浅谈模块化数据中心制冷节能技术及其应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅谈模块化数据中心制冷节能技术及其应用

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：滕敏洪

[导读] 摘要：模块化数据中心是目前的主要发展方向，能够实现快速部署的效果，不过对服务器设备的制冷能力有着较高要求，尤其在现代绿色发展理念下，降低运行过程中的能源消耗至关重要。

        中国移动通信集团浙江有限公司
        摘要：模块化数据中心是目前的主要发展方向，能够实现快速部署的效果，不过对服务器设备的制冷能力有着较高要求，尤其在现代绿色发展理念下，降低运行过程中的能源消耗至关重要。因此我国也在致力于研发制冷节能技术，为模块化数据中心的应用提供保障，创造良好的运行条件，实现优良的自然冷却效果，同时达到降低能耗的目标，以此来节约更多能源。本文会对模块化数据中心制冷节能技术及其应用进行分析，为相关技术人员提供有效参考。
        关键词：模块化；数据中心；制冷节能
        引言：准确来说模块化数据中心，就是通过小型模块化子系统，建立出的大型数据中心系统，也被称为模块化数据中心，目前已经替代传统的数据中心设计。不过目前存在一定制冷节能等问题，虽然从技术上实现了模块化数据中心的建设，但在运行过程中会耗费较多的能源，模块化数据源中心在企业中，往往占据着较大的耗电比重，因此节能问题受到广泛关注。当下应根据模块化数据中心的特点进行分析，通过整合相关技术实现稳定的制冷节能，以此来达到绿色、高效发展。
        一、模块化数据中心定义、组成与优势
        1.模块化数据中心定义
        目前模块化数据中心得到广泛应用，也是最有效率低数据信息处理系统，其核心在于多个微模块组成，能够实现数据中心快速部署的目标，同时具有多元化的功能。微模块作为数据中心的关键部分，大多数情况下是由IT机柜、制冷单元以及配电、监控单元组成。从实际应用来看模块化数据中心优势更为明显，逐渐取代传统数据中心，在使用过程中即插即用、快速灵活，并且完美适配数据中心的规模性差异、成长性差异。
        2.模块化数据中心组成
        相比传统的数据中心，模块化数据中心的组成十分复杂，一般是由一个或多个单体组成，每个单体又会分成多个不同模块，而模块也会细分为不同类型的微型模块，由此可见模块化数据中心非常较为庞大。微模块是整体的核心，本身并不会安装IT机柜，大多会根据使用需求，在建设完成后安装，或由微模块厂家自带安装，以此来满足后续的使用。模块组件基本上都可以在工厂预定，并且使用灵活能够随意拆卸和搬运，可以在进入现场后快速组装和使用。IT机柜主要以2列的形式安装，在服务器交付上架后，就能封闭微模块冷通道，安装过程中所有设备都可以放置在拼装底座。
        3.模块化数据中心优势
        传统的数据中心在应用过程中，最大的问题就是成本投入，并且运营过程中也会耗费较多资金，其次适应用户需求能力比较低，现场管理难度大，并且交付时间稍长。这一系列问题也导致传统数据中心的应用效益大大降低，而模块化数据中心取代了其应用位置，目前来看模块化数据中心具有非常出色的优势，包括单体模块化、方案可复制以及每个模块之间分割清晰等，还能满足用户的需求，实现快速部署、灵活拓展与智能监控。另外在建设过程中成本会有所降低，随时可以投入使用，其次整体建设周期短，运行也更为高效。
        二、模块化数据中心制冷节能技术应用
        1.模块化数据中心布局优化制冷节能技术
        模块化数据中心系统由多个部分组成，对各个环节的布局进行优化，无疑可以提高制冷节能效率，尤其是气流组织与保温情况，可以得到有效改善。另外对设备布局展开合理优化，也能有效改善气流组织，尤其是冷热通道的布置，大大减少冷热气流混合的情况，从避免局部过热的问题发生。在空调的安装过程中，应该把回风口放置在热通道处，以此来降低热气回流阻力，从而增加空调运行效率。对于线缆的配置来说，应该为强电与弱电线缆交叉布置的形式，也可以起到提高制冷效率的作用。在整个模块化数据中心，机柜配置优化是最关键的环节，可以改善局部过热的问题，同时预防机柜内热风回流。在优化过程中可以安装回流盲板，增强模块化数据中心IT设备散热性能，从而节约更多能源消耗。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.冷量利用动态变化节能技术
        对于模块化数据中心的建设来说，制冷系统必须要实时发挥功能，尤其是机房内各个热源，必须要满足不同的制冷需求，将冷媒送达最贴近热源的地点，这也需要具有一定精准性和定量性。近些年模块化数据中心的建设规模越来越大，在建设过程中会采用冷水式中央空调制冷系统，相比传统的冷风机组，节能效果更加明显，性能要求相对降低。通过实践来看冷水机组，节能降耗的效果十分明显，在搭配一次泵变流量系统，节能效果会更加突出，每年能够节省30%左右的运行费用。在冷水机组中冷却塔是最关键的散热设备，可以把冷凝器测热量有效排到室外，为冷水机组的运行提供充分保障。
        3.服务器提高温度节能技术
        在当下的科学技术支持下，IT设备运行温度条件越来越宽泛，只要满足需求就能保证模块化数据中心正常运行，同时也可以利用制冷节能技术，增加模块化数据中心的节能效果。一般来说制冷系统是功耗最大的环节，因此这也是优化节能的重点。大多数情况下随着蒸发温度提高，制冷系数也会随之增加，如果冷冻水温度有9℃提高到12℃，制冷系数能够达到10%。其次由于冷冻水温度提高，空调回风温度也会受到影响，回风温度会带来很多变化，比如末端空调实现100%高显热比，这就改善了加湿、除湿能耗问题，其次冷水机组的出水温度，可以提高制冷设备节能效果。
        4.延长自然冷源利用节能技术
        在延长自然冷源利用节能技术中，必须要把IT设备的运行参数与自然能源系统进行有效整合，确保能够最大化使用自然能源，在保证外部气温的条件下，尽量长时间使用自然能源，从而达到节约能源的效果。大多数情况下模块化数据中心，往往会使用列间制冷，如果可以实现就近送风，并且提高送风温度与冷冻水温度，这样就实现自然冷源延长利用的效果，确保能够节约更多能源消耗。其次针对水系统的应用，通过安装板式换热器，就可以达到冬季冷却塔免费制冷的效果，而该方法也大大延长自由冷却使用时间，进一步提高节能力度。
        5.冷热电三联供系统节能技术
        目前来看模块化数据中心属于高科技设备，同样具有高能耗的特点，尤其是电负荷与冷负荷，都有较为明显的需求，这也导致模块化数据中心无法全面普及。因此需要利用冷热电三联供系统，从冷、热、电三个方面入手，全面改善能源消耗问题，例如使用以电定冷的策略，安装燃气内燃机组、冷水机组，在正常运行的情况下，可以把燃气发电机预热用于制冷。另外通过独立式电源也能降低消耗，同时增强用电的安全性，因此要从多方面入手改善模块化数据中心的应用，尤其是冷热电三联供系统节能技术，只要适当规划合理配置，就可以充分利用余热、发挥发电能力，降低整体的运行成本，获取更多经济效益。
        结束语
        我国电子产业发展十分迅速，因此也提高了运行标准与要求，尤其是数据中心能耗问题得到广泛关注，目前来看模块化数据中心，在制冷节能方面更有优势，即使达到35℃依然能够安全稳定的运行，这也代表很多地区不需要机械制冷，从而节省更多能源消耗。在相关技术的不断研发下，未来可以实现40℃甚至50℃以上，数据中心热回收效益更高，并且达到能量的多级重复使用。由此可见制冷节能技术应用，可以带来较高的社会与经济效益，最终实现绿色发展目标，降低整体的运营成本。
        参考文献：
        [1]詹凯.模块化数据中心形势下制冷设备的应用[J].智能建筑电气技术，2016，10（006）：46-49.
        [2]李明清.数据中心节能及模块化数据中心的应用[J].中国化工贸易，2014，6（031）：49-52.
        [3]王炜.数据中心制冷节能技术及应用[J].电子测试，2018，000（011）：110-111.
        [4]彭殿贞，刘芳，员东照.一种模块化数据中心冷冻水空调系统：.
        [5]阳必飞，周德文.绿色模块化数据中心构建之道[J].通信电源技术，2014，S1（S1）：86-89.
        [6]郭华，王骏涛，张孟，等.模块化数据中心在智慧高速中的技术应用研究[J].中国交通信息化，2020，No.242（04）：121-123.