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1、数据中心的节能与环保,全球变暖，这是一个不得不面对的现实,每天，当我们开上自己的汽车、打开空调、开启电脑时，我们是否想到我们的地球正在一天天变暖,Gartner CIO调研显示：,70%的被访者认为，供电和制冷是他们的数据中心所面临的一个最大问题,IT预算中，在能源上的花费从8%激增到48%,数据中心的功率流 Flow in a Typical Data Center,冷却装置,加湿,精密空调,IT设备,配电柜,照明,电源设备/发电机,数据中心的室内热负荷,通常来讲,在数据中心,只有30%的电力是真正消耗在IT负载上,.001%,电源功率消耗到哪里去了？,数据处理系统的低效率 更多的服务器需求
2、 服务器的低效率 更多的电力和制冷需求 电力及制冷的低效率 更多的电力消耗,低效率将导致能源与材料的双重浪费,低效率所导致的浪费,无法 大 规模提升,硬件设备 (从电源到处理器),软件应用,向更高效率索取空间,高效率的UPS 降低过度规划 消除谐波的影响 硅代铜无变压器UPS 机房空调中的EC风机,提高数据中心电源及制冷效率的五个要素,负载百分率 %,UPS 整机效率,数据中心总体效率的改进依赖于各个组件(例如UPS)效率的提升。,数据中心组件(例如：UPS)的效率并非一成不变，而是随IT负载的变化而变化。,要素一：提高UPS的效率,大多数的数据中心运行在这个区间,UPS负载百分率%,100,
3、%,90,%,80,%,70,%,60,%,50,%,40,%,30,%,20,%,10,%,0,%,负载使用的功率,UPS自身的损耗,损耗,91,%,90,%,90,%,89,%,88,%,86,%,84,%,80,%,75,%,60,%,0,%,效率,空载损耗与负载率无关,空载损耗是固有的,空载损耗与负载率无关，始终保持不变； 随着负载率的降低，UPS的内部损耗所占比重越来越大，导致效率越来越低。,UPS损耗的对比,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%,% IT 负载率,%
4、损耗,0%,0%,典型传统设计的UPS,高效率的UPS,低效率的UPS,要素一：提高UPS的效率,过度规划实际上是造成效率低下的主要原因； 数据中心内，电源和制冷损耗的50%以上是固有损耗，并且这部分损耗不随IT负载的改变而改变； 电力或制冷容量的设计往往以IT设备的峰值功率而不是典型值来确定的； 供电和制冷设备的可升级性是减少固有损耗的捷径。,要素二：防止过度规划，采用可升级的系统,过度规划造成的浪费,容量百分数,单位：年,实际负载,过度规划造成的浪费,120%,100%,80%,60%,40%,20%,0%,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,要素二：防止过度规划，采用可升级的系
5、统,预期负载,容量百分数,实际负载,预期负载,实际负载,通过 “系统优化” 策略减少浪费,已安装容量,总拥有成本TCO,120%,100%,80%,60%,40%,20%,0%,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,容量百分比,机房容量,过度规划造成的浪费,单位：年,防止过度规划，采用可升级的系统,总拥有成本TCO,防止过度规划，采用可升级的系统,优先采用IGBT PFC整流方式的UPS； 采用并联注入式有源滤波器； 采用无源滤波器或12脉冲整流； 对已安装的UPS电源系统，采用有源谐波调节器的方式进行治理。,要素三：消除电路中的谐波,UPS输入端的谐波治理：IGBT整流器,1、优先采
6、用IGBT PFC整流式UPS,对电网无任何干扰； 对发电机供电100%兼容； 从电网吸收的容量或电流有效值减小20%； 超前的设计，完全满足IEC 61000-3-4、 IEEE 519-2、通信用不间断电源 -UPS标准 (YD/T 1095 - 2008)； 总电流谐波失真度降低到 THDI 0.99； 在30%到100 %负载时，性能基本保持一致。,PFC-是解决电源污染的最佳方案,1、优先采用IGBT PFC整流式UPS,专门为可控硅整流器设计的、最有效的谐波治理设备,L1,C,L2,L3,+,-,UPS 整流器,I1,I2,I3,I1 - I2 - I3 电源为正弦波电流,I1,I
7、2,I3,电源输入,断路器,2、采用并联注入式有源滤波器,THDI = 5% PF = 0.95,THDI = 5% PF = 0.90,THDI = 5% PF = 0.95,3、采用无源滤波器或12脉冲整流,调谐式滤波器、12脉冲整流器,THDI = 10% PF = 0.85,THDI = 10% PF = 0.90,IEC 61000-3-4 谐波标准的要求(16A/ph),红字为不满足IEC标准的部分,IGBT整流和有源滤波器是全面满足 IEC标准的解决方案,谐波治理的比较,谐波电流引起电流有效值RMS的增大,谐波电流在供电系统中流动,谐波电流引起电压失真度THDU的增大,电源电缆存
8、在阻抗,4、采用有源谐波调节器进行治理,有源谐波调节器,有源谐波调节器,有源谐波调节器,主低压配电盘,末级配电盘,C 局部补偿,B 部分补偿,A 总补偿,安装位置取决于技术特性和经济特性，并需注意： -正确的测量结果 -需要补偿的程度,在电力系统中的安装位置,4、采用有源谐波调节器进行治理,消除UPS中的变压器，以及由此导致的损耗； 减少对于铜材、钢材的消耗，降低成本； 采用IGBT PFC整流，提高UPS的转换效率； 减轻质量、节省占地面积、减轻地板荷载。,要素四：硅代铜无变压器UPS,无逆变变压器的输出结构 电容性半桥逆变器 直流总线电压为 400V 节约变压器成本（-8%） 降低占地面积
9、（-15%） 提高整机的效率（+1%） 大幅降低重量（-20%）,消除UPS中的变压器及其损耗,要素四：硅代铜无变压器UPS,为什么能够省去变压器？,450Vdc,230Vac,400Vac,有变压器,无变压器,要素四：硅代铜无变压器UPS,第五代IGBT功率器件： FS(Field stop场停止)结构，可显著降低开关损耗； 沟槽栅极(Trench Gate)结构可显著降低饱和压降Vce(2V,125C),Vce,开 关 损 耗,六单元集成IGBT： 减少器件，简化连接点，不需液体冷却，提高可靠性，改善EMC,采用新型的IGBT，提高UPS的转换效率,第五代六单元IGBT：,采用新型IGBT
10、，提高UPS的转换效率,要素五：机房空调中的EC风机,采用先进的EC风机 在大型或高功率密度的数据中心采用水冷却形式,Electronically （电子方式）,采用先进的EC风机,通过内置的电子电路控制及驱动的无刷式直流电动机,EC电动机,Commutated （换向控制）,Rotor with magnets 永磁转子,Fixed stator 固定的定子,Commutating Electronics 换向电路,Bearings 轴承,优化的电机结构- 外转子结构的EC电机,采用先进的EC风机,EC-Motor with Commutating Electronics 带电子换向的EC-
11、电机,Permanent Magnet Rotor 永磁转子,DC-link Choke 直流 电抗器,DC-link Capacitor 直流电容,EMI Filter 电磁干扰滤波器,Stator定子,采用先进的EC风机,举例: 所需制冷功率：240KW 在24 /50%湿度 7/12进出水温度时 3台 ASD1500CW 包含50%的备用冷量,大幅度节能 降低噪声,备用,3x 81.9 = 243.7 kW 实际净功率,风量: 2x 29,000 m/h 风机输入功率: 2x 8.0 = 16.0 kW Lpa,2m = 2x 59.7dBA = 62.7dBA,风量: 3x 20,00
12、0 m/h 风机输入功率： 3x 2.7 = 8.1 kW Lpa,2m = 3x 51.8dBA = 55.9dBA,= 节能：7.9 kWh/年 365天 24小时 = 69,200KWh/年,2x 120.1 = 240.2 kW实际净功率,= 噪声减小: -6.8 dBA,新型的运行模式与微处理器联动的风量控制,优势：,性能：,= 节省运行费用：= 69,200元/年 (1元RMB/kWh),采用先进的EC风机,1 节能,电机或电动机效率高 无级变速增加了效率 提高净冷量减少了制冷设备中的冷却负荷 功率因素0.99无需校正,2 可 靠,无启动电流 运行在低温环境 风机一直保持正确方向
13、非相位指向 轴承使用寿命100,000小时 降低维修费用,3 环保,极好的电磁兼容性(EMC)，符合EN50081.part 1标准 噪音低无交流整流器噪音 无皮带灰尘,采用先进的EC风机,InRow 系列空调,可以在普通地板或高架地板上安装,热通道气流通过机器后部返回系统，防止冷热气流混合,冷空气被送到冷通道,热量被释放到冷冻水里,In-Row设计,采用水冷却形式：In-Row制冷,改变制冷布局，由环境冷却变为设备冷却； 制冷设备与IT设备同行放置，贴近热源，提高效率； 处理更高密度的热负载(最大可达24KW/机柜)； 风扇功耗减小50%； 无需除湿或除湿后再加湿(对于MW级数据中心的制冷，
14、每年可节省数以千吨计的水)； 制冷容量可以随IT负载的增长而增长(防止过度规划)。,采用水冷却形式：In-Row制冷,效率IT消耗的电能/总体输入的电能 大范围设备效率的改善使系统效率提升20% 在30%的负载下，总效率从25%提升到53%，相应的总损耗下降了28% 每个因素对效率的提升都具有显著的影响,结论：造就高效率的数据中心,增加标准化培训流程 尽可能减少人为错误： 标准化接口 故障定位及预警 流程标准化 系统内置故障诊断及预警,结论：运营高效率的数据中心,终级目标: 开启高效引擎，进入绿色未来,从现在开始，自发地选择绿色节能的产品和解决方案，彻底根除数据中心的低效率！,感谢您的关注！,
