云计算数据中心节能减排实践分享(一),深圳云数据中心,IDC机房托管租用,数据中心机房租用
发布时间：2017-10-12 点击数：1937
数据中心电源成本占了整体成本50%以上的份额，节能是数据中心运行的一个重要工作，合适的节能举措不但可以节约运营成本，也可以加强运维团队对设备操作的熟练度。本文就以某云计算数据中心的节能经验进行阐述。
云计算数据中心概述
某某云计算数据中心项目整体规模6000以上机柜，目前有1000机柜投入运行，建设标准达到TIER3+等级。
机房动力设备设计两路20KV不同源市电，发电机采用4+1的冗余设计，末端设备为一路交流市电+一路高压直流进行供电，高压直流采用热插拔式直接嵌入微模块
机房暖通设计采用闭合双环路设计，这个设计本身就考虑到了节能以及备份，环路设计使得节约用水，保护环境，电机采用变频技术设备，基础设施全部采用4+1的设计。
暖通负载：云计算中心冷源设备分别为：400TR冷机2台，800TR冷机2台，冷冻泵45KW*3台，75KW*2台，放冷泵55KW*3台，冷却泵45KW*3台，75KW*2台，冷却塔900KW*9台。
IT负载：云计算中心共4个IDC机房。
动力变配电设备：云计算中心有2台20500KVA（20/10）高压变压器，2台2500KVA及6台2000KVA（10/0.4）变压器，其中20KV及0.4KV配电柜两两互备冗余；10KV柴油发电机共5台（单台功率为1800W），柴油发电机组与10KV配电柜主进处于机械连锁状态；IDC机房采用模块机架式分布，一路交流市电+一路高压直流进行供电，高压直流采用4+1热插拔式整流模块（单台功率为15KW），可满足单机柜6.5KW设备上架。
生活用电：主要使用在各区域电力照明及办公区域插板、空调等耗能。月耗电量约为*万千瓦时。将生活用电及动力变配电损耗合称为其他用电，与月耗电量约为*万千瓦时。
供电时段区分及时段电能单价
峰值电价比谷值电价高70%，错峰节能操作有很大空间。
设备运行现况
暖通设备
云计算中心冷源设备为常态运行模式，冷却塔设置温度控制温度28~30℃。
现场设有蓄冷灌100m3*3台，储水温度＜13℃，冷水源充足。
冷机设置供/回水温度 12℃~18℃，实际回水温度13℃左右。
其他设备（含动力损耗，生活用电）
各机房、各区域室内照明处于正常使用状态。
未带载数据机房模块，交流、高压直流用电处于正常合闸状态。
柴油发电机组加热水套处于自启状态，水温处于低限值时会自动进入加热状态。
现状总结
根据现场设备运行情况、设备性能进行系统分析，云计算中心存在很大的节能优化空间。为减少安全生产运行成本，提高设备利用率，运维人员在保证安全生产的前提下，对现场设备进行规范化节能操作，逐步向低成本、高收益的生产理念靠拢。
节能优化实施周期
节能减排会贯穿整个数据中心运行的周期，根据天气的变异，负载的变化以及其他诸多因素，节能减排的举措是会发生变化的。但是在一定时期内，会相对固定。需要我们不断去发现系统中的可以挖掘的地方。
暖通节能优化方案制定
方案一：冷冻泵优化实施方案
数据中心IDC机房只启用部分数据机房。通过关闭未使用机房管路，达到减少管路长度实现减少水阻，增大水流量目的。然后再逐步减频达到节能效果。
试运行情况：关闭阀门后，管路震动较大，故本方案不宜采用。
实施结果：放弃此节能方案。
方案二：冷机出水温度设置提升节能方案
冷机设置供/回水温度12℃~18℃，实际回水温度13℃左右，热负荷只有1度温差，所以通过提高冷机出水温度可以达到节能效果。
试运行情况：本方案与使用蓄冷罐放冷存在冲突，不便于单独执行。
实施结果：融入综合优化方案2，选择合理时间段进行此操作。
方案三：冷塔温升控制方案
冷却塔现供/回水温度28℃~30℃以下，而冷却塔供回水温度32℃~37℃都属于安全运行指标，所以提高冷却侧供回水温度可以在一定程度减少冷塔耗电量，从而实现节能效果。
试运行情况：实际节能数据未有效采集，且执行中与使用蓄冷罐放冷存在冲突，不便于单独执行。
实施结果：融入综合优化方案2，冷塔设备使用时，实施此节能方案。
方案四：综合优化方案1
控制冷塔供回水32℃~37℃，冷机出水设置温度提升1℃~3℃，其他设备对应运行。
试运行情况：目前节能效果不明显，放弃执行。
实施结果：未执行此操作。
方案五：综合优化方案2
控制冷塔供回水32℃~37℃，冷机出水设置温度提升1℃，其他设备对应运行，放冷模式昼放夜蓄。
试运行情况：实际运行中发现，操作时间控制不规范，操作方式不规范。蓄冷操作时冷机运行出现喘停情况。
实施结果：操作时间、操作规范等已优化，执行中
动力及生活用电优化方案制定
生活用电优化方案：关闭不需要照明设备，拆除部分多余灯管。
试运行情况：对各区域进行系统分析，巡视区域内照明严格控制亮度，关闭部分照明开关，对于灯具集中控制的区域，拆除部分灯管，以求达到节能操作的目的。
实施结果：满足室内巡视需求，剩余灯具亮度需满足维修时的室内亮度需求，参观机房未做节能处理。
动力系统优化方案：
关闭1B、2B变压器，减少变压器损耗。
试运行情况：经检测，10KV配电机房湿度达70%，湿度较大在长时间停止运行 情况下，电缆室易受潮，影响三相绝缘。
实施结果：放弃此方案。
关闭未带载模块电源，定期为模块蓄电池进行充电。
试运行情况：做好设备上下电记录，时常关注模块蓄电池电压。
实施结果：持续运行中。
根据南通市气候原因，关闭柴发机组加热水套电源（在5月下旬至9月中旬）。
试运行情况：关注南通地区气温变化情况，注意室内外温度变化。
实施结果：持续运行中。
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云计算数据中心概述
某某云计算数据中心项目整体规模6000以上机柜，目前有1000机柜投入运行，建设标准达到TIER3+等级。
机房动力设备设计两路20KV不同源市电，发电机采用4+1的冗余设计，末端设备为一路交流市电+一路高压直流进行供电，高压直流采用热插拔式直接嵌入微模块
机房暖通设计采用闭合双环路设计，这个设计本身就考虑到了节能以及备份，环路设计使得节约用水，保护环境，电机采用变频技术设备，基础设施全部采用4+1的设计。
暖通负载：云计算中心冷源设备分别为：400TR冷机2台，800TR冷机2台，冷冻泵45KW*3台，75KW*2台，放冷泵55KW*3台，冷却泵45KW*3台，75KW*2台，冷却塔900KW*9台。
IT负载：云计算中心共4个IDC机房。
动力变配电设备：云计算中心有2台20500KVA（20/10）高压变压器，2台2500KVA及6台2000KVA（10/0.4）变压器，其中20KV及0.4KV配电柜两两互备冗余；10KV柴油发电机共5台（单台功率为1800W），柴油发电机组与10KV配电柜主进处于机械连锁状态；IDC机房采用模块机架式分布，一路交流市电+一路高压直流进行供电，高压直流采用4+1热插拔式整流模块（单台功率为15KW），可满足单机柜6.5KW设备上架。
生活用电：主要使用在各区域电力照明及办公区域插板、空调等耗能。月耗电量约为*万千瓦时。将生活用电及动力变配电损耗合称为其他用电，与月耗电量约为*万千瓦时。
供电时段区分及时段电能单价
峰值电价比谷值电价高70%，错峰节能操作有很大空间。
设备运行现况
暖通设备
云计算中心冷源设备为常态运行模式，冷却塔设置温度控制温度28~30℃。
现场设有蓄冷灌100m3*3台，储水温度＜13℃，冷水源充足。
冷机设置供/回水温度 12℃~18℃，实际回水温度13℃左右。
其他设备（含动力损耗，生活用电）
各机房、各区域室内照明处于正常使用状态。
未带载数据机房模块，交流、高压直流用电处于正常合闸状态。
柴油发电机组加热水套处于自启状态，水温处于低限值时会自动进入加热状态。
现状总结
根据现场设备运行情况、设备性能进行系统分析，云计算中心存在很大的节能优化空间。为减少安全生产运行成本，提高设备利用率，运维人员在保证安全生产的前提下，对现场设备进行规范化节能操作，逐步向低成本、高收益的生产理念靠拢。
节能优化实施周期
节能减排会贯穿整个数据中心运行的周期，根据天气的变异，负载的变化以及其他诸多因素，节能减排的举措是会发生变化的。但是在一定时期内，会相对固定。需要我们不断去发现系统中的可以挖掘的地方。
暖通节能优化方案制定
方案一：冷冻泵优化实施方案
数据中心IDC机房只启用部分数据机房。通过关闭未使用机房管路，达到减少管路长度实现减少水阻，增大水流量目的。然后再逐步减频达到节能效果。
试运行情况：关闭阀门后，管路震动较大，故本方案不宜采用。
实施结果：放弃此节能方案。
方案二：冷机出水温度设置提升节能方案
冷机设置供/回水温度12℃~18℃，实际回水温度13℃左右，热负荷只有1度温差，所以通过提高冷机出水温度可以达到节能效果。
试运行情况：本方案与使用蓄冷罐放冷存在冲突，不便于单独执行。
实施结果：融入综合优化方案2，选择合理时间段进行此操作。
方案三：冷塔温升控制方案
冷却塔现供/回水温度28℃~30℃以下，而冷却塔供回水温度32℃~37℃都属于安全运行指标，所以提高冷却侧供回水温度可以在一定程度减少冷塔耗电量，从而实现节能效果。
试运行情况：实际节能数据未有效采集，且执行中与使用蓄冷罐放冷存在冲突，不便于单独执行。
实施结果：融入综合优化方案2，冷塔设备使用时，实施此节能方案。
方案四：综合优化方案1
控制冷塔供回水32℃~37℃，冷机出水设置温度提升1℃~3℃，其他设备对应运行。
试运行情况：目前节能效果不明显，放弃执行。
实施结果：未执行此操作。
方案五：综合优化方案2
控制冷塔供回水32℃~37℃，冷机出水设置温度提升1℃，其他设备对应运行，放冷模式昼放夜蓄。
试运行情况：实际运行中发现，操作时间控制不规范，操作方式不规范。蓄冷操作时冷机运行出现喘停情况。
实施结果：操作时间、操作规范等已优化，执行中
动力及生活用电优化方案制定
生活用电优化方案：关闭不需要照明设备，拆除部分多余灯管。
试运行情况：对各区域进行系统分析，巡视区域内照明严格控制亮度，关闭部分照明开关，对于灯具集中控制的区域，拆除部分灯管，以求达到节能操作的目的。
实施结果：满足室内巡视需求，剩余灯具亮度需满足维修时的室内亮度需求，参观机房未做节能处理。
动力系统优化方案：
关闭1B、2B变压器，减少变压器损耗。
试运行情况：经检测，10KV配电机房湿度达70%，湿度较大在长时间停止运行 情况下，电缆室易受潮，影响三相绝缘。
实施结果：放弃此方案。
关闭未带载模块电源，定期为模块蓄电池进行充电。
试运行情况：做好设备上下电记录，时常关注模块蓄电池电压。
实施结果：持续运行中。
根据南通市气候原因，关闭柴发机组加热水套电源（在5月下旬至9月中旬）。
试运行情况：关注南通地区气温变化情况，注意室内外温度变化。
实施结果：持续运行中。
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