聯(lián)通云數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)全觀

       ICCSZ訊   如大家所知，綠色節(jié)能是數(shù)據(jù)中心未來的重點發(fā)展方向。許多數(shù)據(jù)中心管理者抱怨自己的機房耗能嚴重，PUE值居高不下，殊不知數(shù)據(jù)中心是一幢綜合性建筑，體系龐雜，供配電、制冷、照明等等不一而足。由此可知，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能可以通過很多不同途徑來實現(xiàn)，通過量變引起質(zhì)變。今天讓我們通過這篇文章，看看聯(lián)通是如何在云數(shù)據(jù)中心中通過各種不同系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化實踐，逐步推行“綠色節(jié)能”理念的。

　　圖1 聯(lián)通云數(shù)據(jù)中心整體節(jié)能示意圖

　　建筑系統(tǒng)

　　一般來說，數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)運維優(yōu)化，涉及到硬件與軟件兩部分。在數(shù)據(jù)中心的機房環(huán)境、動力設(shè)施、空調(diào)及IT設(shè)施方面采取節(jié)能優(yōu)化措施，可稱為“硬件”節(jié)能;而在機房規(guī)劃與設(shè)計、部署、運營、維護和管理等方面采取節(jié)能優(yōu)化措施，可稱為“軟件”節(jié)能。毫無疑問，建筑系統(tǒng)屬于硬件的范疇。

　　據(jù)悉，聯(lián)通在自己的云數(shù)據(jù)中心里執(zhí)行《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》DB13(J)81-2009和《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》DB13(J)63-2007，合理安排建筑物的朝向和間距，使機房樓能夠最大限度利用自然采光和自然通風(fēng)，以此維持室內(nèi)舒適的條件。數(shù)據(jù)機房采用無外窗的設(shè)計，避免能量的浪費。建筑的外墻、屋頂采用高保溫性能建筑材料和構(gòu)造方案，能夠有效防止熱量散失及降低空調(diào)能耗。

　　另外值得一提的是，選擇高效節(jié)能燈具也是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的必要措施，比如光源可以選用高效的T5三基色熒光燈管。機房照明分列設(shè)置，可根據(jù)需求開啟全部或者一半燈具，從而達到節(jié)能的照明效果。

　　變配電系統(tǒng)

　　如果說建筑系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的骨干，那么變配電系統(tǒng)則是數(shù)據(jù)中心的動脈，這一系統(tǒng)是否有序運行，決定著整個數(shù)據(jù)中心軀體運轉(zhuǎn)是否正常。而作為負責(zé)運輸能源的系統(tǒng)，變配電系統(tǒng)在節(jié)能問題上同樣大有可為。

　　在整個變配電系統(tǒng)中，最引人注目的無疑是高壓系統(tǒng)分散式供電系統(tǒng)。聯(lián)通在數(shù)據(jù)中心里采用分布式供電，將10kV市電直接引入各模組，使得供電系統(tǒng)能夠就近為用電負荷供電，減少線纜的損耗，同時減少電纜投資以及建設(shè)費用。

　　其次，非晶合金變壓器也足夠吸引眼球。據(jù)悉，非晶合金變壓器的空載損耗比普通干式變壓器有比較明顯的降低，并且還有噪聲低等特點，可以有效節(jié)省運營成本，且其制作材料可以分解、回收、不污染環(huán)境。

　　再來關(guān)注柴油發(fā)電機。聯(lián)通在數(shù)據(jù)中心里使用10kV高壓柴油發(fā)電機組作為備用電源，由于電壓等級高，這樣就可以減少輸電線路損耗，大量減少低壓電纜的使用量，從而節(jié)約了建設(shè)成本。

　　最后，供配電系統(tǒng)當然少不了UPS。聯(lián)通在自己的云數(shù)據(jù)中心里采用了高頻UPS設(shè)備，與工頻UPS相比，高頻UPS使用效率高，能夠有效控制諧波電流，并且具有自身功耗小的特點，值得數(shù)據(jù)中心嘗試。

　　制冷系統(tǒng)

　　說完了建筑系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)，接下來該輪到節(jié)能領(lǐng)域的重頭戲——制冷系統(tǒng)了。

　　制冷系統(tǒng)的奧秘，在于集中式水冷空調(diào)。在聯(lián)通的云數(shù)據(jù)中心，機房空調(diào)系統(tǒng)采用的是高能效比的離心式冷水主機，其奧秘在于——將供回水溫度由7℃-12℃提高到10℃-15℃。這樣一來，便可以在保證IT負荷正常運行的前提下，提高了冷凍機組制冷效率，降低了制冷能耗。

　　圖2 機房制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　接下來給大家說一個比較新奇的詞：Free Cooling技術(shù)。什么是Free Cooling技術(shù)?這是一種利用自然冷源免費制冷的技術(shù)，通過冷卻塔、板式換熱系統(tǒng)，在過渡季節(jié)利用自然冷源進行免費制冷，減少或停止冷凍機組的運行時間，減少壓縮機的運行功耗，從而達到節(jié)能降耗的目的。

　　.再看變頻水泵、EC風(fēng)機，冷凍水泵、冷卻水泵以及室內(nèi)末端機組的送風(fēng)風(fēng)機均使用了變頻技術(shù)，可以實時根據(jù)熱負荷情況，使設(shè)備運行在最經(jīng)濟狀態(tài)，降低能耗。

　　與此同時，合理的氣流組織和余熱回收也相當重要。聯(lián)通的云數(shù)據(jù)中心機房采用下送風(fēng)、下回風(fēng)、封閉冷通道的方式，達到合理規(guī)范氣流組織的目的，提高冷源的使用效率，避免了冷源的浪費。而機房樓輔助用房采用水環(huán)熱泵VRV空調(diào)系統(tǒng)，冬季從機房集中空調(diào)冷卻水系統(tǒng)中提取機房排除的廢熱供暖，這樣就能提高能源利用率。

　　圖3 機房氣流走向示意圖，紅色代表暖流，藍色代表冷流

　　動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)

　　說了這么多硬件，接下來該說說數(shù)據(jù)中心里的軟件了，這里重點提一下PECS動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)。

　　所謂PECS動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)，英文全稱Power-Supply & Environment Centralize Supervision System，它的職責(zé)是將動力、環(huán)境設(shè)備通過前端采集、傳輸網(wǎng)絡(luò)及后臺數(shù)據(jù)庫集中整合到統(tǒng)一的監(jiān)控平臺上，向管理者提供對前端設(shè)備的實時遙測、遙信、遙控及遙調(diào)，對重要數(shù)據(jù)、告警的統(tǒng)計、對比分析和歸類整理，為設(shè)備建設(shè)及維護提供客觀、科學(xué)的依據(jù)。數(shù)據(jù)中心管理者可根據(jù)它提供的PUE曲線，監(jiān)控基地基礎(chǔ)設(shè)施能耗情況，通過曲線分析、加強能源使用管理，降低數(shù)據(jù)中心能耗。

　　圖4、圖5 PECS動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

　　值得一提的是，這一系統(tǒng)支持能耗查詢功能，管理者可以通過系統(tǒng)查詢每個設(shè)備的用電情況，分析各設(shè)備的能耗及其使用情況，從而有效地進行能耗管理——怎么樣，是不是很智能呢?正所謂“硬件還要軟件配”，軟硬兼施，才是數(shù)據(jù)中心管理之道。

　　結(jié)語

　　除了本文中提到的幾種已經(jīng)在聯(lián)通云數(shù)據(jù)中心得到應(yīng)用的技術(shù)，當下業(yè)界還有些比較流行的新技術(shù)，比如云節(jié)能技術(shù)、高壓直流技術(shù)、新風(fēng)制冷技術(shù)、三聯(lián)供技術(shù)、光伏供電技術(shù)等等，本文就不在此一一提及了。大家若是感興趣，可以對這些技術(shù)進行深入了解，并進一步在數(shù)據(jù)中心中推進實施，為綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)工作貢獻自己的力量。