任國軍　楊志堅

摘 要：供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)與前提，面向數(shù)據(jù)中心提供照明、新風(fēng)、精密空調(diào)、UPS、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制室設(shè)備、加濕系統(tǒng)、維修照明、服務(wù)器等分類式電源支持，也是數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)內(nèi)能耗巨大的一個部分。如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的節(jié)能目標是備受各方人員重視的問題之一。本文即重點針對數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方面的相關(guān)問題進行分析與研究，望能夠促進數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)節(jié)能效益目標的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；供配電系統(tǒng)；節(jié)能；設(shè)計

中圖分類號： TM7 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-186-2

0 引言

建設(shè)面向大數(shù)據(jù)和云服務(wù)的數(shù)據(jù)中心，是物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的信息基礎(chǔ)。如今的數(shù)據(jù)中心正面臨著一個異?，F(xiàn)實而又緊迫的問題：能源危機。大量服務(wù)器和交換機的應(yīng)用，盡管如今的服務(wù)器和交換機的規(guī)模要比之前小得多，但能源消耗量卻在大幅增加。越來越多的高密度計算設(shè)備放置在一個較小的空間內(nèi)，使電源密度和熱量到達臨界水平，常常導(dǎo)致無法有效地對現(xiàn)有設(shè)備進行冷卻，出現(xiàn)系統(tǒng)故障，或是無法添加其他設(shè)備。因此在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的建設(shè)運行過程中，必須高度重視節(jié)能設(shè)計策略的應(yīng)用，以能源節(jié)約為中心目標，兼顧數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行與節(jié)能效益雙重目標的實現(xiàn)。

1 設(shè)計需求

數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計需求主要為：第一，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備應(yīng)當(dāng)按照容錯系統(tǒng)標準進行配置，在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)正常運行過程中，不得因外部電源終端、設(shè)備故障、誤動拒動以及其他因素導(dǎo)致供配電系統(tǒng)的正常運行受影響；第二，不間斷電源系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)按照2N標準配置且備用電池連續(xù)應(yīng)用時間應(yīng)達到15分鐘以上；第三，應(yīng)選用柴油式發(fā)電機作為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)內(nèi)后備電源，并根據(jù)實際情況進行靈活切換。

2 節(jié)能設(shè)計要點

照明系統(tǒng)設(shè)計中：根據(jù)現(xiàn)行《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》標準要求，數(shù)據(jù)中心主要場所照度標準如表1所示。

信息化機房照明系統(tǒng)照度要求需達到500lx以上，其他輔助區(qū)域照度要求則應(yīng)達到300lx以上。為此，在數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)，照明裝置優(yōu)先選用雙管格柵LED燈，按照>500lx標準設(shè)計照度，機房配電室以及電池間則按照>300lx標準設(shè)計照度，應(yīng)急照明照度設(shè)計值則應(yīng)按照>50lx標準設(shè)計。應(yīng)急照明部分應(yīng)有UPS專用電源提供供電支持，覆蓋機房各個死角區(qū)域。同時，為方便數(shù)據(jù)中心機房上機人員緊急處理存盤后緊急撤離，必須在機房出口各個樓道位置設(shè)置標志燈，標志燈供電電源為自帶蓄電池，要求在緊急情況下延時達到90分鐘以上。機房內(nèi)其他相關(guān)機具則選用智能化系統(tǒng)控制，根據(jù)數(shù)據(jù)中心工作人員實際需求對場景進行調(diào)整，以平衡照明與節(jié)能效果，其他輔助區(qū)域選用分組、分區(qū)控制模式，以達到良好的節(jié)能效果。

在防雷接地設(shè)計中，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)機房接地系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與大樓聯(lián)合接地，接地系統(tǒng)接線方式為TN-S式，獨立設(shè)置地線與零線，在正常情況下PE線無負荷電流，與PE線路相連相關(guān)供配電設(shè)備金屬外殼正常情況下不帶電運行，防雷接地性能安全可靠。機房內(nèi)應(yīng)沿機柜以及墻壁布置30×3銅帶，銅線截面積建議控制為6.0mm2，活動地板下方則選用截面積為25.0mm2編織式銅線進行敷設(shè)，形成間距<1.2m的網(wǎng)格系統(tǒng)，并與均壓等電位帶連接形成等電位接地網(wǎng)絡(luò)，使機房內(nèi)相關(guān)設(shè)備經(jīng)銅線實現(xiàn)與等電位接地網(wǎng)絡(luò)的可靠連接。

當(dāng)前大部分數(shù)據(jù)中心機房UPS在各種負載工況下均全部投入運行，但對于初級機房的輕負載狀態(tài)而言有非常大的能源浪費問題，且潛在并機系統(tǒng)震蕩、UPS故障等問題。針對該問題，從降低能耗的角度上來看，可以在數(shù)據(jù)中心機房UPS系統(tǒng)中嘗試引入綠色休眠節(jié)能技術(shù)，即當(dāng)機房負載水平偏低時，根據(jù)負載大小調(diào)控UPS投入臺數(shù)，以滿足n+1冗余供電為前提，退出多余UIPS并進入休眠狀態(tài)。數(shù)據(jù)中心機房管理人員可以根據(jù)機房負載水平變化的容滯回線預(yù)先設(shè)置UPS投入/退出限制，實現(xiàn)對休眠/喚醒功能的自動調(diào)控。通過對該技術(shù)手段的應(yīng)用，能夠在有效降低數(shù)據(jù)中心機房能耗水平的同時，提高UPS供電系統(tǒng)可靠性。

數(shù)據(jù)中心可以通過引入240V高壓直流供電的方式或?qū)?40V高壓直流供電與市電直供相結(jié)合，以達到節(jié)能降耗的目的。相較于UPS系統(tǒng)而言，高壓直流供電模式下省略了逆變器環(huán)節(jié)，通過控制轉(zhuǎn)換步驟的方式提高系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)化效率。在數(shù)據(jù)機房的實際應(yīng)用中，采用240V高壓直流供電方案下，電池直接掛在服務(wù)器輸入端，無需經(jīng)過逆變環(huán)節(jié)處理，因此可實現(xiàn)連續(xù)不間斷的供電，同時設(shè)計方案采用模塊化結(jié)構(gòu)，維護簡單且方便，系統(tǒng)擴容性能好，對降低數(shù)據(jù)中心PUE指標水平有重要價值，為數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗提供了新的思路與途徑。

在有關(guān)機房空調(diào)配電系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)設(shè)計兩套配電系統(tǒng)面向機房相關(guān)設(shè)備進行交叉式配電，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示（見圖1）。在空調(diào)配電系統(tǒng)中，可通過在空調(diào)機組外設(shè)置壓力傳感器的方式，及時采集送風(fēng)區(qū)間內(nèi)送風(fēng)壓力的變化趨勢，經(jīng)控制器計算后得到理論轉(zhuǎn)速需求，按照該數(shù)據(jù)對組網(wǎng)內(nèi)機組控制指令進行分配，以合理控制機房內(nèi)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，避免出現(xiàn)機房耗電量增大的問題，達到節(jié)能設(shè)計的目標。

3 結(jié)束語

目前我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)開始呈現(xiàn)出向規(guī)模化、集中化、綠色化、布局合理化發(fā)展的趨勢，政府采購云服務(wù)也涌現(xiàn)出一些成功的案例。但總體來看，目前全國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)仍存在一些問題。仍有一半以上的數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE沒有達到1.5的規(guī)劃要求，特別是中小型數(shù)據(jù)中心在綠色節(jié)能方面差距較大，同時數(shù)量龐大的老舊數(shù)據(jù)中心改造任務(wù)也頗為艱巨。在數(shù)據(jù)中心容量日益增加的今天，提高能源利用效率是解決數(shù)據(jù)中心能源危機的最佳途徑。本文即重點針對數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方面的相關(guān)問題進行分析與探討，望能夠促進數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)節(jié)能效益目標的實現(xiàn)。

參 考 文 獻

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