江苏移动节能高效的数据机房总体设计

-1- 节能、高效的数据机房总体设计 中国移动江苏公司 2010年 3月 -2- 目 录 数据中心用电特点 空调节能 建筑节能 动力节能 其它 目 录 -3- 随着互联网及数据业务的飞速发展，设备集成度越来越高，单机架功耗越来越大， IDC、 BOSS、客服等设备单机架功耗达到 35KW，含机房主设备、空调、照明、电源设备、电池充电等设备用电量，机房单位建筑面积功耗达到 0.81.0KW/平米， 1万平米数据机房总功耗能达到 800010000KW。 经统计，目前数据机房中配套与设备功耗比例约各占50%，甚至更高， 机房平均 PUE指标达到 2.0。 为提高机房使用效率，达到节能降耗目的，切实降低机房配套耗电量是目前数据中心建设当中迫切需要解决的问题，现有传统的配套建设模式将不能适应数据中心发展。 目前在配套节能方面通过空调节能、建筑节能、动力节能及照明节能潜力巨大，特别是空调节能具有投资小、回报率高等优点，是未来数据中心节能重点方向之一。 1、数据中心用电特性 -4- 局部过热 对于个别功耗大于 3KW以上设备，空调采用常规平吹方式或风管送风，存在送风距离短，风量小及局部过热等问题。 动、静压匹配不当 部分采用地板下送风建设机房，由于地板高度不够（ 300mm左右），导致动压太大，静压太小，实际设备进风量较小。 没有充分利用自然冷源 根据室内外环境温差，合理利用自然冷源，降低空调运行时间，避免春季或冬季空调运行。 空调运行效率低 压缩机老化、室外机温度高问题均制约了空调本身的能效比。 2、空调节能 2.1 目前存在的问题 -5- 机架 空调 机架 机架 机架 空调 冷通道封闭精确送风系统 节能原理： 利用空调主送风管及分支风管的方式，将冷风直接输送至机架内部，实现机架送风量的按需分配，机柜出风温度平均降低 8摄氏度，解决了机柜过热问题 空调节能： 避免了冷热空气的交叉混合，变风量精确送风按需分配冷量，共同提高制冷效率。 经测算可节能 22%。 在全省现有数据机房推广使用 改造送风管道 封闭冷风通道 变风量精确送风控制 2、空调节能 2.2冷通道封闭精确送风系统 -6- 外挂式送风器 分支风管 + 软管 调节阀门 总体效果图 2.2 冷通道封闭精确送风系统 2、空调节能 -7- 地板下送风建设 在地面敷设防静电地板，空调采用“下送风、上回风”方案，机柜采用内臵冷通道方式，通过机柜送风口直接将冷量送至机柜，实现机架送风量的按需分配。 新建机房均采用该房案，地板高度在500600mm之间。 机架 机架 机架 机架 空调 空调 防静电架空层 节能减排 效果显著 机架出风口温度平均下降 6.9度。 机房整体能耗下降 18%。 适用于新建数据机房。 地市 局站 用电量 (度 ) 苏州 新区机房 (对比点 ) 4045.4 园区机房 (测试点 ) 3438.2 节电 607.2 节电率 17.66% 2.3 地板下送风建设 2、空调节能 -8- 推荐方案 ：地板下送风，高度不低于 500mm，通道上部空间安装回风管 底部开孔实物图 回风口 送风口 机柜正面 机柜背部 机柜正门 机柜后门 服务器 假面板 服务器 机柜后门 机柜前门 改造前 机柜改造前后气流组织对比 改造后 当机柜底部无法开孔时采用冷通道列间送风 2.3 地板下送风建设 2、空调节能 -9- 机房空调喷雾使用节能效果测试数据25.35 24.5 25.3 24.2 25.5 2519.5 20.6 19.5 19.2 20.6 19.90510152025307-26 12:3013:307-26 13:3014:307-26 14:3015:307-27 10:0611:067-27 11:0612:067-27 12:0613:067-27 13:0614:067-27 14:0615:067-30 11:1912:197-30 12:1913:197-30 13:1914:197-30 14:1915:19平均能耗（）关喷雾 使用喷雾温压双控雾化喷淋系统使用前后机房空调告警量同比变化图表25 3242374132010203040502006年7月 2006年8月 2006年9月 2007年7月 2007年8月 2007年9月 2008年7月 2008年8月 2008年9月实施前 实施后节能效果 投资回收 设备安全 喷 雾 器 关 : 平 均 能 耗25.04KW 喷 雾 器 开 : 平 均 能 耗19.97KW 平均节能： 8% 每台空调节约费用 :80元 -3元 (喷淋用水 )=77元 /天 成本 1万 /套 ， 10000元 77元 /天 129天 ， 半年 收回投资 故障率降低 ， 夏季压缩机高压告警减少 ， 为网络主设备提供安全保障 。 在全省机房空调上安装使用 。 2.4 温压双控雾化喷淋系统 2、空调节能 -10- 系统由控制柜、压力传感器、温度传感、压力雾化喷嘴、进水电磁阀及管路支架等部件构成。 控制柜 雾化喷嘴 进水路由 传感器 2.4 温压双控雾化喷淋系统 2、空调节能 -11- 3、建筑节能 3.1 建筑结构保温 屋顶保温 外遮阳 LOW-E外窗 外墙保温 采用外墙、屋顶保温， Low-E低辐射玻璃，外遮阳等阻挡热量进入室内，形成全方位闭合的保温隔热体系，减小空调系统冷负荷。 -12- 采用高效、节能的新型照明光源（如 T5荧光灯、紧凑型节能灯等）。 采用高效节能型干式变压器，变压器正常工作负荷率低于 70%等。 采用新型的可再生能源 太阳能光伏发电。 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。 以 T5/28W替代普通 40W灯具为例，按一年工作日 251天，每天开灯时间 8小时。则节能灯的节能率为 30%，一盏灯每年节约电量=24kWh。投资回收期约 3年。 二氧化碳1040g 3.2 电气节能 3、建筑节能 -13- 3.3 照明控制改造 采用红外传感器自动监测人员进出机房情况。 人员进入机房，触发红外告警，监控系统自动打开机房照明 人员离开机房，红外告警消失，监控系统自动关闭机房照明。 人来灯亮 人走灯灭 机房照明节能率达到 70% 江苏推广使用 88个核心机房，可节电 200万度。 3、建筑节能 -14- 4、动力节能 4.1 模块休眠改造 带载损耗输出功率空载损耗输出功率基于动环的休眠自动控制技术 功率损耗构成 空载损耗是基本固定不变的； 带载损耗随负载增加；同时提升效率； 因此减小空载损耗可以提高系统效率，达到节能目的。 节能率达到 3%左右。 基于动环系统，开发升级开关电源监控模块，动态监测模块电流和负载率，控制模块休眠，实现原有电源设备的低成本休眠改造。 输入功率 -15- 原理 利用有源滤波器产生一个反相位的电流去抵消电路上的高频次电流，从而达到降低谐波的目的、提高功率因数的目的。目前主要技术手段就是电路中并联有源滤波器或在 UPS采购中采用高频整流。 节能潜力 可节能 3%左右，而且可减少机房油机的数量配臵。 使用情况 近几年在 UPS就地侧或变压器侧进行安装，减少谐波干扰。对于新建系统，严格配臵有源滤波器或采用 12脉冲 UPS系统。 4.2 谐波整治 4、动