数据中心新技术发展的思考

2020-09-16 15:31:21
麦田云际
数据中心
网络运维
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数据中心的IT设备为最大的能源消耗,但该部分能源的消耗取决于各种IT设备,如服务器、网络、存储等本身的功耗,IT设备运行起来,其功率就恒定,我们无法改变,节能潜力不大。数据中心内暖通空调系统的能耗占数据中心总能耗的37%以上,该部分为数据中心节能的最大潜力部分。

标准化

标准化是指在经济、技术、科学和管理等社会实践中,对重复性的事物和概念,通过制订、发布和实施标准达到统一,以获得最佳秩序和社会效益。对数据中心的设计建设也是如此,数据中心的标准化设计和建设,能够降低建设成本,提高建设效率,并且通过相互独立的模块化设计,进一步促进数据中心的可靠性。从数据中心的发展进程来看,也是不断向标准化,模块化发展。我们知道,数据中心的核心是机柜,一般标准机柜的尺寸为600×1200×2000mm(宽×深×高),故数据中心的各种设备和材料都是以此为基础,从目前的数据中心来看,从装修的墙面、地板、吊顶、灯具到主要的设备,UPS、精密空调、配电柜等包括现在业界比较流行的微模块机房,都是朝着为600mm的模数的方向发展。数据中心的发展历程也是不断标准化和模块化的历程。

从微观到宏观,标准化设计建设的趋势贯穿数据中心的整个过程。包括机柜、机房、楼层、建筑和园区级别。

智能化

数据中心的智能化分两个层次的内容,一方面为数据中心建设方面的智能化,另一方面为数据中心在运维方面的智能化。

BIM技术在建筑行业应用也越来越广。数据中心作为一种特殊的建筑,BIM技术也将得到越来越多的应用。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling),是建筑学、工程学及土木工程的新工具。该技术是Autodesk公司在2002年率先提出,已经在全球范围内得到业界的广泛认可,它可以帮助实现建筑信息的集成,从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结,各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中,设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作,有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

智能化运维是数据中心未来发展的关键点之一,可以有效地提高运维效率降低运营成本。其将人员从数据中心繁琐的各类维护工作中解脱出来,使得他们能够有更多的时间去思考,如何把数据中心技术和企业的业务应用更好结合起来。智能化还可大大降低数据中心的人力成本,同时减少人为故障,提升数据中心的运行可靠性,要知道数据中心发生的故障中大多数是人为故障,减少人的参与反而会提升数据中心运行的可靠性。

绿色节能

数据中心的IT设备为最大的能源消耗,但该部分能源的消耗取决于各种IT设备,如服务器、网络、存储等本身的功耗,IT设备运行起来,其功率就恒定,我们无法改变,节能潜力不大。数据中心内暖通空调系统的能耗占数据中心总能耗的37%以上,该部分为数据中心节能的最大潜力部分。

供电系统的能耗约占数据中心总能耗的10%,供电系统的能耗的最大一部分为变压器、UPS等供配电系统的转换上。其次的能源消耗主要是机房的照明上。我们要进行节能设计,应当在此两部分做出努力。

数据中心制冷系统究其原理,其散热可以分解为两部分。一部分为室内部分,通过风、水或者制冷剂负责室内的热量吸收。另一部分为室外部分,即冷源部分负责将室内吸收的热量传至室外。室内部分发热的根源为芯片,传统的散热方式为,芯片的热量通过热管传递至服务器,服务器通过风扇将热量传递至机柜内或房间内,最后再由房间级空调、背板空调或行级空调带出室外。可以看出从发热根源到排至室外,要经过多次的热交换,每一次热量交换都会造成能量的损失。所以要提高室内部分的换热效率,究其根本是要消除中间环节。

对于室外部分,主要是冷源。目前的冷源主要有两种形式,机械冷源和自然冷源。机械冷源为消耗一定的能量为基础。而由于数据中心需要常年制冷的特性,就给其提供了利用自然冷源的可能性。要提高室外部分的节能效率,应根据数据中心的实际情况,最大限度的利用自然冷源,目前也出现了多种采用自然冷源的形式,如采用冷却塔供冷、氟泵空调、蒸发冷却和江水、湖水制冷等方式。

供配电系统的节能。关键是减少变压器、UPS等电力转换部件的损耗,提高其转换效率。在供电架构上,积极探索新型的供电模式,如高压直流技术、市电直供技术等。另一个比较大的耗能用户为照明,在数据中心中,照明能耗约占整体能耗的1%左右,也有不小的节能潜力。由于机房中,几乎没有外来人员,平时只有工作人员在机房内巡视工作,而且人员相对较少,没有人员的时候机房内的照明灯具可以完全关闭。我们可以根据数据中心的场景对照明进行智能控制设计。比如可以按照30%(节能)、50%(巡检)、100%(正常)三种模式开启。根据情境需要开启不同的模式,具体设计可根据业主的工作流程和项目的投资规模进行修正。

作为新的信息的基础设施。新基建将会为数据中心带来大量新的机会。未来数据中心的技术发展将会向标准化、智能化、绿色节能等方向发展。

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