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近日,中國數據中心節能技術委員會(GDCT)和香港雅式展覽集團承辦的“2016’中國數據中心節能技術大會”在北京新世紀日航酒店隆重舉行。本次大會是中國數據中心節能領域的最大規模盛會,會議緊緊圍繞“創新與實踐,變革節能之路”的主題,吸引了數近千位來自數據中心行業的用戶、各領域CIO、CTO、行業專家、集成公司、領導企業、設計院所、技術人員、節能服務公司等大咖齊聚北京共享這場“節能盛宴”。

彭少華副總裁代表“2016年度節能先進產品”單位的深圳市艾特網能技術有限公司在會上發表了《數據中心制冷技術應用的部分思考與創新》的主題演講。

 

彭少華:非常感謝大家,也非常榮幸代表深圳市艾特網能技術有限公司跟大家做匯報。我今天演講的題目是《數據中心制冷技術應用的部分思考與創新》,其中最主要的落腳點還是創新和節能這一塊。簡單的自我介紹一下。我很榮幸也是數據中心行業的一名老兵,在這個行業工作了近20年,也積累了一些經驗和心得,希望今天能拋磚引玉的與大家分享,目的是希望能為推動行業科學發展,或者說引導客戶理性決策盡點微薄之力。同時也把現在比較流行的,或者是比較創新的技術跟大家分享一下。

第一個是數據中心制冷技術應用的思考,簡單的講幾點我們對數據中心制冷系統設計的認識。目前在數據中心建設這一塊,大家也或多或少的,主動被動的接受了很多理念,有的是囫圇吞棗的接受的,有的是理性接受的,我今天講的內容是在如何理性接受這些理念方面給大家一點建議,包括怎么去認識標準或者要求的實質。首先是TIA942的標準,很榮幸昨天我也跟Uptime亞太區資深總監Thomas就TIA942進行了簡短溝通,他提出了uptime關于TIA942在T1、T2、T3、T4認證條款方面的觀點,每一個等級的認證只關心數據中心達到的結果,而不會去關心其中是采用什么樣的手段或者過程來實現。比如說要求連續制冷,或者要求連續供,有明確要求采用什么樣的方式連續供電,或者什么樣的方式連續制冷,只要能達到這個目的就可以了。所以我希望大家比較理性的認識和理解國標及規范。這里,我挑幾點TIA942里面的要求和大家分享下。

 

第一個是水的問題,這里面明確寫了關于水路,不管是冷水水管還是冷凝水水管,在經過主要IT服務器、數據中心服務器和區域的時候是有標準要求和說明的。T1和T2的要求是允許但不建議,T3和T4的要求是不允許。

第二個是空調設備連續供電問題,標準里明確要求了不同等級采用的給機械設備(也就是制冷設備)的供電方式,其中T3&T4的要求就是確保機械設備不斷電,最終的目的也就是保證數據機房連續供冷。

第三個是水管系統的安全設計問題。在冷卻水管道系統的要求里面,T3的要求是說冷卻水管必須做成平行雙總管系統。T4的標準是說要做成雙管系統。既然T4比T3的標準要嚴格,也就說明雙管系統肯定比平行雙總管系統要更沒有單點故障風險,更優于平行雙總管系統。所以,雙管系統可能就不是我們通常所理解的雙路總管系統,而是完全獨立的2N水路系統。而這里的平行雙總管可能就是我們通常理解的雙路總管系統,有匯流和分流結點的。在冷凍水管道系統的要求里面, T3的要求是說冷凍水管必須是雙路環路系統。 T4的標準是說要做成雙管系統。既然T4比T3的標準要嚴格,也就說明雙管系統肯定比雙路環路系統更沒有單點故障風險,更優于雙路環路系統。那雙管系統是什么意思呢?可以肯定,這里的雙管系統肯定不是從我們平常理解的分集水器上面接兩個總管到樓上去就叫雙管路系統,按照其T4要求及優于平行雙總管和雙路環路來看,個人認為,TIA942里的雙管路系統可能就是完全獨立的2N水路系統。這是我個人對TIA942的理解。

  

還可優化的地方:第一,TIA942里面既明確要求設備的備份問題及不間斷供電的問題等等,也說明了管路系統的安全設計問題。但沒有講清楚,管路系統跟設備之間怎么連。這就造成有些設計出現設備是N+1或者N+X了,管路也是2N上去或者雙總管了,結果在管路和設備連接的時候用又匯總連在一起了,匯流和分流匯總點算不算單點故障呢?TIA942里面沒有做具體的說明,也是容易對TIA942的相關描述造成誤解的地方。第二,只講了雙管路、平行雙總管和雙路環路,沒有具體描述其定義及差別?

還有一個是水管環路系統設計,這里講一個比較典型的系統,冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵及冷卻塔的進出口均設計了水管環路系統,四臺冷水機組及相關設備,總共需要配置8個環路水管系統,每個環路水管系統上又為了避免單點故障而在每個節點前后設計了閥門,就是一個這樣較為完整和典型的環路系統。我想跟大家分享的有幾點:第一,我們引入了很多環路系統,包括環路管道上的多閥門設計,目的就是為了避免單點故障、為了系統安全。但真的引入了這么多的管道閥門是為安全加分嗎?還是又增加了不安全的因素呢?這個需要大家思考。為什么說會增加不安全因素呢?這里給大家做一個提醒,我們在配電系統會有很多切換開關來實現單點故障,來實現不同電路之間的切換。安全的原因是因為空氣開關的工作環境是空氣。而水管系統的閥門是常年工作在水中,或者說的更白一點,它是常年浸泡在水中。泡一年沒有問題,兩年沒有問題,但五年、十年還沒有問題?相信你們都不會相信。有人說他用的全部是不銹鋼閥門,閥桿是不銹鋼的,閥板是不銹鋼的,但極有可能固定閥板的螺絲就不是不銹鋼的,這樣才能保證螺絲的剛性和緊固性。如何保證常年泡在水里的閥門在需要開的時候就真能順利打開,不被銹死或者泥沙顆??ㄋ?,這種可能也是大家可以想象得到的。第二個,這些閥門真能切換嗎?或者能不能自動切換呢?閥門泡在水里面,真正切換的時候銹死沒有?有沒有被泥沙顆??ㄋ??這張膠片里的典型系統還只是一個冷凍機房的閥門,還不包括末端機房及中間管道,就已經有將近120個閥門。整個系統總體算下來,至少不低于300個閥門,更糟的是這么多閥門之間還沒有一個必然的邏輯關系,如果你做自動控制系統的話,自動控制第一個前提條件是要能編程序,而編程序的條件就是要有邏輯,沒有必然邏輯關系的系統是很難編出程序來的。如果改為用手動也是很麻煩的事情。DN300和DN400的閥門,加上閥柄有半個人高,還帶著水壓,可能要至少兩個人才能擰動,還是很麻煩的。

 

第三個,設計先進與運維可行的關系,在系統設計時追求最先進的設備,最先進的系統和架構,設備設計了N+1或者N+X,系統設計了環路或者2N系統,設計層面很先進很完美。但真正到運維層面,機房運維工程師真的能按設計運行好嗎?我套用一句在數據中心領域的一個權威設計專家說的話 “設計的再先進,拿給你不能用,頂啥用。設計的再好,拿給你不會玩,也不頂用“。即使設計再先進再完美,到工程師手上不知道怎么玩,這也是個問題,這是需要我們思考的地方。還包括蓄冷的問題,蓄冷罐一方面是應急冷源,另外一方面還有些拓展功能,包括應付初期的低負載及做部分削峰填谷蓄冷用,但其最主要的目的還是做應急冷源,如果做應急冷源,我這里拋磚引玉的給大家提兩個問題。第一,連續制冷就一定要蓄冷嗎?還有沒有其它可保證連續供冷的方式?第二,蓄冷罐一定需要常在線嗎?蓄冷罐主要的目的是做應急冷源,應急冷源的概念就是應急,如果常在線的參與日常工作,這個設計邏輯是不是有點問題?可不可以改?對于供電系統需要常在線,是因為電氣設備有小于20ns的不間斷要求。但制冷系統是有惰性的,即使斷電幾分鐘系統都可能還有安全冷量,有5分鐘了,所以制冷系統應該是不管是否常在線,只要在機房還沒升溫起來前應急冷源能切進來就可以。我們可以用配電系統架構的思路來理解制冷系統,但是用同樣的時間觀念來核定就有點問題,空調5分鐘以內算連續,供電2ns以內算連續。

以上也都是個人意見,如果有講的不對的地方,也請大家多多包涵。

第二部分,在創新節能的方面,有哪些創新節能新的技術,或者現在都在談哪些節能技術。首先給大家看一個國外典型案例,這個是美國SuperNap AHU ,采用直接蒸發供冷技術。室外最高溫度可以達到40度,即使這種環境條件下也能達到年平均PUE在1.18,最低的PUE在1.08,這是如何實現的呢?我們經常講要利用自然冷節能,只有在中國的北方或者長江以北的地區才可實現,現在我告訴你,SuperNap AHU就建在美國拉斯維加斯的沙漠,即使在室外氣溫在40度的時候也可以實現節能。這個系統本身有六七種模式,這里講的簡化成三種模式了。第一種,沙漠地帶晝夜溫差大,在夜間溫度低時可以利用室外的新風直接冷卻機房。第二種,在室外溫度比較高時采用噴淋蒸發降溫。第三種,在噴淋蒸發降溫還不夠的情況下啟動機械制冷。其優點主要在于,自然冷節能、部署快速、模塊化、標準化、產品化。缺點就是對室外空氣質量要求高、耗水量大、低濕及高濕時能耗大、維護成本高、制冷設備成本高。

再看一個國內典型案例,這個是騰訊的T-BLOCK,采用間接蒸發供冷技術,室外空氣不直接進來,只是利用室外空氣的冷量。通過工信部的檢測,年平均PUE在1.07,最低的時候在1.03,這個系統架構上與SuperNap AHU很相似,只是中間增加空空換熱器(相當于中間加了一個隔離變壓器),室外的空氣只是把冷量通過空空換熱傳給室內的空氣,但室外空氣本身不進來,這樣就減少了室外空氣對室內的影響,同時也在室外空氣側增加了噴淋蒸發冷卻。室外溫度低時直接傳冷進來,空氣不進來;溫度高的時候噴淋蒸發降溫后再傳冷進來;溫度過高時就啟動機械制冷。其優點主要在于,自然冷節能、空氣質量無要求、部署快速、模塊化、標準化、產品化。缺點就是設備成本高、耗水量大,定制化程度低、信息安全差等。

這樣就應運而生的出現了艾特網能CoolBlock模塊化間接蒸發冷系列產品,從風的溫度和濕度中汲取自然冷實現節能,單機可以做到100KW-500KW,總共有三款產品,第一種是帶壓縮機制冷的CBD模塊間接蒸發自然冷,第二種帶冷凍水盤管的CBW模塊間接蒸發自然冷,第三種是帶氟泵自然冷CBF模塊間接蒸發自然冷。

 

看一下它的工作原理,CBD/W是利用壓縮機制冷或者冷凍水盤管供冷的方式,有七種工作模式,包括新風直接自然冷卻模式、新風間接自然冷卻模式、間接蒸發冷卻模式、新風間接自然冷混合供冷模式、間接蒸發冷卻混合供冷模式、蒸發冷凝機械制冷模式、純機械制冷模式。每一種模式都是建立在最高運行能效基礎上。適用于創新節能數據中心、模塊化數據中心群、快速部署的數據中心、水資源豐富的數據中心。如果水資源不豐富的地方,我們可以采用CBF模塊化間接蒸發自然冷產品,是利用氟泵自然冷加間接蒸發冷實現節能的。它也是有幾種模式,第一種是氟泵自然冷卻模式、蒸發冷凝氟泵自然冷卻模式、氟泵自然冷混合供冷模式、蒸發冷凝氟泵自然冷混合供冷模式、蒸發冷凝機械制冷模式、純機械制冷模式,適用于創新節能數據中心、模塊化數據中心、快速部署數據中心以及水資源匱乏的數據中心。而且艾特網能也根據每個區域氣候條件,對每種設備的CLF及WUE進行了詳細模擬計算,如果是CBD/W,回風35度的時候,全年的制冷因子可到0.072,PUE大概在1.08以下。即使是深圳,如采用間接蒸發冷卻也可以讓PUE在1.3左右。如果是CBF,回風35度的時候,全年的制冷因子可以低到0.074,PUE大概在1.1以下。Coolblock模塊化間接蒸發冷卻設備的主要優點就是結構模塊化、工程產品化、產品標準化、部署快速化、低PUE。

下面介紹下我們CoolBlock的研發力量,Coolblock的研發團隊成員,幾乎都是數據中心制冷行業的某幾項尖端技術或者某幾項優秀產品的主創人員或者發明人,我相信在如此強大技術力量的支撐下,我們也一定能把更先進、更創新的技術(包括Coolblock)推向更大的成功,為行業及客戶做一點貢獻。

最后給大家再談點其它創新節能技術。首先是R410A空調機組,在歐洲已經強制普遍使用,在中國也逐漸成為機房空調的趨勢性要求。艾特網能可標準配置R410A的機房空調機組,主要優點是:環保、節能、變容量制冷。其次是氟泵自然冷機組,近幾年被廣大客戶普遍接受和大量成熟使用的明星節能產品,夏天是用壓縮機制冷,冬天的時候壓縮機停止而啟動只有幾百瓦的氟泵,把室外的冷量通過氟泵傳輸到室內來,同一套制冷系統即可實現純用室外自然冷、混合制冷及純壓縮機制冷的方式,在北方平均節能率可達到40%以上,只要室外溫度低于20度即可實現節能。最后是風機&表冷矩陣AHU,可以利用室外的新風直接供冷,也可以利用室外的新風和回風進行混合供冷,還可以直接噴淋蒸發冷卻,也可以補充機械制冷,在室外溫度28度以下,就可以實現自然冷節能。室外空氣潔凈的地方,可以實現平均PUE低于1.2。

 

最后簡短介紹下艾特網能公司,成立于2008年,到2016年已經有8年的成長歷史。主要聚焦于模塊化數據中心、機房空調及UPS供配電等業務。近十年來,在產品技術層面取得了超過百項技術專利、通過了多項業內最嚴格的產品及技術認證和許可、也獲得了多項行業先進技術和解決方案獎項;在業績及應用案例層面也全面入圍三大通信運營商集采、中央政府集采、部分BAT客戶及金融客戶選型入圍,幾乎在行業內要求最嚴格和技術難度最大的客戶案例中,艾特網都有一些令人矚目的貢獻和成績,也已躍升國產品牌前三名。由于時間關系,今天就不作具體講解了??傊?,艾特網能具有雄厚的研發技術力量和厚重的實施技術經驗,有能力、有信心也有決心服務好數據中心客戶,為數據中心行業科學高效發展做出貢獻。也希望大家多多支持。

謝謝大家!

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