数据中心节能降耗解决方案

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*通信生产机房及数据中心散热现状 *全智能送风系统-过热、节能、提高机房
使用效率的解决方案 *辅助节能解决方案-自然换风 *改造后的效果分析 *案例分析
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机房过热的一般解决方法
以往的机房主要有以下解决方案: 1、 增加精密空调数量,解决过热问题 2、 采用通风机送风,增大机房内热交
换能力 3、 采用冰块冷却,过热区用冰块降温
1KW发热功率在进出温差11 ℃所需风量为 270M3/H
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未来机架的功率
在一个600mm宽度的42U的高密度服务 器机架上最大满负荷时需要25KW 的电 力功率,相当于需要25KW的制冷量并 需要大约6000至7000m3/h 的风量来满 足机架上服务器的散热需要
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机架热量分析图
在以往的设计中按室内温度20-24°C时机 架功率在15KW时,风量在 4000 到 5000m3/h 的情况下一个机架的热量分析图
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全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述

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全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述
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全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述
全智能高效冷却系统-中心控制系统概述
每个机房设置一台中心控制器,通过计算收集 到的每个机柜的各种参数配合实时测量机房IT 设备的总功耗、室内温度的变化、风道内静压 的变化,随时控制机房内空调的开启状态。
全智能高效冷却系统-中心控制系统概述
一、总风量的检测: 实时检测送风风道的静压变化,根据静压的变化计算机房所需风量或 通过采集机房内各个监测点的风量的变化信息,实时计算机房内风量 的需求变化。 二、总制冷量的检测: 实时监测机房IT设备的功耗和温度的变化,按其变化确定所需制冷量; 三、过程分析功能: 1.通过现场控制网络实时监测每个设备机柜和每台精密空调的运行状 态,包括风量、温度、功耗等指标,通过内置的控制模型,根据以上 计算所需总风量和总制冷量的要求实时控制各个精密空调设备的运行 状态,以达到每个机柜可以精确分配到所需制冷量,做到能耗最优化。 2.大屏幕显示机房模拟温度、能耗、故障分布图,对高温区域报警
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方案特点
优势: 1、可以彻底解决局部过热; 2、提高机房空调的制冷效率,有效的节省机房空调
的能耗; 3、提高IT设备的容积率,减小耗能PUE数值; 4、可使老机房焕发新的生机
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*通信生产机房及数据中心散热现状 *全智能送风系统-过热、节能、提高机房
使用效率的解决方案 *辅助节能解决方案-自然换风 *改造后的效果分析 *案例分析
全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述
设置6个排风温度测量点取其最大值 为排风温度的数值,设置1个进风温度 测量点;设置1个电流传感器,当现场 无法测定电流时,可根据用户经验将 最大电流值输入控制器。
根据以上数据计 算机架散热所需风 量
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全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述
送风风扇模块的设计
由于采用精确送风,可以把冷量集中供给计 算机设备,使主要发热设备可以充分降温, 达到解决局部过热的问题。从而在不增加制 冷设备的条件下保证计算机正常运行
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全智能高效冷却系统-解决的问题
第二有效的实现节能目标 一、通过调整回风温度:
原机房设计要求机房温度在22 +2 ℃ ,在回风温度只要达到 24 ℃时空调系统的制冷开始工作 ,到20 ℃时空调制冷系统 关闭,此时出风温度在12 ~16℃ ,这样才能达到全机房的温 度要求 。采用精确送风只要使机柜送风温度达到22 +2 ℃要 求就可以满足服务器的需要,此时空调的回风温度可设在在 30+ 2 ℃ (由机房空调设计的送风温差决定,一般为8 ℃ ), 这样回风温度在32 ℃时才开启制冷功能,大大减少了对空调 制冷要求,也大大提高了空调的制冷效率,从而达到节能的 目的;
B、热交换不充分和不均匀,制冷系统运行 混乱,造成空调能耗升高;
C、机房温度过低,导致外界对机房的热辐 射增加,增加了空调的负担。
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造成机房密度低的原因
由于机房中冷风的分配不均而出现 局部过热的问题,导致用户在机架 上不可能、也不敢更多的增加IT设 备,很多机架的设备不足3KW,从 而导致机房密度降低。
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全智能高效冷却系统-解决的问题
第三 大大提高了机房IT设备容积率
由于采用精确送风,使有限的空调制冷量集 中使用到机柜中,节省了很多冷量,所以可 以在原有的机房里放置更多的计算机设备, 达到增容(计算机容量)不增量(制冷量) 的目的,充分发挥机房的功能。
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全智能高效冷却系统-解决的问题
提高机房IT设备容积率 由于IT设备的增加是随着社会发展逐渐增加 的,当提高了机房的容积率就可随着社会发 展逐步增加IT设备,实现与时俱进的目标, 在满足社会需要的同时节省了大量的建设成 本的 。 提高了机房的容积率不仅节省了机房建设的 投资还大大减少了配套及服务设施的投资。
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全智能高效冷却系统-中心控制系统概述
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全智能高效冷却系统-中心控制系统概述
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全智能高效冷却系统-中心控制系统概述
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全智能高效冷却系统-特点
1、每个机架独立送风 2、机架所需风量按照机架发热量自动调整 3、空调总风量、总制冷量自动调整
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全智能高效冷却系统-解决的问题
首先彻底解决了局部过热
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节能效果
提高回风温度产生的节能效果
1:墙体冷负荷:Qw=KwFw (twp+Δtfp+Δtw-tn)
Kw—墙体的传热系数 W/(M2 M*℃) ; Fw—墙体的面积 M2; ; t wp—室外日平均温度 ℃ Δtfp—墙体热辐射平均温升 ℃ Δtw—外墙“作用时间”室外温度波动部分的综合符合温差 ℃ tn—室内计算温度 ℃ 在机房改造前后Kw 、Fw 、twp、Δtfp、Δtw都不变,只有tn 增加了8 ℃ 所以 墙体的冷负荷改变为ΔQw=KwFwΔ tn
一般机房专用空调的能效比约为1:2.5~1:3左右 即:空调机做功1KW能产生2.5KW到3KW左右的制冷量,若按此原理我 们的空调机耗能就应该是服务器发热功率的1/2.5~1/3,而决不是统计的 1.1倍,由此可见有很多的能量在浪费。
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机房能耗增加的根本原因
A、送风量的降低或过渡增大将导致空调机 组制冷效率低,造成制冷能耗升高;
以上方法都不能有效解决冷量分配问题,而且增加机房能耗
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当代机房解决过热的一般方法
建立热-冷通道
每个机架的制 冷量可能达到
3~6KW
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冷池: 将冷通道与外界封闭隔离,减少热量混合
每个机架的制 冷量可能达到
10~15KW
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活化送风地板
活化送风地板是一个灵活的系统,其独特的 设计可以完全冷却由于是用刀片服务器及路 由器而产生的高密度热负荷,整合在一个模 块地板内(600mmX600mm),可以发在机架 前的吸风口位置,将机房精密空调产生的冷 风经机架的进风口吹入机架内的发热点,并 可根据发热点的热负荷的容量调节活化地板 的出风量。
数据机房局部过热及节能降耗解决方案
-高效冷却系统
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*通信生产机房及数据中心散热现状 *全智能送风系统-过热、节能、提高
机房使用效率的解决方案 *辅助节能解决方案-自然换风 *改造后的效果分析 *案例分析
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以往机房现状
-通信生产机房及数据中心的送风方式分为两种: 下送风方式\ 上送风方式
-两种方式都是定风量送风,每个机房中的制冷量和送风 量经过在机房建设、调试后就恒定不变。 -两种方式都是以控制机房温度的方 式达到给IT设备 散热的目的
ΔQw=-8KwFw
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节能效果
2:提高回风温度制冷效率提高的效果 由爱默生空调的型号50、60、70系列数据看
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节能效果
2:提高回风温度制冷效率提高的效果
平均每提高回风温度1℃制冷效率提高3%;提高回 风温度8~10℃可提高制冷效率24~30%:
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全智能高效冷却系统-解决的问题
节能
二、自动调节机房空调的使用: 改造后根据实际制冷量的需求,按需开 启机房空调,在很多情况下不需要全部 空调一起运行,从而提高空调使用效率 达到节能的目的;
40~450C
28~300C
32~350C
V3
150C
设备机柜
20~250CV1
V2
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造成局部过热的原因-2
短路
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造成局部过热的原因-3
堵 塞
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机房局部过热的危害
A、设备运行温度超标,造成宕机情况,严重影 响系统运行;
B、设备长期处于高温运行,运行风险增加,根 据统计资料表明,温度 升高将导致;
为减少机架之间的影 响每个机架之间加装隔板, 在维修时可拆卸方便维修;
为减少冷风的流失在 机架上的空位加装盲板;
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全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述
送风控制器:
在机房内服务器机柜的排风口安装温度传感 器,实时检测机房内机柜的出风温度,同时 在有条件的机柜安装电流传感器,实时监控 整个机柜的输出功率,再在机柜的送风口安 装智能风量控制系统,根据以上检测的数据 变化调节 每个机柜的送风量,满足服务器机 柜的散热要求,避免局部温度过高。 最后将所有数据传至中心控制器。
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自然换风系统
设计理念 采用冷通道封闭的方法后,空调回风温度 和焓值得到很大的提高,一般温度在30度 以上,由于机房外的气温通常低于25度, 因此可以将机房的热空气直接排除机房外, 再将机房外的冷空气经过过过滤送入机房 空调回风口,降低空调的负荷。
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以往的机房普遍出现的问题
机房会出现局部过热。 机房空调耗能大,耗能比 PUE>2.5
机房密度低
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机房总能耗
机房总能耗:100% 机房空调:45% 计算机设备:30% UPS 电源:18% 其它:7%
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造成局部过热的原因-1
排列
150C
上 送 风 空 调
送风管
150C
设备机柜
每个机架的制 冷量可能达到
10KW
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活化送风地板+冷池
每个机架的制 冷量可能达到
20~25KW
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由此可见,在冷热分离的情况 下最能发挥空调的效能!
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现在大家都在寻找解决方案
冷冻水
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全智能高效冷却系统
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全智能高效冷却系统-机柜独立送风系统概述
冷池的设计
宽度和高度与机架同宽同高,厚度视所需风量及机架间尺寸决定 大约在250~400mm;采用推拉门不影响正常工作及维修,此时工 作人员站在机架前有效阻挡外来热空气的侵入;推拉门及侧框都采 用双层玻璃不仅隔热并且使工作人员能清楚的看到机架设备的工作 状,双层玻璃都附有隔热膜既能隔热又可防止万一玻璃破损时玻璃 四溅;
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机房能耗增加的根本原因
A、为了消除局部过热过多开 启空调的数量将导致空调机 组制冷效率低,造成制冷能 耗升高;
B、热交换不充分和不均匀, 制冷系统过剩运行严重,造 成空调能耗升高;
C、机房局部温度过低,导致 外界对机房的热辐射增加, 增加了空调的负担。
11Biblioteka Baidu
从专用空调机的能效比来说明
我们在每个机柜进风口出加装一个变风量的风 扇或多个固定风量风扇组成的风扇模块,一般使 用多个风扇的风扇模块,一可以根据实际所需开 启不同数量的风扇,二可以多加一个或两个风扇 做为备用,当风扇运行时发生故障将自动开启备 用风扇并报警显示故障风扇的编码;所有风扇以 先开启、先关闭的原则开启和关闭,做到风扇的 平均使用;在运行过中程需维修风扇模块可在10 分钟内完成不影响机架的散热;
新一代机房设计要求
•过去的设计是根据机房总的的散热量和散热面 积的比例来计算(KW/M2) •现在是按每个机架的功率(KW/rack)来计算
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什么是刀片服务器
刀片服务器是包括处理器、存储器、驱 动器及以太网卡的整套计算机设备.
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什么是刀片服务器
一般一个1U的刀片服务器所需的电功率约为 300W~500W,由于服务器中的元器件损耗很 小(约为2%左右)所以基本上都以发热的形 式散发,在刀片服务器上服务器厂商都自带 风扇冷却,进出温差一般设计为11℃. 根据公式:
磁盘磁带会因热涨效应造成记录错误; 网络设备传输误码率增高甚至失效; 服务器硬盘损坏、引起火灾等; 温度每升高10℃,计算机的可靠性就下降25%、
使用寿命将减少50%;
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造成能耗增加的原因-1
机房的密封度不好
不管是现在正在运行的机房和将来要建 设的机房都对机房的密封有相当严格的要求, 在新机房式用前首先要对机房的密封进行严 格的验收,杜绝由此带来的能量消耗,我们 完全有理由相信用户在此问题上已经做了大 量的工作,所以这不是我们现在要讨论的问 题。
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