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绿色节能模块化数据中心建立分析

来源:用户上传      作者:刘慧婷

【摘要】 近些年,数据机房得到了快速发展,因此一个关键的问题就是如何减少数据中心能耗,推进数据中心朝绿色方向发展建设。对于模块化数据中心来说,属于一种新型的数据中心,较之传统的机房建设模式,具有突出的优势。本文就对于绿色节能模块化数据中心的建立的有关内容,作出具体分析,以供参考。

【关键字】 綠色 节能 模块化 数据中心

引言:

在数据中心的发展过程中,高能耗、资源浪费严重是其中的突出问题。数据中心这种产业具有较高的耗电量,随着数据中心的不断进步和发展,也带来了高水平的资源消耗。因此,为了实现能源的综合利用,贯彻节能理念,就要不断提高数据中心的能源利用率,建设绿色节能的模块化数据中心,满足各项建设需求。

一、模块化数据中心的概述

1.1传统数据中心范式

对于我国大多数的数据中心来说,在机房设计时,依然沿用传统的布置方式,采用地板下送风和敞开式机柜,这种下送风的空调系统和固定的地板通风板,基于机柜数量来安排地板通风板数量,在夹层内部,进行各种管线的铺设,将活动地板下面的空间,当做静压送风通道,这样就能够利用活动地板中的风口,进行机房空调中冷风的输送,让其到达主机房和机柜内。但是在这种长距离的送风过程中,空调的冷风会出现沿途冷量损耗。如果在敞开式的机柜内部,进行通道的布置,实现密封隔离的效果,也会导致冷热气流发生混乱,从而造成能量损耗。在施工安装的过程中,一般都会对于高架地板的制作高度,提出较高要求,同时还会严格要求楼层高度,这种机房在建设过程中,总体上的周期比较长,而且后期拓展比较困难。

1.2微模块设计方案

对于模块化机房来说,是由微模块组成,对于传统数据中心中的机房内的各个系统,包括配供电系统、机柜系统、空调系统、消防监控系统、综合布线系统等,对其进行一体化操作所形成的产品,能够将模块化设计的优越性充分发挥出来,在模块化系统中,能够快速的进行分布式部署,这样不仅可以减少机房的建设成本,而且还能够有效地缩短建设周期。在微模块的部署时,并未对机房的空间环境,具有较为特殊的要求,不需要进行地板的抬高以及特殊装修。微模块机房就是实现了数据中心的基础设施的整合,让其能够成为一体式的机房,具有高效性和智能性,对于消防、监控、供电、运维、管理、扩容等多方面的内容,都可以有效应对。微模块数据中心相比较传统的建设方式来说,能够有效解决以往施工周期长、复杂程度高的问题,而且对于质量标准进行了统一,改善了以往机房末端的智能运维问题。微模块不同于传统机房,采用底板下送风的方式,而是利用列间或者是底座式的空调,通过就近制冷的方式,这样也使得送风距离更短,有效地降低了送风过程中所出现的冷量的消耗,而且还能够减少空调风机能耗,防止出现冷热气流混乱的问题[1]。

1.2.1供配电系统

在微模块的供配电系统中,主要成分为精密配电柜系统、UPS系统、PDU和电线电缆、防雷接地附件等等,并且依靠智能数据采集、防雷、电力监测、电网隔离等措施,对于IT设备,进行冗余的智能配电的提供,这样就能够从整体上,提高配电管理的水平。在进行单一的微模块的部署过程中,可以在微模块内放置UPS,如果要开展多个微模块的集中部署,就要利用集中供电的方法,一套UPS由多个模块共享,并且将电池和UPS进行外置,对电池间和UPS单独进行配置。

在供配电的监控系统中,也要利用配电柜中所设置的智能电量分析仪,对于电流、电压、功率、电能消耗量、报警信息等数据,进行实时的采集,之后要进一步检测配电柜中各个设备的开关状态[2]。

对于数据中心的UPS系统而言,在传统的系统设计中,较常出现配置过小或过大的问题,如果配置过大,就容易出现带载率的降低,从而使得UPS效率低下,如果配置过小,就会在后期扩容的阶段加大难度,不能够符合具体的业务需求。在微模块数据中心解决方案中,主要是应用模块化的UPS,这样就能够防止扩容问题的出现[3]。

1.2.2制冷系统

在设备运行的过程中,制冷系统所发挥的作用,就是能够确保设备具有良好的运行环境,对温湿度进行合理的调控,保障设备的持续、安全运行。在传统的系统设计中,主要采用的是精密空调送风系统,通过地板下送风,能够确保均匀出风,同时还能够照顾到一些远距离的区域,而且通过消声箱的设置,能够有效地减小风噪。这种系统具有一定的缺点和不足,比如说在初期阶段,需要进行较大的投资,而且不能够对静压箱进行任意更改,只能够依靠当前的风量展开设计,否则就可能会造成送风不均的问题。这种系统不能够增加末端的负荷,机柜位置也不可以进行调整和改变,后期的可扩容性不理想。

在微模块的方案中,通过底座式空调以及冷通道内列间制冷的方式,让空调和其周围的机柜,当做一个制冷单元,在小范围内进行送风和回风,而且各个气流组织之间,不会出现互相的干扰,大大的提升了制冷的效率。而且这种方式并未对地板高度提出特殊要求,因此就能够更快的进行扩容操作。

对于底座式空调来说,作为一种新型的制冷方式,所采用的是就近制冷,这种空调一般要在机柜的底座下部放置,并且在冷通道的底部设置通风口,空调的结构方式为顶部送风之后回风,在微模块的冷通道内,直接吹入冷风,不仅能够减少送风距离,而且还能够降低输送冷风过程中的损失,让冷空气具有更高的利用率。在一个微模块内,进行多个室内机的配置,这样就能够对于空调进行备份冗余,确保制冷系统能够稳定、安全的运行。

1.2.3 智能管理系统

在智能管理系统中,能够实现实时的采集和监测功能,同时在系统中,还能够集中监控数据中心的动力和环境、对于容量、能效、基础设施进行管理。在管理平台中,数据中心的运维人员能够有效地获得告警和监测信息,并且较为精准的定位异常和故障信息的位置,这样就能够在数据中心运行的过程中,提高安全水平,减轻运维工作的压力。

二、模块化数据中心的优势

2.1 数据中心的节能技术分析

对于数据中心而言,由两部分能耗组成,分别为基础设施用电和IT系统的用电,这二者各占总用电量的50%。在基础设施的总用电中,还下属空调系统、供配电系统、其他辅助系统三部分的用电,其中以空调系统的用电量最多,约占总能耗的32%。因此,为了减少数据中心的能耗,就要针对IT系统、空调系统以及供配电系统的耗电量,进行有效的降低。

在对IT系统的配置进行优化时,可以选择具有较低能耗的服务器,以及节能型的芯片。通过这些高能效的IT设备的应用,能够在提升系统的运行效率的同时,还能够减轻IT系统所带来的能耗。

在优化供配电系统时,可以应用直流供电的方式,通过这种系统的采用,能够在转换的过程中,减少电能的消耗,不仅保障了供配电系统的安全性,而且还能够提高电源的使用率。

在进行气流组织的优化和完善时,要根据实际的需要,对通风地板的数量以及通风量,做出相应的调整,并且要对冷热通道进行封闭处理,就能够实现对风量、冷量的精细化管理。另外,还要在其中引入节能技术的应用,确保其具有较高的实用性,能够有效减少数据中心的能耗,解决能耗过高的问题。

2.2 绿色高能效

在数据中心的生命周期中,最高的成本就是电力成本。在传统的数据中心的设计时,会根据IT的需求,对于基础设施进行计算和配置,这也就会导致在数据中心的运行初始阶段,就造成了电力成本的浪费。因此针对这一问题,模块化的分布式部署就能够实现有效解决。数据中心能够在实际需要的基础上,进行微模块的配置以及增加,同时在部署微模块时,还能匹配数据中心的制冷量、供电量和实际负载需求,不仅能够提升系统的效率,还能够节约电力成本。对于供配电系统来说,电源微模块一般都是用标准化的接口和架构,因此具有较高的电能转化率。在空调系统中,所采用的送风模式具有更高的精准性,这种直接的送风方式,能够有效地改善局部热点问题,同时在很大程度上,减少了冷量的损失,提高了数据中心的制冷效率。

2.3 快速分布部署

在模块化数据中心的建设过程中,呈现出配件统一化、产品模块化、生产标准化的显著特点。对于所用到的组件,都是由工厂提前预制,并进行统一的编码,能够灵活的对组件进行搬运,在空调、机柜、电源、电池等设备进入现场之前,就要开始组装,因此能够让现场的管理工作更加便捷。另外,在微模块的底座中,也具有一个能够自由调节高度的地脚螺丝,可以在一定范围内,进行高度的调整,因此如果所面对的厂房的地面平整度不佳,也无需额外花费成本,进行地面水平的修葺。所以,不管是在旧厂房的改造还是新厂房建设中,这种可调节的底座都具有较大的优势。在完成组装以后,就能够立即的投入使用,这样就能够大大提升工程的交付速度。

2.4 智能管理

在模块化的数据中心中,设置了集中监控运维系统,具有较高的智能性,而且能够实现对于各个部位的集中监控,针对数据中心中的子系统,展开集中管理,掌握不同模块的实时运行状态,这样就能够做到24小时无人值守的工作方式。在每一个模块中,都进行了平板电脑的配置,能够与智能管理系统相连,利用平板电脑,就能够实时的进行运行数据和信息的获取,并开展平日的检修和故障处理工作,这样就能够降低人为操作的失误率,让设备能够更加安全的运行。而且在该系统中,还能够实现多种数据管理方式,具有超强的报表功能,通过各项功能的实现,能够提高机房管理的精细化程度,有效降低运营的成本。

三、结束语

综上所述,对于模块化的数据中心的建立,具有绿色、节能的特点,而且自身具有较高的灵活性,适用于多种规模的数据中心,而且优势明显,不仅能够实现节能高效的目标,同时建设周期较短,能够有效地减少运营成本,因此是当前数据中心在发展过程中,一个主要的发展方向。

参 考 文 献

[1]高書辰,万凯.关于绿色节能模块化数据中心建立的探讨[J].中国能源,2020,42(11):44-47.

[2]王超.数据中心机房基础设施建设新技术研究[J].中国金融电脑, 2020(08):60-64.

[3]郭丰.模块化数据中心的设计理念、发展与实践[J].智能建筑, 2020(08):65-68.


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