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                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

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                      時間: 2018-04-26
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                      數據中心電源成本占了整體成本50%以上的份額,節能是數據中心運行的一個重要工作,合適的節能舉措不但可以節約運營成本,也可以加強運維團隊對設備操作的熟練度。本文就以某云計算數據中心的節能經驗進行闡述

                      云計算數據中心概述

                      某某云計算數據中心項目整體規模6000以上機柜,目前有1000機柜投入運行,建設標準達到TIER3+等級。

                      機房動力設備設計兩路20KV不同源市電,發電機采用4+1的冗余設計,末端設備為一路交流市電+一路高壓直流進行供電,高壓直流采用熱插拔式直接嵌入微模塊。

                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

                      機房暖通設計采用閉合雙環路設計,這個設計本身就考慮到了節能以及備份,環路設計使得節約用水,保護環境,電機采用變頻技術設備,基礎設施全部采用4+1的設計。

                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

                      暖通負載:云計算中心冷源設備分別為:400TR冷機2臺,800TR冷機2臺,冷凍泵45KW*3臺,75KW*2臺,放冷泵55KW*3臺,冷卻泵45KW*3臺,75KW*2臺,冷卻塔900KW*9臺。

                      IT負載:云計算中心共4個IDC機房。

                      動力變配電設備:云計算中心有2臺20500KVA(20/10)高壓變壓器,2臺2500KVA及6臺2000KVA(10/0.4)變壓器,其中20KV及0.4KV配電柜兩兩互備冗余;10KV柴油發電機共5臺(單臺功率為1800W),柴油發電機組與10KV配電柜主進處于機械連鎖狀態;IDC機房采用模塊機架式分布,一路交流市電+一路高壓直流進行供電,高壓直流采用4+1熱插拔式整流模塊(單臺功率為15KW),可滿足單機柜6.5KW設備上架。

                      生活用電:主要使用在各區域電力照明及辦公區域插板、空調等耗能。月耗電量約為*萬千瓦時。將生活用電及動力變配電損耗合稱為其他用電,與月耗電量約為*萬千瓦時。

                      供電時段區分及時段電能單價

                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

                      峰值電價比谷值電價高70%,錯峰節能操作有很大空間。

                      設備運行現況

                      暖通設備

                      云計算中心冷源設備為常態運行模式,冷卻塔設置溫度控制溫度28~30℃。

                      現場設有蓄冷灌100m3*3臺,儲水溫度<13℃,冷水源充足。

                      冷機設置供/回水溫度 12℃~18℃,實際回水溫度13℃左右。

                      其他設備(含動力損耗,生活用電)

                      各機房、各區域室內照明處于正常使用狀態。

                      未帶載數據機房模塊,交流、高壓直流用電處于正常合閘狀態。

                      柴油發電機組加熱水套處于自啟狀態,水溫處于低限值時會自動進入加熱狀態。

                      現狀總結

                      根據現場設備運行情況、設備性能進行系統分析,云計算中心存在很大的節能優化空間。為減少安全生產運行成本,提高設備利用率,運維人員在保證安全生產的前提下,對現場設備進行規范化節能操作,逐步向低成本、高收益的生產理念靠攏。

                      節能優化實施周期

                      節能減排會貫穿整個數據中心運行的周期,根據天氣的變異,負載的變化以及其他諸多因素,節能減排的舉措是會發生變化的。但是在一定時期內,會相對固定。需要我們不斷去發現系統中的可以挖掘的地方。

                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

                      規劃試運行

                      暖通節能優化方案制定

                      方案一:冷凍泵優化實施方案

                      數據中心IDC機房只啟用部分數據機房。通過關閉未使用機房管路,達到減少管路長度實現減少水阻,增大水流量目的。然后再逐步減頻達到節能效果。

                      試運行情況:關閉閥門后,管路震動較大,故本方案不宜采用。

                      實施結果:放棄此節能方案。

                      方案二:冷機出水溫度設置提升節能方案

                      冷機設置供/回水溫度12℃~18℃,實際回水溫度13℃左右,熱負荷只有1度溫差,所以通過提高冷機出水溫度可以達到節能效果。

                      試運行情況:本方案與使用蓄冷罐放冷存在沖突,不便于單獨執行。

                      實施結果:融入綜合優化方案2,選擇合理時間段進行此操作。

                      方案三:冷塔溫升控制方案

                      冷卻塔現供/回水溫度28℃~30℃以下,而冷卻塔供回水溫度32℃~37℃都屬于安全運行指標,所以提高冷卻側供回水溫度可以在一定程度減少冷塔耗電量,從而實現節能效果。

                      試運行情況:實際節能數據未有效采集,且執行中與使用蓄冷罐放冷存在沖突,不便于單獨執行。

                      實施結果:融入綜合優化方案2,冷塔設備使用時,實施此節能方案。

                      方案四:綜合優化方案1

                      控制冷塔供回水32℃~37℃,冷機出水設置溫度提升1℃~3℃,其他設備對應運行。

                      試運行情況:目前節能效果不明顯,放棄執行。

                      實施結果:未執行此操作。

                      方案五:綜合優化方案2

                      控制冷塔供回水32℃~37℃,冷機出水設置溫度提升1℃,其他設備對應運行,放冷模式晝放夜蓄。

                      試運行情況:實際運行中發現,操作時間控制不規范,操作方式不規范。蓄冷操作時冷機運行出現喘停情況。

                      實施結果:操作時間、操作規范等已優化,執行中

                      動力及生活用電優化方案制定

                      生活用電優化方案:關閉不需要照明設備,拆除部分多余燈管。

                      試運行情況:對各區域進行系統分析,巡視區域內照明嚴格控制亮度,關閉部分照明開關,對于燈具集中控制的區域,拆除部分燈管,以求達到節能操作的目的。

                      實施結果:滿足室內巡視需求,剩余燈具亮度需滿足維修時的室內亮度需求,參觀機房未做節能處理。

                      動力系統優化方案:

                      關閉1B、2B變壓器,減少變壓器損耗。

                      試運行情況:經檢測,10KV配電機房濕度達70%,濕度較大在長時間停止運行????? 情況下,電纜室易受潮,影響三相絕緣。

                      實施結果:放棄此方案。

                      關閉未帶載模塊電源,定期為模塊蓄電池進行充電。

                      試運行情況:做好設備上下電記錄,時常關注模塊蓄電池電壓。

                      實施結果:持續運行中。

                      根據南通市氣候原因,關閉柴發機組加熱水套電源(在5月下旬至9月中旬)。

                      試運行情況:關注南通地區氣溫變化情況,注意室內外溫度變化。

                      實施結果:持續運行中。

                      深度優化 操作規范化

                      針對試運行中存在的問題點,進行合理性分析,對節能操作進行深度優化,規范操作,提高實際節能效率??刂圃O備運行時間,避免冷機喘振情況出現,并最終確定節能操作規范。

                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

                      蓄放冷節能操作以電價分段計費為依據(峰值電價是谷值電價3.4倍),充分發揮錯峰優勢,達到節能效果。所以必須對峰,谷用電量進行檢測,以確保節能操作有效性,峰值用電量越低節能效率越高。

                      根據各區域設備運行狀況,分析現場照明亮度,在不進行其他操作期間,現場照明僅需滿足巡檢需求即可;對于多開啟的照明設備,進行暫時拆除或關閉。

                      對于未帶載的動力生產設備,在保證安全生產的前提下,可先將其電源關閉;根據南通氣溫及蓄電池電壓等情況進行著重關注,及時開啟加熱設備及蓄電池充電。

                      持續節能運行 體現節能結果

                      節能操作前未進行能耗統計,節能操作實施階段正趕上光伏發電投入使用,對電量采集存在一定的生疏,未采集到設備實際能耗的有效值,故無法準確對節能前后數值進行對比,只能通過設備常規運行期間相關數據進行計算對比。

                      暖通系統節能效果體現

                      通過一段時間的數據收集和統計,經計算,效果如下圖所示。

                      某云計算數據中心節能減排實踐分享

                      動力和照明系統節能效果

                      在正式進行照明用電及動力設備損耗節能操作,當月的用電量明顯下降。隨著設備用電量會隨著氣溫的升高而增加,在我們做節能操作期間,基本相同的氣候下,隨著末端設備的上架上電,總用電量呈降低或不變趨勢。

                      節能經驗分享

                      暖通節能

                      暖通節能從規劃至節能操作持續運行中,遇到并解決很多問題,針對節能過程中所遇到的問題進行分析、總結并規劃合理的節能措施,從而制定嚴格的操作流程;此操作流程經實施后,每月數據對比都能展現較為明顯的節能效果?,F將操作重點及后期節能建議進行分享:

                      供電時段區分:供電時段(尖、峰、平、谷)分地區不同而不同,執行錯峰節能操作,務必與當地供電公司進行溝通,確定當地供電實際峰,平,谷時段,以免出現誤差。

                      電量監測:首先需要了解現場供電系統結構,然后進行電量監測。通過對電量監測實現節能效果可視化,從而有效掌控節能減排實施結果。(如有歷史數據對比,節能減排電量監測將更據說服力)。

                      數據采集:節能前未對現場一年數據進行采集備份,而冷機群控系同也不具備數據保存功能,導致節能前后無參考數據對比?,F場只能在節能操作同時,臨時采集相應數據進行數據對比,對比精確度不足,故節能前期數據采集備份較為重要。

                      冷機喘振點測試:此云計算中心前期未對冷機喘振點進行測試,實際運行時由于設置溫度偏低,熱負荷較小,導致冷機出現喘?,F象。所以在條件允許情況下務必完成冷機喘振點測試,為后期數據中心設備安全運行提供保障。

                      生產照明節能

                      堅持執行“人走燈滅”制度:根據各區域設備運行狀況,配給適合光照度,在人員巡視、設備維護、設備檢修等狀態下,可暫時增加本區域光照度,但在人離開此區域時,需將多余照明設備關閉,堅持“人走燈滅”,體升節能減排意識。

                      動力系統優化節能

                      減少設備內部損耗:作為云計算中心,部分單位是一次性將所有設備建設完成,可此種做法有利也有弊。利的是一次性完工,減少二次人力、物力、財力投入,而弊端是不能近期完成末端設備的上架上電,導致部分設備處于空載運行狀態,浪費電力資源;故在此情況下,需考慮將未帶載變配電設備暫不投入使用,但需嚴格控制室內溫濕度變化,保障設備相間絕緣。(在濕度低于60%時,將所有變配電設備開啟1次/月,為變配電設備線圈、鐵芯、電纜室等除濕;在濕度高于60%時,設備不可長時間停用,否則,影響設備相間絕緣)。

                      柴發機組加熱系統:根據各區域天氣變化來進行調節,保證設備水溫始終高于環境溫度為宜。南通地區,在5月中下旬—9月中下旬,可將柴發機組加熱水套加熱器進行關閉。

                      總結

                      在同樣的工作崗位,有節能減排意識的值班人員比無節能意識的值班人員,可節能10%的用電量。由此可看出:在運維行業中,具有節能減排意識的人對一個數據中心的作用有多么的重要。綜上所述,本云計算中心結合現場運行狀況,采取制冷錯峰、減少各區域照明亮度、關閉未帶載動力設備等措施進行節能減排優化。


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