绿色数据中心改造攻略

施耐德电气绿色数据中心改造攻略某通信运营商数据机房关键物理基础设施和配电系统评估报告3您的数据中心面临着……关键电力系统问题环境监控及安防问题制冷系统问题机房布局问题……4施耐德电气能为您做什么?5施耐德大中华区IT事业部分布情况：1201名员工：●-671销售及市场-405生产及制造，125研发中心11代表处（9个在大陆，1个在香●港，一个在台湾）2生产基地：上海及厦门●2研发中心：上海及台湾●1个上海保税库●1合资机房工程公司位于北京●服务：180名本地专家●9办事处及10联络处●28个维护中心●1个服务中心●1个培训中心●42个备件中心●IT事业部代表处IT事业部服务点6能源使用现状持续改进节能建议实施方案能效评估跟踪持续的改进措施：跟踪业务发展及环境要求变化●实时调整参数以适应变化●能源消耗与设备运行效率在线分析●发掘新的节能增效增长点●……效果评估：基于IPMVP的节能效果检验●在项目实施过程中建立测量及检验系统●在设备运行的参考阶段搜集数据●考虑能源消耗同产量的关系●……方案设计与实施：调整和优化机房布局●散热和制冷优化●系统功率因数校正●提高电能质量和优化关键电力●实施基础设施管理自动化●机房节能管理制度建立●%耗能率节能不节能ABCDEEAFG051015202525善用其效尽享其能施耐德绿色数据中心改造全攻略7能源使用现状持续改进能效评估节能建议实施方案能效评估：数据中心场地和环境评估●关键电力和制冷能力分析●系统电能质量和功率因数评估●关键IT设备负荷和扩容评估●基础设施管理和自动化水平评估●节能建议：帐单分析●能耗使用状况分析●能源管理状况●设备运行状况●节能增效方案描述●方案效果分析及投资预算●数据中心现状：基本设施状况●能源使用状况●能源管理水平●数据中心节能目标●管理人员对节能增效的理解和需求●善用其效尽享其能8完整的数据中心基础设施解决方案电力保障高/中压变电系统●低压配电系统●不间断电源系统●发电机组●电器设备的安装●防雷系统●接地系统●安全系统门禁系统●楼宇管理系统●漏水报警系统●火灾报警系统●排烟系统●中央监测系统网络管理系统●动力远程监控系统●电池检测系统●环境监控●综合智能布线布线系统●光纤布线系统●机房装修工程全面室内规划设计●抗静电地板●墙壁、天花板●灯光照明系统●消防系统●空调系统恒温恒湿精密空调●舒适或分体式空调●冷冻水机组●新风系统●9您的问题和我们的解决方案10咨询服务模式施耐德电气专家评估各种解决方案的性能改善效果及其投资回报周期客户根据自身情况排定节能方案和投资的顺序双方共同协作，将选定的方案有效落实，并取得期望的成果。11某移动通信数据机房关键物理基础设施和配电系统评估报告及建议方案背景概述近十年，我国的移动通信行业进入了快速增长的黄金时期，目前我国的通信网络中已有上万台的交换机、数十几万的移动基站，上千个配套数据机房。为保障通信设备的全天候不间断运转，网络设备所需的电力等能源日益增长。随着3G等新一代移动宽带网络的应用，节能减排行动已迫在眉睫。2007年12月，某移动通信公司全面启动以节能减排为核心的“绿色计划”，旨在达到至2010年单位业务耗电量比2005年下降40%的节能目标。该移动通信公司与五十多个主流配套供应商签订了“绿色计划”战略合作备忘录。期望推动绿色经济和绿色技术的研发和应用。该移动通信某数据中心现运行的十多个数据机房和实验室均较早建成投入使用，因此初期均按照较低的功率密度条件设计。随着近年来新型的IT设备不断投入机房使用，加之机房设备经过多次扩建增容，机房内设备的功率密度越来越高，因此出现了典型的局部过热现象和电力安全隐患。施耐德数据中心绿色改造专家们通过详细的系统评估报告和建议方案，帮助其解决正在面临的挑战。勘察过程应客户要求，施耐德空调与电力工程师陪同设计院技术人员对某移动通信公司的数据机房进行了现场实地查勘，全面了解现有机房环境温、湿度情况，现有空调的使用效果及机房内存在的相关的问题，了解现有关键电力及制冷的实际情况。数据机房勘察范围对某移动通信公司数据大厦机房进行的勘测涉及BOSS1-5机房，3层IT/IP业务机房，4层核心网无线机房，5层平台机房等，从现场的空调情况来看，所有机房的配置可以分为下送风以及上送风2类，相同类型的机房的存在问题也具用共性。对于机房的建议集中于以下几个典型的机房。包括：2层BOSS1-5机房3层和4层实验室/IT机房第一部分关键物理基础设施评估12现有机房存在的问题汇总与分析总体来说，由于现在运行的机房或实验室均较早建成投入使用，因此初期均按照较低的功率密度条件设计，随着近年来新型的IT设备不断投入机房使用，因此出现了典型的局部过热现象。随着机房设备经过多次扩建增容，机房内设备的功率密度越来越高，机柜内的设备发热量也随之增加，原机房专用空调机组的应用设计采用传统的“冷环境再冷设备”工作方式，经过扩建后的机房高架地板出风口及机柜底部出风口同时成在开口过大，而实际造成地板下的静压保持不了，地板下截面风速大于2m/s，地板下无静压造成出风过小的现象，浪费了空调显冷配置，所以难以避免机房过热区域的存在。机柜摆放方式不合理此场地所有设备摆放均为“面”对“背”摆放。此种设计在2000年之前非常流行。但是，目前由于IT设备负载增加，此设计不能满足实际应用。原因在于，前排服务器排除的热气流很容易进入后排机柜内的服务器，进而照成后排服务器过热。另外，气流冷热混合回到空调后，将降低制冷效率。我们遇到过的问题-冷热通道布置图2：冷热通道布置示意图（截自:施耐德InRow制冷解决方案演示文件）从现场情况来看，由于除个别机柜负载量过高，多数机柜热量不大，因此我们建议尽量减少对现有机柜内部增加设备。目前，对现有机柜摆放改为冷热通道模式，工程量巨大。Hirange35A为数据中心提供名义制冷量35kw.通过●上送风管路送风，自然回风。但是，最远端回风距离将近15米，跨越数排机柜，因此热量无法返回空调。目前远端机柜热量少，风口出风量大，因此，影响不大。此外，此空调回风口前有机柜阻挡，使得热量无法●直接返回空调。因此，即使距离此空调侧前方不远处，也有明显热点。请参考图二，图三。Cybercool45E2S8设备。此设备由上送风风帽水平送●风，之后侧面回风。此送风方式送风距离有限，周围空间不大，加之前方所在的机柜热量不大，因此，该设备作用有限。根据我们的测量，空调压缩机启-停整个过程为3-4分钟。说明空调在此过程中，有冷空气直接回流至空调回风口，并且输出制冷量有限。空调安装位置目前，有两台设备为数据中心提供制冷:HirangeU35A及Cybercool45E2S8.某移动通信数据机房关键物理基础设施和配电系统评估报告及建议方案图3：Hirange空调前的空机柜图4：红色圆圈处为热点区域机柜相同朝向-几乎所有的机柜服务器前部及入冷风，从后部排出-排出的热风和冷风混合，进入后排机柜“面对面，背对背”摆放-降低冷通道温度-减少冷热空气混合-更高的回风温度没有冷热通道的布置有冷热通道的布置13对于具有高架地板的机房，按照空调设备的通风要求，现有的地板下高度均偏低。同时经过多年的使用，地板缺失和泄漏现象明显，破坏了地板静压腔的功能，导致出风口没有压力，影响了冷空气的循环分配。对于无高架地板，采用风道上送风的机房，由于风道布局与机柜布局不匹配，造成制冷效果不明显，同时缺乏对于热空气返回空调的路径的管理也造成了机房温度升高，以上2点是影响机房空调制冷效果的第二重要因素。机柜内部气流组织不明确，对于前进风的IT设备，应设法使空调产生的冷空气到达机柜的前部，而不是底部，因此现有机柜下部的大截面出线口导致了机柜内部的气流紊乱与浪费，相当一部分的冷空气直接从地板下漏出，通过机柜后部返回了空调回风口，没有参与制冷循环。机柜内部没有配置合理的盲板，进一步加剧了机柜内部的热空气短路，设备出风口的热空气返回了进风口，相当于升高了进风温度，导致出风口温度的进一步提升，最终导致热点的产生。出风口位置不合理此数据中心采用天花板安装的散流器送风，但是散流器分布不均匀，排列不合理，例如在数据中心进门处，出风口较多，但是在中间部位几乎没有冷气流输送。在热点集中的RowD和RowF几乎没有散流器送风。请参考下图：以上为此数据中心明显、可见的缺陷。上述问题导致局部热点的原因。（但并非全部原因）。我们按照数据中心目前的问题提出以下方案.图6：RowD，上方无散流器图5：RowF.上方无散流器14BOSS机房分析相对于其它楼层机房，BOSS机房由于安装了较多大型设备，因此设备平均功耗略高，其中BOSS3机房由于设备数量大，机房系统的热点问题也比较显著，因此采用该机房作为典型来分析所有BOSS机房的空调系统问题。-BOSS3机房布局BOSS3机房大约450平米，除列头柜，配电柜，空调外，安装有115个机柜。整个机房设备类型以存储主机为主，有部分机柜是散热量较大的主机。机房内设有5台制冷量为40kw、2台制冷量为50kw、4台制冷量为60kw的机房专用空调（10用1备），空调送风系统为下送风、上回风。机房内摆放的设备散热方式有两种：前部进风后部出风、底部进风上部出风。针对这2种空气流动方式，应该区别对待。对于前一种散热方式，合理的方式为地板下尽量不预留出风口，机柜前面的活动地板则应为出风口，这样可以确保冷空气被送到机架正面，利用服务器自身的风扇实现气流的单向流动，同时也要求机柜最好为前、后门板均为开孔式结构，但对于第二种散热方式，机架下开口进风散热效果则可以满足。而从空调的标称值来看，总制冷量在540KW。空调的制冷量远远大于IT设备的发热量。但是现场实际地板的送风能力却并不完全满足设备要求，初步建议楼层机房名称现配置空调标称的制冷量(kW)现阶段IT设备功耗(kW)空调系统负荷量机房面积(m2)机房平均功率密度(KW/m2)2层BOSS1#2909634%4800.22层BOSS2#2层BOSS3#42032076%4500.713层BOSS4#1309069%2000.453层BOSS5#30017358%4500.38加上几部布局的同方向布局，也导致了部分设备机柜的送风温度偏高。从理论分析，目前空调应该可以完全满足现有设备制冷要求。如果可以提高空调制冷效率，空调的数量应该能减少到现有的50%，或者说能够将机房内IT设备的容量提高100%。但是从现有的实际效果来看，进一步的增加IT负荷存在一定的风险。某移动通信数据机房关键物理基础设施和配电系统评估报告及建议方案15-BOSS3机房建议冷热通道改造模式●从长远的角度来看，为了最大化的利用空调的制冷能力，保证IT设备需要的合理进风温度，即使现在的条件不允许，在将来的系统更新或者整体改造的过程中，应当优先考虑将现有的机柜单一布局方式，调整为冷热通道布局，其优势见下图：地板改造●鉴于地板的静压腔作用已经被大大削弱，为了重新恢复空调的送风能力，需要针对地板进行翻新改造，更换尺寸不合的地板，封堵不需要的间隙，尽可能的减少地板的空气泄漏。通过地板改造，整理地板下的线缆通道，在机柜前方设置送风地板，对于热通道则采用完全封堵的改造方式。冷热通道的布局有利于将机房的送风与回风合理的进行组织，缩短空气循环的路径，提高空调的送风温度与回风温度，提高空调的实际运行容量从而达到节能的效果。16机柜底座的改造●对于所有非下进风设备，应该将机柜下的出线孔进行合理调整，采用柔性封堵装置，减少机柜下的冷空气泄漏。盲板的安装●机柜内部所有未安装设备的位置均需要采用盲板进行封堵，采用此措施后，可以有效地控制冷空气通过服务器之间的空间逃逸以及热空气的回流。提高空气循环的制冷效率，降低送风温度1-3摄氏度。从下图的比较可以看出盲板对于热空气回流的阻挡作用。对于机柜底部无法直接进行封堵的情况，可以考虑在地板下将该设备的底座四周进行封堵，达到切断机柜下出风的目的。这样才能保证空调送风尽可能的达到需要的设备前端。实际效果某移动通信数据机房关键物理基础设施和配电系统评估报告及建议