40℃的高温天里,传说中的高能耗的数据中心是如何节能的?

2017/7/28 9:45:36 人评论 次浏览 来源:上观新闻 作者: 分类:特别报道

骄阳似火,连日来上海持续高温,用电量连创新高。但上海青浦经济开发区的一个园区内,不论昼夜,室内永远都保持在25℃的宜人温度。因为这里有一群特殊的“员工”,他们的工作,直接与数亿用户有关——这里是腾讯位于华东的数据中心,数万台服务器要为数亿微信用户提供云计算服务,以及满足腾讯其他业务的云计算需求。



高温天里,数据中心比人更怕热,大量服务器加上高速计算产生巨大的热量,“如何降温”考验着数据中心的建设者。“不过,青浦数据中心的能效比堪称亚太第一,因为有‘上海智造’的支持。”数据中心系统集成方、中国通信服务上海公司(以下简称“上海通服”)项目总负责人向新宇告诉记者,上海通服不仅建造了亚太第一的数据中心,而且形成了数据中心建设整体解决方案,为推广复制“上海智造”打下基础。


数据中心都在比什么?


服务范围、运算速度、存储可靠性等,这些都是衡量一个数据中心运转水平高下的指标。不过,还有一个指标备受业内关注:数据中心的能效。因为数据中心在运转过程中会产生大量的热,需要各种降温措施。


在这一点上,青浦数据中心走在全球同行前列。PUE(Power Usage Effectiveness)是目前最常用的评价数据中心能源效率的指标。PUE=数据中心总能耗/IT总能耗,PUE值越接近1,说明数据中心基础设施损耗越小,相对越节能。经过工信部电信研究院严格标准测试,青浦数据中心(一期)年度PUE值为1.307,最低的月均PUE值达到了1.25,最热月度PUE值控制在了1.4以下。


这一数据比国内数据中心平均水平节能15%以上。尤其在上海这样气候条件以及人口活动密集的超大城市中实现如此高效率,即便在全球数据中心中也处于最先进的行列;而在整个亚太地区,几乎没有类似规模的数据中心在节能上能与青浦数据中心抗衡。


因此,在工信部和全球性非盈利机构TGG(The Green Grid,绿色网格)共同推出的、面向全球数据中心的综合评估认证中,青浦数据中心获得代表节能性最强的5A等级。


“全国首创”给数据中心降温


那么,青浦数据中心又是怎样实现节能的呢?奥秘来自上海通服的诸多“全国首创”。


据向新宇介绍,青浦数据中心是全国第一个整体采用“微模块”建造的数据中心。所谓微模块,是以若干个IT机柜、配电单元、冷却单元、水分配单元等功能机柜为基本单位,包括网络、布线、监控、消防等功能的独立运转单元。


通俗地说,传统数据中心是“大通间”——所有的服务器采用中央冷却、消防等设备;微模块则好比将“大通间”分成一个个独立的“小单元”,每个小单元独立运转。这就大大便于节能和管理。打个比方:同样是冷却,是“大通间”共用一个空调降温快,还是“小单元”各用一个空调比较凉爽?而且微模块还可以灵活调配服务器,比如在计算需求较少的时候,可以直接关闭部分微模块内的服务器,从而实现节能。


不过,在上海通服采用“微模块”技术建设青浦数据中心时,“微模块”还属于行业里的新鲜事物,此前国内数据中心均未采用过这一技术。


与此同时,“微模块”的运行模式挑战了原先的数据中心管理。比如,水冷是数据中心降温的重要方式,但为了数据安全,机房是严格与水冷却管隔离的。但采用“微模块”后,每个“微模块”里都有水冷却管,意味着机房里必然会有水管。对此,上海通服多次试验,设计了管道隔离、探测告警、迅速排水等全方位解决方案,把可能发生的空调水管漏水事故降到最低。


此外,青浦数据中心也是中国第一个使用“三联供系统”的数据中心。


三联供是指天燃气和空气在三联供内燃机中混合燃烧,产生的电能进入数据中心的供电系统;燃烧产生的高温废气则进入三联供的溴化锂制冷机中,通过蒸发吸热达到制冷的目的;由此产生的冷冻水进入数据中心制冷系统,从而实现天然气清洁能源阶梯性高效利用。


目前,青浦数据中心的三联供供电量占到整个数据中心供电量的39%,制冷量占到30%;运行6个月至今,三联供的用电量占到青浦园区用电量的18%。从节能效果看,三联供投产后,每年节省标煤3500吨;CO2排放量减少2.33万吨,减排约48%。如果将这些绿色成果折合成树,相当于一年种下3.6万棵树,等于一片茂密的森林。


还有很多节能措施被应用在青浦数据中心上。比如,高效磁悬浮空调的应用可以将局部PUE降低到1.18以下;屋顶光伏系统将太阳能发电通过逆变器并网给到数据中心园区照明使用,而且屋面光伏板本身也起到了一定的隔热的作用。


“上海智造”可推广可复制


上海智造”通过综合使用各种节能手段,不仅使得青浦数据中心在综合性能上成为亚太第一,并且在这个过程中,收获不少专利,为整个行业采用这些新技术提供技术支撑。


向新宇举例说,在建设中,上海通服为机柜设计了一种新型的六角网孔结构新门板。机柜安装新门板后,通风量约为原来门板的10倍,意味着能提升机柜进出风量,有助于服务器散热降温。同时,他们增加了机柜空面板和立柱侧封板,能改善机柜气流走向,降低冷风的流失,使其充分经过发热设备,减少冷热风短路,有效改变机柜局部发热现象。据测试,采用新门板的机柜出风点温度和出风区域温度比使用旧门板时分别下降5℃和2℃。


水喷淋消防系统也是第一次应用在数据中心中。大部分数据中心都采用气体消防系统,而水喷淋可谓“双刃剑”——一方面是灭火效率更高,另一方面却可能因为误操作而危及服务器安全。上海通服通过对多种消防系统方案的反复研究比对调整,最终确定采用“预作用干式消防系统”,即机房正常运行时水喷淋消防管网中无水,只有当确认消防报警后,管网才冲水,并在火情区域达到一定温度时,消防喷头方可启动喷水,从而既能防止平时误动作,又确保灭火快动作。


值得一体的是,上海通服在数据中心的建设运维领域,已经积累了丰富的经验,并形成了从咨询规划、配套设备、系统集成、维护管理的完整能力,可为客户提供从项目前期的策划,项目中期的建设、建成后的运行维护的全过程、一体化服务。


目前除了上海青浦腾讯项目外,上海通服已将这种服务模式,成功输出到宁夏中卫数据产业园、北京未来科技城、内蒙云基地、贵阳大数据基地、河北廊坊云基地,以及新疆、广州、海南、吉林、天津等项目中,为数据中心领域的“上海智造”探索了一条积极有效的发展路径。

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