数据中心机房基础设施综合建设
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数据中心机房基础设施综合建设
1 曙光公司介绍 2 曙光云座系统介绍 3 曙光机房解决方案介绍 4 部分成功案例
IT数据中心制冷问题
传统机房的散热方案
目前，大多数的数据中心都采用架空地板＋精密空调的方式来为设备提供冷却
热岛的出现
制冷不均匀造成了系统MTBF的降低
最大制冷能力 : 1,100 – 1,500 W/m²= 3 - 5 kW / rack
2008
1.000
100 1972 1977 1001.090802.000 1987 1992 1997 2002 2007
100.000.000
Number of Transistors Speed in kHz
30
10.000.000 10.000.000 1.000.000 1.000.000
（CFD）模拟测试结果
配备CRAC(风冷精密空调)的机房上、 中、下部CFD模拟结果
1.机房内部不同区域温度场差异很大 2.不同的水平高度温度场差异很大 3.局部出现过热，造成系统局部散热 不良而影响系统总体可靠性 4.空调机占用了25%的机房面积
面临的主要问题
10.000
20
5
2000
10
2004
随着机柜密度的不断提升 水平送风结合气流分离的散热方式将是未来高性能计算的主流散热解决方案
解决方案一 曙光CA1000系统
空调类型 制冷量 设备尺寸（宽*深） 占地面积 显热比 风量
气流组织
能够解决的单机柜密度 机柜温度梯度 设计寿命 控制精度 是否支持低温启动 是否支持来电自启 与集群系统的统一性
节能实例
以曙光5000A为例，计算“刀片+水冷”系统与“机架+精密空调”系统在能耗、空间占用的对 比：
刀片+水冷系统
机架+精密空调系统
项目 一、设备功耗：
数量
发热量
刀片用水冷机柜
30
25 KW/rack
胖节点用水冷机柜
12
12 KW/rack
水冷机柜
42
1.8 KW/rack
网络机柜
10
5 KW/rack
一体化系统设计，包括空调、机柜排级配电、机柜、一体化线槽、 除湿除尘机。
解决方案一 曙光CA1000系统
曙光C1000系统空调
- 冷热通道分离，气流组 织有序 ；
- 就近精确送风，循环风 阻小、风量大 ；
- 不同高度进风温度均衡； - 制冷效率高、系统噪音
低； - 可以解决最高单机柜
10KW的散热需求 。
空调系统占用了 宝贵的机房空间
机房冷却系统的 能耗巨大，而能 效却很低
新的制冷解 决方案
解决方案一 曙光CA1000系统
• 型号
– CA1000F（氟利昂型）
• 显冷量：35KW • 风量：7000m3/h • 送风方式：
– 柜门通道封闭式 – 密闭气流的水平送风模式 – 最高机柜密度10KW
解决方案一 曙光CA1000系统
解决方案二 曙光CA2000系统
柜系统原理
+
水冷机柜系统：以水 作为冷媒，将外部水 冷机组提供的冷却水 经由管道输送到室内 设备，解决服务器设 备散热。
曙解光决水方冷案机柜二系统曙指光标CA2000系统
• 柜内换热器 7U/19”标准部件，42U柜内有效空间35U • 单机柜最大制冷功率20KW • 气密性封闭柜体，无尘设计，降噪设计，保证系统噪声低于50dB • 采用国际标准通用冷水机组和水泵，完善的机组配置方案，支持N+1冗余 • 双冗余管路和水泵设计，可靠性更高 • 机柜内部温度自动监测和控制 • 后门自动转速控制的热插拔3+1冗余风扇 • 每台机柜独立的监控系统模组，百兆以太网构成监控管理网络 • 集成一体化的高可靠控制系统，独立的监控主机，与GRIDVIEW的软件接 口，实现与服务器的一体化管理。 • 智能卡控制自动柜门开启 • 阀门、水泵、水温和流速监测系统，漏水监测系统，冷凝水排除系统 • 内部自动火灾监测和自动惰性气体灭火装置 • 高X宽X深：2000mmX600mmX1300mm • 重量：230kg，冷却水重9kg
传统冷却方式的不足
局部过 热
1.由于空间大，无 法进行精密的气流 设计，造成局部的 热岛 2.机柜内部也出现 温度不均匀的情况 3.热岛的出现降低 了系统的可靠性
能效低
1.制冷能耗利用率 只有60% 2.传输过程造成大 量能量损失 3.整个机房制冷耗 能严重
难以管 理
1.空调与IT系统 无法协调工作， 故障和应急处理 困难 2.空调需要专业 人员的维护
小计：设备总功耗=750+114+75.6+50=989.6KW
二、冷却设备功耗：
水冷相关设备： 水泵
2
12.5 KW/pcs
100.000 100.000
10.000 10.000
2010
1.000
1.000
பைடு நூலகம்
N
N
S
100
S
100 1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007
1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007
单机柜功耗逐年提升（单位：KW）
摩尔定律：密度越来越高、散热量提 升、总功耗提升
混乱
2KW 存在 3年 ±3～5℃ 否 否 不统一
解决方案二 曙光CA2000系统
• 型号
– CA2000（冷冻水型）
• 显冷量：20KW • 风量：4000m3/h • 送风方式
– 机柜一体封闭式 – 机柜密度：<20KW
解决方案二 曙光CA2000系统
水冷机柜的结构
1.前门 2.热交换模 块 3.风扇后门 4.侧门 5.冷风出口
曙光C1000空调
38KW 600*1200 0.72 高 7000m3/h 有序 无冷热气流短路 10KW 不存在 10年 ±1℃ 是 是 统一
下送风精密空调
33KW 850*875 0.74375 高 10000m3/h 有部分冷热气流短 路 5KW 存在 10年 ±1℃ 是 是 不统一
舒适性空调 28KW 1200*400 0.48 低 4000m3/h
占空间
1.空调设备和管道 占用了大量宝贵的 机房空间 2.风道设计要求机 房的地板和天花板 留出大量空间
传统的机房制冷方式已经越来越不能适应今天IT 系统发展的需要，必须改变
解决方案
新一代的信息系统面 临许多挑战，提高系 统使用效能是关键。 而能效又是影响系统 使用成本的关键因素
更高的计算密度 造成更高的功率 密度
1 曙光公司介绍 2 曙光云座系统介绍 3 曙光机房解决方案介绍 4 部分成功案例
IT数据中心制冷问题
传统机房的散热方案
目前，大多数的数据中心都采用架空地板＋精密空调的方式来为设备提供冷却
热岛的出现
制冷不均匀造成了系统MTBF的降低
最大制冷能力 : 1,100 – 1,500 W/m²= 3 - 5 kW / rack
2008
1.000
100 1972 1977 1001.090802.000 1987 1992 1997 2002 2007
100.000.000
Number of Transistors Speed in kHz
30
10.000.000 10.000.000 1.000.000 1.000.000
（CFD）模拟测试结果
配备CRAC(风冷精密空调)的机房上、 中、下部CFD模拟结果
1.机房内部不同区域温度场差异很大 2.不同的水平高度温度场差异很大 3.局部出现过热，造成系统局部散热 不良而影响系统总体可靠性 4.空调机占用了25%的机房面积
面临的主要问题
10.000
20
5
2000
10
2004
随着机柜密度的不断提升 水平送风结合气流分离的散热方式将是未来高性能计算的主流散热解决方案
解决方案一 曙光CA1000系统
空调类型 制冷量 设备尺寸（宽*深） 占地面积 显热比 风量
气流组织
能够解决的单机柜密度 机柜温度梯度 设计寿命 控制精度 是否支持低温启动 是否支持来电自启 与集群系统的统一性
节能实例
以曙光5000A为例，计算“刀片+水冷”系统与“机架+精密空调”系统在能耗、空间占用的对 比：
刀片+水冷系统
机架+精密空调系统
项目 一、设备功耗：
数量
发热量
刀片用水冷机柜
30
25 KW/rack
胖节点用水冷机柜
12
12 KW/rack
水冷机柜
42
1.8 KW/rack
网络机柜
10
5 KW/rack
一体化系统设计，包括空调、机柜排级配电、机柜、一体化线槽、 除湿除尘机。
解决方案一 曙光CA1000系统
曙光C1000系统空调
- 冷热通道分离，气流组 织有序 ；
- 就近精确送风，循环风 阻小、风量大 ；
- 不同高度进风温度均衡； - 制冷效率高、系统噪音
低； - 可以解决最高单机柜
10KW的散热需求 。
空调系统占用了 宝贵的机房空间
机房冷却系统的 能耗巨大，而能 效却很低
新的制冷解 决方案
解决方案一 曙光CA1000系统
• 型号
– CA1000F（氟利昂型）
• 显冷量：35KW • 风量：7000m3/h • 送风方式：
– 柜门通道封闭式 – 密闭气流的水平送风模式 – 最高机柜密度10KW
解决方案一 曙光CA1000系统
解决方案二 曙光CA2000系统
柜系统原理
+
水冷机柜系统：以水 作为冷媒，将外部水 冷机组提供的冷却水 经由管道输送到室内 设备，解决服务器设 备散热。
曙解光决水方冷案机柜二系统曙指光标CA2000系统
• 柜内换热器 7U/19”标准部件，42U柜内有效空间35U • 单机柜最大制冷功率20KW • 气密性封闭柜体，无尘设计，降噪设计，保证系统噪声低于50dB • 采用国际标准通用冷水机组和水泵，完善的机组配置方案，支持N+1冗余 • 双冗余管路和水泵设计，可靠性更高 • 机柜内部温度自动监测和控制 • 后门自动转速控制的热插拔3+1冗余风扇 • 每台机柜独立的监控系统模组，百兆以太网构成监控管理网络 • 集成一体化的高可靠控制系统，独立的监控主机，与GRIDVIEW的软件接 口，实现与服务器的一体化管理。 • 智能卡控制自动柜门开启 • 阀门、水泵、水温和流速监测系统，漏水监测系统，冷凝水排除系统 • 内部自动火灾监测和自动惰性气体灭火装置 • 高X宽X深：2000mmX600mmX1300mm • 重量：230kg，冷却水重9kg
传统冷却方式的不足
局部过 热
1.由于空间大，无 法进行精密的气流 设计，造成局部的 热岛 2.机柜内部也出现 温度不均匀的情况 3.热岛的出现降低 了系统的可靠性
能效低
1.制冷能耗利用率 只有60% 2.传输过程造成大 量能量损失 3.整个机房制冷耗 能严重
难以管 理
1.空调与IT系统 无法协调工作， 故障和应急处理 困难 2.空调需要专业 人员的维护
小计：设备总功耗=750+114+75.6+50=989.6KW
二、冷却设备功耗：
水冷相关设备： 水泵
2
12.5 KW/pcs
100.000 100.000
10.000 10.000
2010
1.000
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பைடு நூலகம்
N
N
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100
S
100 1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007
1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007
单机柜功耗逐年提升（单位：KW）
摩尔定律：密度越来越高、散热量提 升、总功耗提升
混乱
2KW 存在 3年 ±3～5℃ 否 否 不统一
解决方案二 曙光CA2000系统
• 型号
– CA2000（冷冻水型）
• 显冷量：20KW • 风量：4000m3/h • 送风方式
– 机柜一体封闭式 – 机柜密度：<20KW
解决方案二 曙光CA2000系统
水冷机柜的结构
1.前门 2.热交换模 块 3.风扇后门 4.侧门 5.冷风出口
曙光C1000空调
38KW 600*1200 0.72 高 7000m3/h 有序 无冷热气流短路 10KW 不存在 10年 ±1℃ 是 是 统一
下送风精密空调
33KW 850*875 0.74375 高 10000m3/h 有部分冷热气流短 路 5KW 存在 10年 ±1℃ 是 是 不统一
舒适性空调 28KW 1200*400 0.48 低 4000m3/h
占空间
1.空调设备和管道 占用了大量宝贵的 机房空间 2.风道设计要求机 房的地板和天花板 留出大量空间
传统的机房制冷方式已经越来越不能适应今天IT 系统发展的需要，必须改变
解决方案
新一代的信息系统面 临许多挑战，提高系 统使用效能是关键。 而能效又是影响系统 使用成本的关键因素
更高的计算密度 造成更高的功率 密度