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安科瑞数据中心机房节能运行现状与问题分析

发布时间:2022-02-18   点击次数:160次

 摘要:文章分析了位于北京和广州的3个大型数据中心的能耗数据,对数据中心节能存在的问题分别进行了分析诊断。从设计及运行管理两大方面总结了目前数据中心普遍存在的共性问题,为数据中心节能提供了方向。

0引言

       近年来随着国家对于信息化工作的重视,作为信息化基础设施的数据中心快速发展。我国数据中心建设的数量多,建设质量也在世界上处于靠前,主要采用了世界上较好的IT设备,较好的制冷设备,较好的精密空调,较好的控制系统。但是衡量运行水平的重要指标PUE却未达到现金水平,差距还不小。中国制冷学会于2017年对上海市20家拥有500个机架的数据中心进行了评测,大部分数据中心的PUE分布在1.6-2.3范围内。中位值是1.80,平均值为1.97。距离《“十三五"国家信息化规划》中提出的到2018年大型数据中心年PUE不高于1.5的要求差距较大。

       不同的数据中心存在不同的问题,也有其共性的问题,这些问题在业内中已有资料反映。文章结合近期调查的数据中心为例,总结存在于节能运行中的共性问题。

1北京某IDC数据中心

1.1工程简介

      该数据中心建筑面积20000㎡,在6B#大楼地下室建有冷冻机房。配置4台离心式冷水机组、4台冷却水泵、4台冷冻水泵,室外地面建有16台冷却塔;机房空调为水冷及风冷两种精密空调系统,空调面积约6000㎡。机房内未设置冷热通道。

为分析数据中心的能效,文章对数据中心的能耗和冷水机组的COP进行了一年的监测记录,并同时对运行管理措施及方法进行了访谈,对冷冻水系统的水温变化进行了全程追踪测试。

1.2能耗分布与PUE

     根据约一年的实测数据,该数据中心的能耗分布和PUE见表1,年PUE为1.8。对处于寒冷地区的北京,PUE值偏高。

1.3数据分析

     根据能耗分项数据,可以定量计算出空调系统各环节的相对关系,并进行其合理性评价,见表2。

1.4主要存在的问题

     根据能耗数据、访谈情况以及水系统状态参数的测试结果,该数据中心的问题主要为:

     1)主机效率偏低。主机效率(COP值)小于4.0。2019年7月16日测试期间,冷机冷却水进出口温度3O.3℃/32.6℃,冷冻水出水温度7℃,负载百分比为71%条件下,运行工况与《蒸汽压缩循环冷水机组》(GB/T18430.1—2007)规定的额定条件十分接近。此条件下,主机COP应达到5.5。但主机效率仅为4.0,距离5.5还有不小差距。其原因与冷冻水的水质、机组维护等因素有关。冷却塔填料结垢严重,未及时清洗,使得冷却水温度偏高。

     2)水泵的能耗占比过高。设计状态下,水泵的总能耗(含冷却塔)应当只有主机的30%,实际使用中却达到62%。冷水机组的防冻水温差、冷却水温差均只2℃,说明水流量偏大,水泵应可以减少流量。同时测试得到的水泵效率只有50%。

     3)分水器与集水器之间存在水量旁通。根据现场测试,末端机房内水冷空调的进出口温度一般为7℃/14℃,温差达到7℃以上。但冷冻站集水器内的温度却为8.8℃。说明分集水之间存在大量的混水,供应到用户的水量不足。

     4)机房内精密空调能耗过高。精密空调的能耗比冷水机组能耗还高。一般末端空调能耗应控制在空调系统总能耗≤25%以内,现已大大超出这一比例。按照冷冻机供冷量能力计算,2台冷水机组全部开启时,机房内的风冷空调可以关闭,但机房内所有风冷精密空调仍然全部开启使用。风冷精密空调的使用补充了部分冷量,却消耗了大量的电力。

     导致风冷空调开启的原因包括:机房内温度分布不均,有的机房不同地点温差相差10℃,存在局部热点。局部热点的存在,拉低了房间整体温度,加大了供应能力需求。同时由于供应到水冷空调的水量不足,使得水量空调的供冷量不足,因而风冷空调不得不开启。

     5)机房内采用漫灌式气流组织,没有设置气流冷热通道。送回风温差小,只有3℃,加大了送风输送能耗。

     6)缺少智能化管理手段。虽然有动力环境监测系统,但缺少节能管理的智能化控制系统,也没有统一集中的能耗数据监测系统,使得管理人员对设备运行状况无法细致了解。运维人员的主要精力放在保平安运行上。

     7)未利用自然冷源。北京地区冬季自然冷源资源丰富,但未采取任何技术措施加以利用。


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