探索中国CIO人才现状 | 第四季调研报告
如何构建绿色数据中心PUE 1.35
2013-04-25  作者:企业网 

  2013年4月24日,第三届中国数据中心产业发展大会在北京召开,本次会议的主题是数据中心创新服务新时代。创新和服务是数据中心行业永恒的主题。数据中心作为信息时代的基础性产业,服务社会经济是我们的神圣职责和使命。中共中央总书记习近平同志在今年两会中发表重要讲话强调,实时创新驱动发展战略是立足全局面向未来的重大战略。是加快转变经济发展方式破解经济发展深层次矛盾和问题,增强经济发展内生动力和活力的根本措施。


  姚贇:感谢主办方提供这样的机会跟大家交流。我已经做数据中心这行20多年了,今天演讲的题目是如何构建绿色PUE1.35IDC。


  现在云时代得到来数据中心体谅越来越大,密度越来越高PUE要求也越来越严,从传统的2.3到现在普遍的1.8,我们基本给用户设计1.5的PUE的方案,甚至做很多1.35的PUE,包括IBM最新的北京展示的数据中心,我们给他们做的PUE1.28的。怎么能做到这么低?把传统的PUE组成部分跟大家说一下。如果2.3的总体PUE,5000平米以上的数据,中央空调可能会占0.5的PUE,汽流组织占0.15,暖风和空调占会耗电70%左右,其次是照明加丝等等。如果想PUE降低是根本上这些设备做文章。作为欧洲最大的一家空调企业,我们在设计的时候做些什么呢?第一我们在空调上基本上不再用传统的老式磁盘的概念,因为那种一个千瓦只能产生三个千瓦。现在基础的产生效率在5点多,或者6点多。


  比如日本喜欢用直频,我们会采用自然冷却或者热回收的技术和磁悬浮的技术,这种技术都能达到能效比达到8.5以上,能效比的根本改进从传统的空调节能翻了两三倍。再一个是二次电流做到精确,通过一套控制系统,中央空调中央空调水分、送风量通过控制能达到最佳控制点。使得水泵、压缩机都是最好的效果,能节省15%的成本。


  送水温度和回风温度,现在传统设计是18度送风,12度送水。我最近给惠普签了一个战略合作伙伴协议,做暖通,我们现在做都是17度的送水。回风基本都是29度,传统的是28度的回风,我们现在回风有时候能达到30度。这给数据中心节能多少?通过这个方法能节能12%左右。还有一个是无水化设计,因为我们现在谈WPE,不仅是耗电,还一个是耗水。


  第三个是在照明上做一些智能化的照明,比如做银行的数据中心,15米的红外线,人在这儿才亮,人不在这儿不亮。前一阵子给联通做20万的数据中心,全部采用区域式的控制管理。是通过LEB和智能感应控制。


  我们公司是捷联克莱门特,集团去年数据中心产业是30亿人民币,这是目前这个行一最大的一家公司。


  近期客户名单:军委大楼、公安部大楼、北斗星,包括信息中枢信息安全中心等等


  我们认为数据中心将来会往两个方面发展:一个是模块化的数据中心,动态发展的。还有一个就是集装箱的发展。我们认为一个大,一个小,中间的几千平米的数据中心未来会越来越少。


  这是我们给中国移动做的方案,PUE做到了1.32,这个是全世界招标,我们第一个中了标,中国移动将来建100万机柜,投资大概据他们说是600多亿人民币,未来五年做这个投资,第一阶段已经完成了,在验收,这个方案是仓储式的,我这儿做导轨直接在里面拼装,这是一个试点工程。我们的PUE也是最低的,每860千瓦为一个模块这样的仓储。


  这是我们自己跟中经数据和富通做的集装箱,这是可以给油田、军队任何地方配备。只要在任何一个野战部队拿出去以后,只要带游击8小时,上面装一个北斗星总部信号发过来,干完事就关机。可以作为移动的设备,这是我们去年在南京做的集装箱。


  数据中心如果从T3到T4,各个等级投资情况,T3在中国大概花10万块一个机柜,T3-T412万一个机柜,T4恩数据中心大概要14万一个机柜。,备注:每个机柜按照4KW功耗。所有的东西都会有相应的费用,这样自行设计的时候很容易,一般客户需要我们规划的时候,我们就一天完成,因为我们有标准软件帮你运算出来大概投资多少。


  中国数据中心以前是2008年信息中心的标准,还没有数据中心的标准,最新的标准就是ABC对供电会发生什么变化。这种配电我们认为将来会有两个方向的变化:一个是传统的UPS1975年开始,后来到高频UPS,到现在模块UPS和高压直流。UPS要节能,可靠性要高,重要的指标就是斜坡,传统的达到25%,高频的达到7%到8%。输入谐波小于2%功率因数达到0.99,热插拔容错模式在线增容简单化高可靠性免运。传统的UPS可用性很差,UPS有到80%的时候它的可靠性最高,如果老是低负荷用对电池也不好,这种模块都是带休眠的,现在要100个机架就上20个模块,服务器上去就增加模块就可以了,而且有先面技术。


  大家都有一个误区,高压直流是交流电,是一次性的就节能,传统的直流再变。全世界的高压直流也是两次变电。销售员也会传达一个误区给用户,高压直流盛典是因为免二次变换,其实真正它的优点在于可用性,原来是400个,现在变成十个模块,这样可用性提高和可靠性和效率。


  所有的模块化因为每个模块谐波和功率比较高,所以效率也比较高。


  变化来说原来供电等级是单并联的,现在是双机并联的。好处是没有故障点。很多传统的UPS有一个问题,两种情况会造成问题,第一如果这个并联,因为UPS并联柜,这个并联出现问题会短路,共用并联输出配电柜一旦出现短路或并联系只有中某台UPS出现逆变器短路会造成系统上游和下游配电柜空开跳闸,引起整体系统停电。同时传统机环流始终是系统难于克服的问题,因为链路设计结构直流是分离结构。这是交流式传统的UPS最大的问题。为什么高压直流和模块化没有这个问题,因为所有的模块是把高压排在一起的,一台模块机高压母排有30个模块,然后会接到一个高压母排上,保证直流400伏都是一样的。所以他们在直流上共用,这样就没有环流,因为产生不了环流,所以这是两个技术根本不同。这就是现在开关电源的技术,技术不一样了。


  这是给一个银行的案例。正常情况下两个供电,如果一路停电的情况下,我还是给两个供电,在高压上做双高压的,如果这时候再故障时候也可以,它允许一个时间停两次电。如果两路都坏了,四电都停了,通过由机也是出两路。这种情况下空调还要跟服务器匹配。


  模块化的UPS我们有传统的模块的,也有高压职流,最大的是要按需提供。我们现在给银行比如十个模块,以后涨两百个机柜了再买模块就可以了。而且没有专业服务,因为都是模块,跟刀片一样,坏了就插一个模块就可以了,永远不需要专业工程师运维,只需要换模块。


  如何优化起流组织:我们不用热通道也可以做,因为可以通过吊顶的风道,在这儿直接跟风道和机房空调进风连起来,直接从天花板的空气中进来。这样能达到热通道封闭80%到90%的效果,这是天花板里装了风道。


  机房空调:一个是高效增发器,和致流风机、一个是核心离机,我们现在不做任何皮带轮风机,都是直流风机。


  高密度的时候现在有冷么背板放到机柜上。我们的机房空调里,我们给北京联通做了亦庄数据中心,不愿意为中央空调的方式,我们所有的机方空调都带自然冷却,15度的情况下,压缩机部分工作,6度形成以下压缩机不再工作。


  暖通上有几个技术强调一下:第一个是高温水,从传统的7度涨到12度,我们希望最终是18度的捶水。第二个是回风,我们希望是29度以上,最新版的国家数据中心标准要求是27到29度之间。以前我们机房要求23度,其实这个没有任何理论工具,现在所有服务器的报警温度都是32度,不要被以前传统系中心的标准束缚,因为信息中心标准是2008年的,今天已经过时了,最新的A级标准,B级标准已经规定了可以到27度、28度。


  再一个是二次回收,现在所有机房散出来的热排回去。目前中国上百个案例全部做了热回收,机器吹冷水的过程,通过压缩机余热把回水加热到60度,再送给民用。这个已经跟开发银行做了很多案例。我们刚刚做完的开发银行三亚数据中心,后面是一个数据中心,前面是渡假村,所有的数据中心800个机柜,带来了渡假村不再用锅炉,满足了整个渡假村的热水,这个项目很成功,都是热回收的项目。还有风机转速工作点70%。


  这是跟中国农业银行的项目:方案是机器放在屋顶,我们做了热导效应的图,这个好处是不靠水,也不用运维。我们可以做一个实用的案例,这是传统的有水塔的大型数据中心,通过建水塔这个比较复杂,系统也比较复杂。这个系统最大的麻烦,一个是通过水厂过来,通过水泵再加上一个蓄水池,然后再通过大型离心或螺杆水冷机,再通过蓄冷灌,再到集方空调。一旦水塔停了,这是无法想象的。如果都用这个水厂一旦停了,整个数据中心都爬下,这是数据中心伪T4最大的障碍。一停电UPS给服务器用了,但是没泵就没水,还有蓄水池一漏水怎么办?所以现在农行的设计就是一路风,一路水,风坏了,用水,水坏了用风。


  另外还是强调一下,这里有这么多的故障隐患,我们是亲身受了教训了,我们在7年前给建行做的总包,是洋桥建行中行的数据中心,确实停了好几次,原因就是水。这每天一万个机柜得耗10吨水,相当于一个中等城市耗水量,每天要敲冰把通风补上。


  去年的铁道部售票系统骂了好几次了,这个系统是我当时参与做的。这个系统不是空调的问题,也是缺水。就是两次被挖断了供水管造成了系统停水,因为系统是全水系统。是铁三院设计的,我当时也坚决反对这么大的系统都用水,去年才改造,现在有风有水了。有些数据中心是不可控的,因为就一个水厂,当然也有人提出中水,我们也做过研究,因为北京的中水大部分是B1B2,大部分是B2,B2有1200多的细菌,如果中水碰到水塔里对环境很污染,所以这也是一个大的问题。而且中水比自来水还不稳定,因为中水是居民用的多中水多,中水是一个峰值曲线。而且中水重金属特别多,美国要求中水是用在工业上要求30公里以外,咱们国家严格恢复中水只能浇地。


  我们认为这两个系统做完以后发现总体投资差不多,以北京为例,风冷却比水冷却更优一些。如果到上海就不用说了,肯定是水塔系统更节能。因为风冷技术比水冷技术高60%到70%,但是没有泵站水塔等等,节能上风的比水的耗电,水冷系统一般用水塔做自然冷却。但是春秋天风冷自然冷却可以15度自然冷却,而水冷一般是2度情况下自然冷却。所以春秋天跟水冷系统相当。夏天它比水塔系统更耗电。所以综合全年来说,这两个耗电扣除水塔的加水加药等等,风冷在北方地区还是不错的。


  将来数据中心有几个技术要利用:第一自然冷却技术;第二热回收;上个月我们跟惠普高层谈完以后签了战略协议,我们想跟各个开发区的政府搞一个能源站,我给每个开发区建一个数据中心,要保证盖完数据中心以后周围企业的供热我来提供,这样数据中心我除了卖机柜以外,还可以卖热水。


  第二个磁悬浮技术,这是目前世界上最先进的技术,欧洲只有我们捷联克莱门特有,中国海尔和格力都在投资开发这个技术。今年3月份发改委补贴了这个技现在卖磁悬浮可以返还15%到7%的税。它的能效比特别高。


  还有一个,如果没有水,充分利用地下资源水源,捷联克莱门特这方面我们是专家,这个技术也是冷热联供的。第一不耗水,把管埋在地下,不好耗水同时能出冷热水。


  如果水温提高到18度,在北京地区利润率可以达到61%的节能。61%以外的天数才是用压缩机耗电,61%是不耗电的。


  热回收我们做的比自然冷却做的更优秀一些。我们空调又能给机房做制冷,又能给饭店或者居民供热。这是我们将来最大的前景,我们希望我们的IT数据中心不光是做IT,还能做一些能源管理,这也是符合目前发改委对企业的要求。下一个大项目,我们跟电信在做。居民高峰是早晚用水,中间不用,所以要有一个大的水灌平时把水储存起来。我们昆明机场热回收案例,候机楼和机房提供冷水,同时获得免费热水供洗澡餐饮。大家知道水价什么都在涨,气价都在涨,但是电是国家控制的,一直没有涨,所以未来这是一个前景。


  磁悬浮技术是世界几家永远的垄断技术,它每分钟转两万转到四万八千转,它的效率也非常高。


  普通的PUE能效比能达到9.5%。


  这是地源的水源方案,既能出冷水,又能出热水。这个技术这侧是放旁管,可以跟地表水,也可以跟土地水,也可以只要有水源的地方代替能量的转换,不要用水塔和好水了。然后两路供冷,两路供热。这种水只能到60度,60度的时候得到免费的水,如果65度69度,压缩机做工作,这不叫免费了。60度不能做暖气片,比较适合风机排管和地采暖。


  我们在河北石家庄做模块化的高压直流,我们的标准都采用欧盟电气标准,我们公司总裁也是中国暖通协会主席,我们是唯一一家室内机和室外机能够做到联动的。这样从根上,从系统的优化上和管理控制上能够做到最优。