔板所需的截面积,从而确定穿孔板的数量。吊顶回气概栅的设置同样遵照以上准绳。

  因为过渡季候大量的新风会进人数据核心,必要强制排风,而且思量到数据核心的防排烟设想,所以设置屋顶排风机。按照机房空调的数量装备排风机,每个数据核心设置1台排烟风机。数据中心设计与排风机手艺参数见表2。EF/1~3办事于1#数据核心,EF/4~8办事于2#数据核心,EF/9~10办事于3#数据核心,EF/11~13办事于4#数据核心。

  对4个数据核心的用电能耗进行了统计。IT设施的能耗为9784920kWh/a,制冷性能耗为1900920 kWh/a,机房空调的能耗为765624 kWh/a,冷却塔和水泵的能耗别离为131400kWh/a和486180 kWh/a,照明能耗为61145 kWh/a。该图直观地显示了数据核心设施耗电量的漫衍,此中,次要的耗电设施是IT设施自身,所占比例为74.5%,除了要求在IT设施的设想和选型时尽量取舍节能型产物外,25%的空调耗电量也不容小觑,空调工程师该当使用各类节妙手段对空调体系进行优化。

  数据核心次要的节能模式有地方机房冰蓄冷体系、过渡季新风供冷体系、一次泵变流量体系、冷却塔风机带变频器、带新风冷却的高效冷水机组、带高效盘管的机房空调、高效的电动机等等。本文迁就节能比力显著的冰蓄冷和过渡季新风供冷体系进交运转用度的比力和投资收受接受期的计较。

  在该项目标空调设想中,装备了2台1 050kW的冰蓄冷螺杆制冷机和1台容量较大的制冷机。22:00~06:00由2台冰蓄冷螺杆机进行蓄冰,白日电价岑岭时进行融冰,供应部门数据核心的空调制冷,思量到数据核心的冷量很是不变且集中在特定房间内,所以能够均匀分派夜间所蓄冷量(纰漏融冰损耗),表4,5对冰蓄冷设施的运转用度进行了阐发,此中蓄冰空调体系耗电量的计较只蕴含了制冷机房中的乙二醇主机、乙二醇泵、冷却水泵,冷却塔的电量,通例空调体系的耗电量只含制冷机房中的冷水机组、冷却水泵,冷却塔的电量,其他部门两种体系根基不异,故未加思量。

  当采用过渡季候新风供冷体系时,办事数据核心的设施仅仅是机房空和谐排风机。当室外的比焓小于数据核心内的比焓时,空调的冷源能够采用室外的新风。第2.3.1节中提到过4个数据核心将设置1台地方节制器节制整个数据核心空调体系,室外的比焓值由氛围处置设施体系上的新风温湿度传感器收罗并计较获得,室内的比焓值为干球温度15℃,相对湿度26%时的比焓,地方节制器按照逐时的比焓比力来节制新风阀门的开度。按照上海市积年逐时温湿度数据统计了过渡季候新风供冷体系和一样平常冷水机组体系的运转用度,并对前者的运转本钱进行了阐发,成果见表6。从表中能够看到,两种体系运转时间不异,整年不间断运转,但耗电量分歧。当采用过渡季候新风供冷体系时,耗电量的计较只蕴含了排风机的用电量,如表中的1—4月和11,12月;当体系的冷源来自地方冷水机组体系时,耗电量蕴含了1台1050kw螺杆冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔。因为其他部门,比方机房空调,无论何种体系运转能耗都不异,故未思量其耗电量。

  两种节能体例节约的用度约为14 000 000元/a,约占整栋大楼窄调年运转用度的30%。

  为了包管3#数据核心整年8760 h不间断电源(同时也分身该大楼中其他有同样要求的房间,如弱电机房、程控互换机房和UPS房间等),设想中对机房空调进行互为备用和多样化的设想。

  1)各数据核心别离设置了N(暗示现实必要的设施台数)+1台机房空调,包管任何1台机械产生毛病都能有备用空调替换,同时也正当分派了每台机房空调的运转时间,机组的节制和切换由各数据核心的机房空调的集中节制器进行。

  2)对付要求较高的3#核心,机房空调装备了双盘管,冷源别离来自分歧的冷水机组。设想三路冷水体系,别离是来自地方冷水机组,高效冷水机组以及风冷式冷水机组,包管在任何时候都有两路分歧的冷水可供应。地方冷水机组水泵采用一次泵变流量的集水体系,所有水泵互为备用;高效冷水机组和风冷冷水机组别离设置了一用一备水泵。

  3)各数据核心别离设置了多台机器排风设施,不只在过渡季候可操纵新风供冷,并且在最差的环境下(假设所有冷水机组都毛病的环境下)机房有最根基的透风功效。对付3#数据核心,机房空和谐排风机都装备了应急电源。

  除了设施的互为备用和多样化以外,空调体系也要求互为备用和多样化,本项目中按照温度提出了分歧的方案,每种方案都包管有3套体系能够互为支撑运转。

  1)当室外温度高于15℃时,机房空调制冷能够来自于:地方冷水机组+机房空调(冷水盘管), 高效冷水机组+机房空调(乙二醇盘管),风冷冷水机组+机房空调(乙二醇盘管)。

  2)当室外温度低于15℃时,机房空调制冷能够来自于:排风机+机房空调(无冷水),高效冷水机组+机房空调(乙二醇盘管),风冷冷水机组+机房空调(乙二醇盘管)。

  对付3#数据核心,所有办事于机房的空调排风机和风冷冷水机组都设有来自柴油发电机组的应急电源。当大楼两路供电都失效时,机房空调的制冷来自:风冷冷水机组+机房空调(乙二醇盘管),排风机+机房空调(无冷水)。

  对上海某研发大楼4个数据核心的空调体系设想进行了引见,并从体系设想、气流漫衍、设施选型、节能方案、体系的平安靠得住性和多样化等方面进行了细致形容。数据核心是个纯显热的情况,而且要整年持续运转,按照这一特点,过渡季候新风供冷体系的正当使用能够节约运转用度,连系空调自身的一些节能办法,如冰蓄冷冷水机组、高效率的带全新风制冷的冷水机组、设施中高效率的电动机以及一套智能的独立的数据核心空调的地方节制器,各种节能体系的连系,使得整个数据核心的空调体系设想获得了优化,更使得数据核心的一样平常运转用度获得了大幅缩减。这种节能设想理念也给空调设想事情者拓宽了思绪,更给数据核心经营者供给了更多正当取舍。最初,万博体育直播,不得不提的是数据核心的空调的多样化战争安性,只要具备了一个多样化的体系,使得数据核心的空调体系可以大概确保整年不问断运转,以上各种节能方案才能得以实现。

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