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概述

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當前數據中心產業中各種大數據技術的應用和興起，數據量呈現出井噴式的增長，以及用戶對數據中心業務的可用性要求也提出全新的訴求與變革。在此背景下，數據中心基礎設施建設面臨著新的挑戰與機遇，模塊化、智能化、快速擴容、靈活應變、綠色環保。

英威騰模塊化數據中心基礎設施解決方案

基礎設施與工程配套模塊化

目前業界常用的微模塊數據中心主要應用于室內場景,主要是由末端的IT設備、列間空調、高壓直流、模塊化UPS、冷通道等構成微模塊產品;集裝箱型數據中心主要應用于室外場景,主要有IT箱、配電箱、冷機箱、柴發箱、辦公箱等。前者實現了大規模部署,但只用于IDC的末端設備,且缺乏移動性。后者移動方便、搭建靈活,但規模有限,將這兩者結合起來可以實現更快速靈活的方式構建大型數據中心。

數據中心的主要模塊如IT、基礎設施配套(電力、空調、弱電等)、工程配套(建筑、辦公室等)按照最佳模型及建設方法論制定標準接口進行產品化,以集裝箱產品形式為載體在工廠內提前預制,通過公路貨運可以快速移動到項目現場,并且可靈活拆卸、搭建、移動到其他場地重復利用。在項目現場,基礎設施和工程配套如堆積木一樣的靈活建設和部署模式,大幅度降低現場施工周期和工程建設成本,實現數據中心工程建設綠色化。

另外,建筑建構非常簡單,因此機樓主體建筑的建設時間也可以大大縮短,特別是采用了架式大開間結構,以及整體墻板拼接模式,機房框架的建設時間非常短,大開間結構和墻板拼接模式不但建設進度快,而且建筑材料可回收利用更為綠色環保,此外也便于大型設備搬遷進出機房區域等,更為適合大型數據中心建設模式。由于機房建筑結構非常簡單,且大型機電設備大多外置,因此數據中心內的空間利用率很高,可以把很大部分的地板空間用于擺放IT機柜,因此每機柜容積比很低,大大提升了機房內的空間利用率。

英威騰-騰智ITalent系列大型一體化智能數據中心

直接/間接多模式自然制冷

在氣候條件允許的地區,當室外溫度低于室內時,常用的推薦方式為采用直接新風自然冷卻,該方案初期投資低、系統簡單,對自然條件好的地區節能效果明顯。但新風直接進入機房,溫度和濕度都難以控制,導致大量的冷凝水和加濕能耗過大、除塵效果差、無法除硫化物和磷化物等化學污染物等問題。

為解決上述問題,可引入間接風風換熱自然冷卻方案,間接自然冷卻是采用一個空氣-空氣換熱器,使室外低溫空氣通過換熱器傳遞給室內高溫空氣,避免外部新風直接進入機房造成污染。與此同時,空氣-空氣換熱效率減低,換熱設備尺寸較大節能受到影響。為了進一步提高節能性,可采用間接蒸發和自然蒸發結合直接新風自然冷卻、風風換熱自然冷卻、機械制冷多種功能,在不同場景靈活選擇工作模式。

直接新風自然冷卻模式

在冬季室外溫度低且空氣質量好的情況下,可將室外新風與室內熱空氣進行混合過濾后送入機房,可最大程度地降低空調能耗。

間接風風換熱自然冷卻模式

在冬季室外溫度低的情況下,為避免直接新風造成的空氣質量問題,在熱交換器中機房回風熱空氣和室外冷空氣進行熱交換。

間接蒸發自然冷卻模式

在春秋季室外溫度較低的情況下,因室外空氣溫度不夠低,需要通過高壓微霧噴淋進行絕熱蒸發制冷的方式來補充制冷量。

間接蒸發自然冷卻+機械冷卻模式

在夏季室外溫度高的情況下,通過高壓微霧噴淋進行絕熱蒸發制冷來補充制冷,如經過換熱器冷卻后的室內空氣溫度仍然未到達送風溫度要求,還需要補充機械制冷。

引入間接蒸發制冷方案無壓縮機運行模式,利用水分蒸發吸熱原理,進行空氣與空氣的熱量交換,帶走機房熱量,能效比EER最高可達16.0,是機械壓縮制冷空調的5倍,相比于常規冷水機組制冷的節能率,全年節能率>50%。英威騰建議采用間接蒸發制冷方案結合直接新風、風風換熱、機械制冷功能,在不同場景靈活選擇工作模式,提升整體機房能源使用效率。

新能源與不間斷電源并網結合直供配電

數據中心一直是耗能大戶,因此眾多科技巨頭都在新能源引入與應用技術上嘗試創新。在光照充足的城市,太陽能是最可廣泛采用的綠色新能源。太陽能光伏發電系統由多晶硅組件組成,為了節省安裝場地,可以安裝在模塊化數據中心頂部,組件全部橫向布置,另外支架具有角度可調和間距可調的功能,整體支架簡便,安裝快速。

光伏發電受日照影響存在供電不穩定性,數據中心配電可以同時結合不間斷電源、市電并網方式采用多路冗余方案實現晝夜間靈活切換持續保障。根據不同應用場景可靈活選擇多種工作模式:

模式一

服務器電源按主備定制,市電直供、光伏與不間斷電源(UPS)并網后兩路電源一主一備;

模式二

服務器電源不分主備,光伏與UPS并網與市電直供兩路各承擔一半負載

模式三

服務器電源按主備定制,光伏與市電并網后與UPS兩路電源一主一備;

模式四

服務器電源不分主備,光伏與市電并網后與UPS兩路各承擔一半負載。

因高壓直流電源(HVDC)相比交流UPS可靠性與效率更高,優選不間斷電源采用HVDC方案。英威騰建議綜合考慮配電系統節能與可靠性。

該方案配電邏輯為:市電輸入通過整流器,HVDC輸出270Vdc,光伏板輸入通過DC/DC輸出270Vdc,2個直流輸出合路為1路,通過監控模塊控制,使交流PDU處于熱備份狀態。合路后的輸出給機柜供電。白天,光伏板提供100%供電,并為電池充電,交流PDU作0%后備;夜間,HVDC為機柜提供100%供電,并為電池充電,交流PDU作0%后備;當光伏板和HVDC同時故障或檢修時,交流PDU作100%供電。為充分利用光伏電能,光伏系統峰瓦值要求與負載峰值一致。

引入綠色能源光伏發電,采用光伏新能源與高壓直流的直流并網結合市電直供主備供電的創新方案,可以在確保系統可靠性基礎上大幅度降低配電能耗。

智能化管理

數據中心重建設輕運維是大部分項目的弊病。運維在數據中心長時間運行生命周期對系統節能、可靠性都起著至關重要的作用。為了減少人為操作誤差,去手工化和去紙張化,可采用英威騰遠程智能化監控方案,實現如下功能:

模塊化、智能化、快速擴容、靈活應變、綠色節能始終是引領數據中心變革的主旋律和靈魂。在現有的模塊化數據中心基礎上，英威騰提出了基于MDC+構建綠色節能的新一代模塊化數據中心的解決方案，提出多項提高能效的創新技術。通過IT與配套(基礎設施、工程)模塊化產品設計、直接/間接多模式自然冷卻制冷技術、能源與不間斷電源并網結合市電直供配電技術以及遠程可視化智能機房監控技術可望實現全局PUE在1.5以下，為新一代模塊化數據中心基礎設施建設提供參考。

關于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領先、受人尊敬的工業自動化和能源電力領域的產品與服務提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業，目前擁有16家控股子公司，分駐于全國的12大研發中心，申請各類專利800多件，依托于電力電子、電氣傳動、自動控制、信息技術等關鍵技術，主要產品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控制系統、伺服系統、PLC、HMI、SVG、UPS、電機和電主軸、光伏逆變器、軌道交通牽引系統、新能源汽車電控系統等。英威騰現有員工2500多人，大型生產基地3個，營銷網絡遍布國內及海外60多個國家和地區。