《大功率数据机房的空调精细化配置研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大功率数据机房的空调精细化配置研究（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国移动集团级重点研发项目结题汇报报告*项目名称：大功率数据机房的空调精细化配置研究一一. . 课题目标实现情况目 录二、主要研究成果（整合后）1.1 研究背景及目标（开题报告）1、研究背景及意义： 随着计算机技术的高速发展，服务器的集成度越来越高，功率越来越大， 刀片式服务器的使用已经越来越多。 早期单机架设备的功率最大在2-3KW左右 ，而随着集成化程度的不断加剧，发展到现在单机架设备最大功率可达到10KW 甚至更高，这样就不可避免的带来了机房局部的高散热量，以及局部温度的急 剧升高，对机房精密空调的配置也提出了更高的技术要求。目前数据机房空调配置主要存在如下几个问题： p安装位置不合理：
2、由于缺少对数据机房功耗及气流组织的总体把控，为便于空调安装，一般 是将机房空调平均布放到空调区域，没有根据各区域实际功耗、气流组织灵活 配置，导致空调安装不合理。p缺少空调群控和联动：由于安装位置不合理，可能导致部分空调出风正对面为无源设备，而有的 空调出风对面为高功率数据机房，而空调全部开启，缺少空调的联动性，造成 冷源浪费。1.1 研究背景及目标（开题报告）p 空调增补缺乏依据：一旦机房某处区域出现局部过热后，简单通过增加空调方式解决，缺少空调热量评估，可能出现增加空调后局部过热问题未解决，能耗增加。p 缺少对后期各设备功耗变化导致气流组织变化的总体把控：一旦机房设备增加或功耗变化后，缺少
3、对空调气流组织的再次评估和把控，只能替换以前空调或大规模改造，难度极大。p 缺少空调配置的后评估工作：空调安装到位后，缺少对空调配置的后评估工作，只有待机房出现问题后才发现空调配置有误，调整难度加大。总结：对于大功率数据机房，现已成功实现主设备电源动态监测和实时跟踪，但缺少对空调精细化配置和研究工作。希望通过对大功率数据机房空调精细化研究和配置，随时动态监测机房功耗及冷量情况，制定符合机房实际情况的空调配置原则。1.1 研究背景及目标（开题报告）2、研究目标： p还原机房现状：通过该课题研究和CFD仿真技术还原机房现状，了解机房内各设备的发热、温度场分布、气流循环等情况，有了这些理论依据，机房
4、改造将可以更有针对性的提出相关方案，治理过后的效率将远远超过早期，对日常维护大为有益。p力助节能减排：由于CFD热评估核算机房的热负荷，评估机房的冷量配置、气流组织现状，同时清楚了解机房空调的运行情况。因此在冷量富余、气流组织合理的机房或是已经整治过后的机房，完全可以根据评估数据关闭相应数量的空调，在保证机房环境数据维持稳定的基础上降低了能耗，也充分响应了集团公司节能减排的号召。1.1 研究背景及目标（开题报告）2、研究目标： p精确送风改造目标明确：目前针对机房环境局部过热现象的治理,以“冷通道封闭精确送风系统”的效果较为直接及有效。由于机房内的机架规格、摆放位置等均有不同之处，通过CFD热
5、评估可真实的反应出各机架具体的发热、进出风位置及大小等情况，这些理论基础为精确送风的方案提供了指导性的改造意见，保证了改造效果的更加高效和稳定。p不同功耗设备排列方式控制：通过空调精细化配置，可对不同功耗设备排列提出建议，如根据地板下动压及静压平衡，确定一列设备中那几个设备可以是大功耗设备，哪几个设备必须是小功耗设备，如空调近段和末端就不建议安装大功耗设备。1.2 主要研究内容（开题报告） 1、主要研究内容：目前大功率数据机房空调配置没有解决的、最为紧迫的核心问题是数据机房适应变化能力较差（形成后无法调整）。数据机房冷却系统必须对不断变化的要求有更强的适应能力，对不断增长和无法预测的功率密度制
6、定规划，同时要设计出冷却系统适应能力强甚至易于改进。因此本课题着重研究以下几方面：1）设备的选择：设备功耗应适应数据机房基础设施2）仿真应用：选取CFD热评估分析3）气流组织：制定符合机房最佳气流组织4）空调安装：根据CFD评估结果确定空调安装位置5）设备布置：设备布置要结合机房基础设施统一考虑1.2 主要研究内容（开题报告） 2、主要研究总体思路及方法：p总体思路及达到效果：通过数据机房空调CFD评估，还原机房现状及气流组织场分布，确定空调容量、数量及位置的精细化配置，给老机房节能改造及新机房建设提供理论依据。p研究方法：选取类似的数据机房（南京江浦七层BOSS机房），根据CFD空调评估结果
7、，进行空调的精细化配置研究，包括空调数量确定、出风口调整、节能减排改造等。p研究难点：对IDC等大功率数据机房，特别是新建机房，前期空调配置主要是依据CFD评估模型确定，而CFD评估模型是基于机房主设备预测功耗确定，但机房启用后预测功耗和标称功耗相差较大，空调配置可能会有差距。1 1）通过该项研究至少解决了）通过该项研究至少解决了2 2项公司项公司在市场发展和生产运营中存在的关键问题：在市场发展和生产运营中存在的关键问题：对于给老机房，由于存在局部过热、空调配置不合理等问题，空调节能改造是基于对于给老机房，由于存在局部过热、空调配置不合理等问题，空调节能改造是基于 经验判断，缺乏理论依据，可能
8、会导致投入增加但效果不明显，反而会进一步增加维护经验判断，缺乏理论依据，可能会导致投入增加但效果不明显，反而会进一步增加维护 压力；压力；对于新机房建设，通过对于新机房建设，通过CFDCFD评估给空调精细化配置提供理论模型，从建设源头予以评估给空调精细化配置提供理论模型，从建设源头予以 控制和把控，避免后期机房改造。控制和把控，避免后期机房改造。 2 2）研究和提出了至少）研究和提出了至少2 2项项关键技术点的决策建议，包括准确还原机房气流组织图、各项关键技术点的决策建议，包括准确还原机房气流组织图、各项 节能减排改造措施前后节能减排改造措施前后PUEPUE值得变化，例如在南京移动江浦七层通过
9、值得变化，例如在南京移动江浦七层通过CFDCFD评估进行节能改评估进行节能改 造（关闭一台空调、对原有出风口调整），造（关闭一台空调、对原有出风口调整），PUEPUE由之前的由之前的1.721.72降到降到1.661.66。 3 3）目前未申请专利）目前未申请专利 4 4）完成南京及苏州各类机房新技术试验）完成南京及苏州各类机房新技术试验5 5项，包括苏州新区、园区和太仓机房楼，南京项，包括苏州新区、园区和太仓机房楼，南京 江浦七层江浦七层BOSS1BOSS1机房和机房和BOSS2BOSS2机房。机房。 5 5）经济效益估算：）经济效益估算： 投资减少：通过江浦机房楼测试，可关闭一台空调，每个
10、机房投资至少可减少投资减少：通过江浦机房楼测试，可关闭一台空调，每个机房投资至少可减少1515万元。万元。 运营成本降低：通过运营成本降低：通过CFDCFD评估及改造，评估及改造，PUEPUE指标得以降低，初步测算每个机房年可节省电指标得以降低，初步测算每个机房年可节省电 量量1313万万KWKW，电费约，电费约1313万元。万元。1.3 目标完成情况总结项目对企业绩效贡献的量化路径图1.4 项目企业绩效贡献和特征指标项目特征指标（PAV）指标名称项目应用前指标现状值： PAVc项目应用1年后指标预期值： PAVe1此项目带来的指标变动量： PAVPUE指标1.721.660.06配套投资18
11、0万元160万元20万元企业特征指标网络及生产类（EAV-PS） 指标 名称项目应用 前指标现 状值（ EAVc）项目应用1 年后指标 预期值（ EAVe）此项目应用带 来的指标变动 量（EAV）企业特征指标市场及财务类（EAV-MF）指标名称项目应用前 指标现状值 （EAVc）项目应用1年 后指标预期 值（EAVe）此项目应用带 来的指标变动 量（EAV）电量节约157.7万度140.16万度节约17.54万 度企业绩效指标（EPV）指标名称项目应用前指标现状值： EAVc项目应用1年后指标预期值： EAVe此项目应用带来的指标变动量： EAV营运收入营运支出资本开支1.4 项目企业绩效贡献
12、和特征指标项目特征指标的年度预期数值表项目特征指标（PAV）的名称：PUE指标电量节约 项目应用前指标现状值：PAVc1.720 项目应用1年后指标预期值：PAVe11.6617.54万度 项目应用2年后指标预期值：PAVe21.6635.08万度 项目应用3年后指标预期值：PAVe31.6652.62万度 项目应用4年后指标预期值：PAVe41.6670.16万度 项目应用5年后指标预期值：PAVe51.6687.7万度 项目应用6年后指标预期值：PAVe61.66105.24万度 项目应用7年后指标预期值：PAVe71.66122.78万度 项目应用8年后指标预期值：PAVe81.6614
13、0.32万度 项目应用9年后指标预期值：PAVe91.66157.86万度 项目应用10年后指标预期值：PAVe101.66175.4万度一. 课题目标实现情况目 录二、主要研究成果（整合后）2.1 机房检测目的以南京移动江浦七层机房为例1、通过CFD仿真技术还原机房现状，了解江浦七层机房楼的空调运行情况 ，并发现可能存在的隐患。2、了解机房的各设备发热状况、温度场分布、气流循环等状况，评估空 调出现故障时机房的温度场变化及对服务器安全运行的影响；3、核算机房的热负荷，评估机房的冷量配置、气流组织现状，为未来机 房设备改造和日常运行维护提供参考依据。2.2 机房物理特性分析通过CFD模拟，将七
14、层机房楼的 设备布局、气流组织、空调摆放 等予以还原。p江浦7楼机房面积为450平米， 地板净高约0.4米，地板到房顶 净高为4.1米，合计层高为4.5米 。p机房共配置各类空调9台（单 台空调制冷量约70KW左右），总 制冷量为650.3KW，机房设备功 耗为285KW（每列设备加装智能 电表测算）。1#2#3#4#5#6#7#8#9#2.3 机房制冷总量计算p总制冷量计算：机房空调总制冷量为650.3KW，含建筑负荷及照明负荷机房总散热量为 360KW。空调总制冷量远大于机房热负荷，实际冷量冗余达到82%（一般冗余在30%左右较为合 适），造成浪费。但该机房即使冗余量很大，夏季经常会造成局
15、部过热。2.4 机房气流组织现状1、机房共有8列，其中蓝色机柜表示发热负荷小，红色表格发热量大，机房25%机柜负荷在1KW 以下，25%机柜负荷在1-2KW，月20%机柜负荷在2-4KW，20%负荷在45KW，10%机柜负荷在5KW以 上。2、耗电量大的设备集中设置在D、E和F三列。AB C DEF GH冷量较大，设备功耗较小5#机柜热负荷分布图 送风气流组织示意图2.4 机房气流组织现状回风冷量较大，风口送风部 分直接回到空调区域，冷量 利用率低回风气流组织示意图分析可知： 1）5#空调区域设备功耗小，空 调利用率很低； 2）中间区域功耗大，但回风不 合理，需对地板出风口进行调整 。2.5
16、空调利用率现状分析空调利用率示意图p空调利用率高，表示空调制 冷资源利用率高，能源浪费少 。在当前空调工况下，6#和9# 空调利用率达到100%，5#空 调利用率最低（20%），其他 空调利用率在6580%，总体 良好。 p5#空调利用率低是应为空调 附件主设备负载小，6#和9#空 调利用率高表示空调目前处于 全力运行。5#9#6#p通过CFD气流组织及空调利用率现状初步分析，5#空调的利用率较低，且 机房气流组织不合理，急需改造2#2.6 各种节能改造CFD模拟根据前面机房温度场、气流组织、空调利用率的情况，我们模拟空调停机后对机房 的温度场的影响。目的：1、评估重要区域空调制冷故障时对整体温度场的影响；2、在保证机房温度指标前提下，为达到节能减排目的，尝试关闭部分空调的可行性 模拟。 模拟6#和9#空调故障后的温度场分布图9#6#该区域温度达到35度p通过右图分析看出，6#和9#空调故 障后（减少140KW制冷量），其临近 区域温度达到35度，原因是地板高度 不够，气流组织不合理，各台空调之 间送风气流互补备
