数据中心电源成本占了整体成本50%以上的份额,节能是数据中心运行的一个重要工作,合适的节能举措不但可以节约运营成本,也可以加强运维团队对设备操作的熟练度。本文就以某云计算数据中心的节能经验进行阐述。

云计算数据中心概述

某某云计算数据中心项目整体规模6000以上机柜,目前有1000机柜投入运行,建设标准达到TIER3+等级。

机房动力设备设计两路20KV不同源市电,发电机采用4+1的冗余设计,末端设备为一路交流市电+一路高压直流进行供电,高压直流采用热插拔式直接嵌入微模块。

某云计算数据中心节能减排实践分享

机房暖通设计采用闭合双环路设计,这个设计本身就考虑到了节能以及备份,环路设计使得节约用水,保护环境,电机采用变频技术设备,基础设施全部采用4+1的设计。

某云计算数据中心节能减排实践分享1

暖通负载:云计算中心冷源设备分别为:400TR冷机2台,800TR冷机2台,冷冻泵45KW*3台,75KW*2台,放冷泵55KW*3台,冷却泵45KW*3台,75KW*2台,冷却塔900KW*9台。

IT负载:云计算中心共4个IDC机房。

动力变配电设备:云计算中心有2台20500KVA(20/10)高压变压器,2台2500KVA及6台2000KVA(10/0.4)变压器,其中20KV及0.4KV配电柜两两互备冗余;10KV柴油发电机共5台(单台功率为1800W),柴油发电机组与10KV配电柜主进处于机械连锁状态;IDC机房采用模块机架式分布,一路交流市电+一路高压直流进行供电,高压直流采用4+1热插拔式整流模块(单台功率为15KW),可满足单机柜6.5KW设备上架。

生活用电:主要使用在各区域电力照明及办公区域插板、空调等耗能。月耗电量约为*万千瓦时。将生活用电及动力变配电损耗合称为其他用电,与月耗电量约为*万千瓦时。

供电时段区分及时段电能单价

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峰值电价比谷值电价高70%,错峰节能操作有很大空间。

设备运行现况

暖通设备

云计算中心冷源设备为常态运行模式,冷却塔设置温度控制温度28~30℃。

现场设有蓄冷灌100m3*3台,储水温度<13℃,冷水源充足。

冷机设置供/回水温度 12℃~18℃,实际回水温度13℃左右。

其他设备(含动力损耗,生活用电)

各机房、各区域室内照明处于正常使用状态。

未带载数据机房模块,交流、高压直流用电处于正常合闸状态。

柴油发电机组加热水套处于自启状态,水温处于低限值时会自动进入加热状态。

现状总结

根据现场设备运行情况、设备性能进行系统分析,云计算中心存在很大的节能优化空间。为减少安全生产运行成本,提高设备利用率,运维人员在保证安全生产的前提下,对现场设备进行规范化节能操作,逐步向低成本、高收益的生产理念靠拢。

节能优化实施周期

节能减排会贯穿整个数据中心运行的周期,根据天气的变异,负载的变化以及其他诸多因素,节能减排的举措是会发生变化的。但是在一定时期内,会相对固定。需要我们不断去发现系统中的可以挖掘的地方。

某云计算数据中心节能减排实践分享3

规划试运行

暖通节能优化方案制定

方案一:冷冻泵优化实施方案

数据中心IDC机房只启用部分数据机房。通过关闭未使用机房管路,达到减少管路长度实现减少水阻,增大水流量目的。然后再逐步减频达到节能效果。

试运行情况:关闭阀门后,管路震动较大,故本方案不宜采用。

实施结果:放弃此节能方案。

方案二:冷机出水温度设置提升节能方案

冷机设置供/回水温度12℃~18℃,实际回水温度13℃左右,热负荷只有1度温差,所以通过提高冷机出水温度可以达到节能效果。

试运行情况:本方案与使用蓄冷罐放冷存在冲突,不便于单独执行。

实施结果:融入综合优化方案2,选择合理时间段进行此操作。

方案三:冷塔温升控制方案

冷却塔现供/回水温度28℃~30℃以下,而冷却塔供回水温度32℃~37℃都属于安全运行指标,所以提高冷却侧供回水温度可以在一定程度减少冷塔耗电量,从而实现节能效果。

试运行情况:实际节能数据未有效采集,且执行中与使用蓄冷罐放冷存在冲突,不便于单独执行。

实施结果:融入综合优化方案2,冷塔设备使用时,实施此节能方案。

方案四:综合优化方案1

控制冷塔供回水32℃~37℃,冷机出水设置温度提升1℃~3℃,其他设备对应运行。

试运行情况:目前节能效果不明显,放弃执行。

实施结果:未执行此操作。

方案五:综合优化方案2

控制冷塔供回水32℃~37℃,冷机出水设置温度提升1℃,其他设备对应运行,放冷模式昼放夜蓄。

试运行情况:实际运行中发现,操作时间控制不规范,操作方式不规范。蓄冷操作时冷机运行出现喘停情况。

实施结果:操作时间、操作规范等已优化,执行中

动力及生活用电优化方案制定

生活用电优化方案:关闭不需要照明设备,拆除部分多余灯管。

试运行情况:对各区域进行系统分析,巡视区域内照明严格控制亮度,关闭部分照明开关,对于灯具集中控制的区域,拆除部分灯管,以求达到节能操作的目的。

实施结果:满足室内巡视需求,剩余灯具亮度需满足维修时的室内亮度需求,参观机房未做节能处理。

动力系统优化方案:

关闭1B、2B变压器,减少变压器损耗。

试运行情况:经检测,10KV配电机房湿度达70%,湿度较大在长时间停止运行      情况下,电缆室易受潮,影响三相绝缘。

实施结果:放弃此方案。

关闭未带载模块电源,定期为模块蓄电池进行充电。

试运行情况:做好设备上下电记录,时常关注模块蓄电池电压。

实施结果:持续运行中。

根据南通市气候原因,关闭柴发机组加热水套电源(在5月下旬至9月中旬)。

试运行情况:关注南通地区气温变化情况,注意室内外温度变化。

实施结果:持续运行中。

深度优化 操作规范化

针对试运行中存在的问题点,进行合理性分析,对节能操作进行深度优化,规范操作,提高实际节能效率。控制设备运行时间,避免冷机喘振情况出现,并最终确定节能操作规范。

某云计算数据中心节能减排实践分享4

蓄放冷节能操作以电价分段计费为依据(峰值电价是谷值电价3.4倍),充分发挥错峰优势,达到节能效果。所以必须对峰,谷用电量进行检测,以确保节能操作有效性,峰值用电量越低节能效率越高。

根据各区域设备运行状况,分析现场照明亮度,在不进行其他操作期间,现场照明仅需满足巡检需求即可;对于多开启的照明设备,进行暂时拆除或关闭。

对于未带载的动力生产设备,在保证安全生产的前提下,可先将其电源关闭;根据南通气温及蓄电池电压等情况进行着重关注,及时开启加热设备及蓄电池充电。

持续节能运行 体现节能结果

节能操作前未进行能耗统计,节能操作实施阶段正赶上光伏发电投入使用,对电量采集存在一定的生疏,未采集到设备实际能耗的有效值,故无法准确对节能前后数值进行对比,只能通过设备常规运行期间相关数据进行计算对比。

暖通系统节能效果体现

通过一段时间的数据收集和统计,经计算,效果如下图所示。

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动力和照明系统节能效果

在正式进行照明用电及动力设备损耗节能操作,当月的用电量明显下降。随着设备用电量会随着气温的升高而增加,在我们做节能操作期间,基本相同的气候下,随着末端设备的上架上电,总用电量呈降低或不变趋势。

节能经验分享

暖通节能

暖通节能从规划至节能操作持续运行中,遇到并解决很多问题,针对节能过程中所遇到的问题进行分析、总结并规划合理的节能措施,从而制定严格的操作流程;此操作流程经实施后,每月数据对比都能展现较为明显的节能效果。现将操作重点及后期节能建议进行分享:

供电时段区分:供电时段(尖、峰、平、谷)分地区不同而不同,执行错峰节能操作,务必与当地供电公司进行沟通,确定当地供电实际峰,平,谷时段,以免出现误差。

电量监测:首先需要了解现场供电系统结构,然后进行电量监测。通过对电量监测实现节能效果可视化,从而有效掌控节能减排实施结果。(如有历史数据对比,节能减排电量监测将更据说服力)。

数据采集:节能前未对现场一年数据进行采集备份,而冷机群控系同也不具备数据保存功能,导致节能前后无参考数据对比。现场只能在节能操作同时,临时采集相应数据进行数据对比,对比精确度不足,故节能前期数据采集备份较为重要。

冷机喘振点测试:此云计算中心前期未对冷机喘振点进行测试,实际运行时由于设置温度偏低,热负荷较小,导致冷机出现喘停现象。所以在条件允许情况下务必完成冷机喘振点测试,为后期数据中心设备安全运行提供保障。

生产照明节能

坚持执行“人走灯灭”制度:根据各区域设备运行状况,配给适合光照度,在人员巡视、设备维护、设备检修等状态下,可暂时增加本区域光照度,但在人离开此区域时,需将多余照明设备关闭,坚持“人走灯灭”,体升节能减排意识。

动力系统优化节能

减少设备内部损耗:作为云计算中心,部分单位是一次性将所有设备建设完成,可此种做法有利也有弊。利的是一次性完工,减少二次人力、物力、财力投入,而弊端是不能近期完成末端设备的上架上电,导致部分设备处于空载运行状态,浪费电力资源;故在此情况下,需考虑将未带载变配电设备暂不投入使用,但需严格控制室内温湿度变化,保障设备相间绝缘。(在湿度低于60%时,将所有变配电设备开启1次/月,为变配电设备线圈、铁芯、电缆室等除湿;在湿度高于60%时,设备不可长时间停用,否则,影响设备相间绝缘)。

柴发机组加热系统:根据各区域天气变化来进行调节,保证设备水温始终高于环境温度为宜。南通地区,在5月中下旬—9月中下旬,可将柴发机组加热水套加热器进行关闭。

总结

在同样的工作岗位,有节能减排意识的值班人员比无节能意识的值班人员,可节能10%的用电量。由此可看出:在运维行业中,具有节能减排意识的人对一个数据中心的作用有多么的重要。综上所述,本云计算中心结合现场运行状况,采取制冷错峰、减少各区域照明亮度、关闭未带载动力设备等措施进行节能减排优化。

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