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概述

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當(dāng)前數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)中各種大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用和興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出井噴式的增長，以及用戶對數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的可用性要求也提出全新的訴求與變革。在此背景下，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，模塊化、智能化、快速擴(kuò)容、靈活應(yīng)變、綠色環(huán)保。

英威騰模塊化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施解決方案

基礎(chǔ)設(shè)施與工程配套模塊化

目前業(yè)界常用的微模塊數(shù)據(jù)中心主要應(yīng)用于室內(nèi)場景,主要是由末端的IT設(shè)備、列間空調(diào)、高壓直流、模塊化UPS、冷通道等構(gòu)成微模塊產(chǎn)品;集裝箱型數(shù)據(jù)中心主要應(yīng)用于室外場景,主要有IT箱、配電箱、冷機(jī)箱、柴發(fā)箱、辦公箱等。前者實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模部署,但只用于IDC的末端設(shè)備,且缺乏移動性。后者移動方便、搭建靈活,但規(guī)模有限,將這兩者結(jié)合起來可以實(shí)現(xiàn)更快速靈活的方式構(gòu)建大型數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心的主要模塊如IT、基礎(chǔ)設(shè)施配套(電力、空調(diào)、弱電等)、工程配套(建筑、辦公室等)按照最佳模型及建設(shè)方法論制定標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行產(chǎn)品化,以集裝箱產(chǎn)品形式為載體在工廠內(nèi)提前預(yù)制,通過公路貨運(yùn)可以快速移動到項(xiàng)目現(xiàn)場,并且可靈活拆卸、搭建、移動到其他場地重復(fù)利用。在項(xiàng)目現(xiàn)場,基礎(chǔ)設(shè)施和工程配套如堆積木一樣的靈活建設(shè)和部署模式,大幅度降低現(xiàn)場施工周期和工程建設(shè)成本,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心工程建設(shè)綠色化。

另外,建筑建構(gòu)非常簡單,因此機(jī)樓主體建筑的建設(shè)時間也可以大大縮短,特別是采用了架式大開間結(jié)構(gòu),以及整體墻板拼接模式,機(jī)房框架的建設(shè)時間非常短,大開間結(jié)構(gòu)和墻板拼接模式不但建設(shè)進(jìn)度快,而且建筑材料可回收利用更為綠色環(huán)保,此外也便于大型設(shè)備搬遷進(jìn)出機(jī)房區(qū)域等,更為適合大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式。由于機(jī)房建筑結(jié)構(gòu)非常簡單,且大型機(jī)電設(shè)備大多外置,因此數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空間利用率很高,可以把很大部分的地板空間用于擺放IT機(jī)柜,因此每機(jī)柜容積比很低,大大提升了機(jī)房內(nèi)的空間利用率。

英威騰-騰智ITalent系列大型一體化智能數(shù)據(jù)中心

直接/間接多模式自然制冷

在氣候條件允許的地區(qū),當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)時,常用的推薦方式為采用直接新風(fēng)自然冷卻,該方案初期投資低、系統(tǒng)簡單,對自然條件好的地區(qū)節(jié)能效果明顯。但新風(fēng)直接進(jìn)入機(jī)房,溫度和濕度都難以控制,導(dǎo)致大量的冷凝水和加濕能耗過大、除塵效果差、無法除硫化物和磷化物等化學(xué)污染物等問題。

為解決上述問題,可引入間接風(fēng)風(fēng)換熱自然冷卻方案,間接自然冷卻是采用一個空氣-空氣換熱器,使室外低溫空氣通過換熱器傳遞給室內(nèi)高溫空氣,避免外部新風(fēng)直接進(jìn)入機(jī)房造成污染。與此同時,空氣-空氣換熱效率減低,換熱設(shè)備尺寸較大節(jié)能受到影響。為了進(jìn)一步提高節(jié)能性,可采用間接蒸發(fā)和自然蒸發(fā)結(jié)合直接新風(fēng)自然冷卻、風(fēng)風(fēng)換熱自然冷卻、機(jī)械制冷多種功能,在不同場景靈活選擇工作模式。

直接新風(fēng)自然冷卻模式

在冬季室外溫度低且空氣質(zhì)量好的情況下,可將室外新風(fēng)與室內(nèi)熱空氣進(jìn)行混合過濾后送入機(jī)房,可最大程度地降低空調(diào)能耗。

間接風(fēng)風(fēng)換熱自然冷卻模式

在冬季室外溫度低的情況下,為避免直接新風(fēng)造成的空氣質(zhì)量問題,在熱交換器中機(jī)房回風(fēng)熱空氣和室外冷空氣進(jìn)行熱交換。

間接蒸發(fā)自然冷卻模式

在春秋季室外溫度較低的情況下,因室外空氣溫度不夠低,需要通過高壓微霧噴淋進(jìn)行絕熱蒸發(fā)制冷的方式來補(bǔ)充制冷量。

間接蒸發(fā)自然冷卻+機(jī)械冷卻模式

在夏季室外溫度高的情況下,通過高壓微霧噴淋進(jìn)行絕熱蒸發(fā)制冷來補(bǔ)充制冷,如經(jīng)過換熱器冷卻后的室內(nèi)空氣溫度仍然未到達(dá)送風(fēng)溫度要求,還需要補(bǔ)充機(jī)械制冷。

引入間接蒸發(fā)制冷方案無壓縮機(jī)運(yùn)行模式,利用水分蒸發(fā)吸熱原理,進(jìn)行空氣與空氣的熱量交換,帶走機(jī)房熱量,能效比EER最高可達(dá)16.0,是機(jī)械壓縮制冷空調(diào)的5倍,相比于常規(guī)冷水機(jī)組制冷的節(jié)能率,全年節(jié)能率>50%。英威騰建議采用間接蒸發(fā)制冷方案結(jié)合直接新風(fēng)、風(fēng)風(fēng)換熱、機(jī)械制冷功能,在不同場景靈活選擇工作模式,提升整體機(jī)房能源使用效率。

新能源與不間斷電源并網(wǎng)結(jié)合直供配電

數(shù)據(jù)中心一直是耗能大戶,因此眾多科技巨頭都在新能源引入與應(yīng)用技術(shù)上嘗試創(chuàng)新。在光照充足的城市,太陽能是最可廣泛采用的綠色新能源。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由多晶硅組件組成,為了節(jié)省安裝場地,可以安裝在模塊化數(shù)據(jù)中心頂部,組件全部橫向布置,另外支架具有角度可調(diào)和間距可調(diào)的功能,整體支架簡便,安裝快速。

光伏發(fā)電受日照影響存在供電不穩(wěn)定性,數(shù)據(jù)中心配電可以同時結(jié)合不間斷電源、市電并網(wǎng)方式采用多路冗余方案實(shí)現(xiàn)晝夜間靈活切換持續(xù)保障。根據(jù)不同應(yīng)用場景可靈活選擇多種工作模式:

模式一

服務(wù)器電源按主備定制,市電直供、光伏與不間斷電源(UPS)并網(wǎng)后兩路電源一主一備;

模式二

服務(wù)器電源不分主備,光伏與UPS并網(wǎng)與市電直供兩路各承擔(dān)一半負(fù)載

模式三

服務(wù)器電源按主備定制,光伏與市電并網(wǎng)后與UPS兩路電源一主一備;

模式四

服務(wù)器電源不分主備,光伏與市電并網(wǎng)后與UPS兩路各承擔(dān)一半負(fù)載。

因高壓直流電源(HVDC)相比交流UPS可靠性與效率更高,優(yōu)選不間斷電源采用HVDC方案。英威騰建議綜合考慮配電系統(tǒng)節(jié)能與可靠性。

該方案配電邏輯為:市電輸入通過整流器,HVDC輸出270Vdc,光伏板輸入通過DC/DC輸出270Vdc,2個直流輸出合路為1路,通過監(jiān)控模塊控制,使交流PDU處于熱備份狀態(tài)。合路后的輸出給機(jī)柜供電。白天,光伏板提供100%供電,并為電池充電,交流PDU作0%后備;夜間,HVDC為機(jī)柜提供100%供電,并為電池充電,交流PDU作0%后備;當(dāng)光伏板和HVDC同時故障或檢修時,交流PDU作100%供電。為充分利用光伏電能,光伏系統(tǒng)峰瓦值要求與負(fù)載峰值一致。

引入綠色能源光伏發(fā)電,采用光伏新能源與高壓直流的直流并網(wǎng)結(jié)合市電直供主備供電的創(chuàng)新方案,可以在確保系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上大幅度降低配電能耗。

智能化管理

數(shù)據(jù)中心重建設(shè)輕運(yùn)維是大部分項(xiàng)目的弊病。運(yùn)維在數(shù)據(jù)中心長時間運(yùn)行生命周期對系統(tǒng)節(jié)能、可靠性都起著至關(guān)重要的作用。為了減少人為操作誤差,去手工化和去紙張化,可采用英威騰遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控方案,實(shí)現(xiàn)如下功能:

模塊化、智能化、快速擴(kuò)容、靈活應(yīng)變、綠色節(jié)能始終是引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心變革的主旋律和靈魂。在現(xiàn)有的模塊化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)上，英威騰提出了基于MDC+構(gòu)建綠色節(jié)能的新一代模塊化數(shù)據(jù)中心的解決方案，提出多項(xiàng)提高能效的創(chuàng)新技術(shù)。通過IT與配套(基礎(chǔ)設(shè)施、工程)模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、直接/間接多模式自然冷卻制冷技術(shù)、能源與不間斷電源并網(wǎng)結(jié)合市電直供配電技術(shù)以及遠(yuǎn)程可視化智能機(jī)房監(jiān)控技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)全局PUE在1.5以下，為新一代模塊化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供參考。

關(guān)于英威騰：

英威騰，成立于2002年，致力于成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的工業(yè)自動化和能源電力領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)提供者，2010年在深交所A股上市，股票代碼：002334。英威騰是國家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，目前擁有16家控股子公司，分駐于全國的12大研發(fā)中心，申請各類專利800多件，依托于電力電子、電氣傳動、自動控制、信息技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，主要產(chǎn)品涵括高中低壓變頻器、電梯智能控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC、HMI、SVG、UPS、電機(jī)和電主軸、光伏逆變器、軌道交通牽引系統(tǒng)、新能源汽車電控系統(tǒng)等。英威騰現(xiàn)有員工2500多人，大型生產(chǎn)基地3個，營銷網(wǎng)絡(luò)遍布國內(nèi)及海外60多個國家和地區(qū)。