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肖峰:接纳创新,挖掘潜能
2017-09-01 19:14:00  作者:  来源:万选通资讯  

  人物简介

  肖峰,高级工程师,北京捷通公司总工程师、研发部经理、数据中心规划与实施资深顾问。主要负责数据中心的研究、规划和设计工作。

数据中心空调节能技术研讨会

  在数据中心行业有十几年的从业经验,曾主持参与多个大型数据中心的规划、设计、实施等工作,并负责公司数据中心研发工作,在数据中心的整体规划、节能研究、空调系统、方案实施、项目管理等方面有较丰富的经验。曾发表多篇关于数据中心节能研究论文,拥有多项数据中心节能专利。

  数据中心是互联网、云计算和大数据等产业的重要基础设施之一,其意义就在于保障IT设备的正常运行,为用户提供稳定可靠的信息和网络服务。在当今信息爆炸的时代,数据在呈指数级增长,这些信息和数据的处理、存储、管理和使用都离不开安全稳定的数据中心。公众可能感受不到数据中心的存在,但在社会的各个层面,人们时时刻刻在享用数据中心提供的各种便捷服务,离开数据中心的社会生活已不可想象。

  随着数据中心规模的不断扩大,服务器热密度的不断增大,其能耗在能源消耗中所占的比例也不断增加,而空调系统在数据中心各系统中的能耗占比高达40%,所以数据中心的节能以及“绿色数据中心”依然是数据中心建设的潮流和趋势。下面,让我们跟随北京捷通机房设备工程有限公司(以下简称:捷通)总工程师肖峰的思路,揭开数据中心空调系统的神秘“面纱”。

  数据中心里的空调系统

  数据中心领域的发展主要有两大关键方面:一方面是可靠的供电系统,为保障服务器等设备的正常运行,数据中心需要24小时不间断的运作,所以电力方面要求比较高,供电的安全性和可靠性、效率和运维的便利性十分重要;另外一个方面就是可靠而高效的空调系统,设计优秀的空调系统有助于整个数据中心的节能降耗,空调系统的能效提升对成本控制也举足轻重,即关系到数据中心的整体经济效益。

  暖通空调的设计安全可靠是对每个数据中心居于第一位的要求,但是,目前许多项目设计仍存在安全隐患,不能完全达到客户高标准的要求。数据中心空调的系统级别设计跟其他常规空调的设计不完全一样:数据中心空调系统有自己的备用供电回路,关键设备要有不间断电源系统的保障,以防突然停电发生制冷中断而导致数据丢失的状况;高等级的数据中心还要有两套完全独立的系统以相互备用;要保证关键设备备用充裕且随时可调用;有成熟的故障隔离手段和应急连续供冷的设施,时刻准备应对各种突发状况。

  有人说,数据中心的暖通设计介于商用设计和工业设计之间,其实不然。数据中心的空调系统一般可分为制冷系统、通风系统以及给排水系统等。肖工强调,工业设计对工艺参数的实现要求比较高,而数据中心的空调设计则追求可靠性与可用性,兼顾高效节能的特性。

  数据中心的未来发展趋势是考虑如何应对客户的需求,追求系统层面空调系统的高能效和低PUE(Power Usage Effectiveness)值,用较低成本实现稳定、可靠、简练的运行维护,实现系统低成本高效率的运行。

  绿色节能的深入探索

  数据中心的暖通系统在节能方面的情况错综复杂,客户所追求的方向各异。在互联网领域,有的企业注重树立良好的企业形象,更易于接受采用最新技术,使用绿色节能产品,以达到引领行业潮流的目的。他们的数据中心绝大部分为自用,自我把控自由度比较大。而对于行业更多用户而言,偏保守型的居多。比如金融领域,属于风险厌恶型企业,追求更高的稳定性,节能不是他们追求的主要目标。另外,数据中心有一部分是属于出租型的,把数据中心作为一项服务提供给客户,因其客户是流动的,类似于共享经济,产品稳定性占主导地位。当然也有许多混合型企业——部分自用,部分出租,如通信行业。构建满足客户多层次需求的云服务、高效、节能的新一代数据中心已提上日程。

  如今,数据中心节能与否以及PUE值的高低已然成为评价一个数据中心水平高低的重要依据。肖工介绍说,空调系统的效率和节能特性取决于系统选择,通过系统层级的设计提高效率事半而功倍。比如,用基于冷冻水系统构建的水侧自然冷却的效率在相同条件下不可能高于风侧自然冷却系统的效率。合理选择适宜的自然冷却技术引入到数据中心中,可大幅降低空调系统的能耗以及数据中心的整体能耗。

  时下的经济环境,“绿色”、“减碳”已成为企业不可忽视的名词,为实现IT绿化环境永续的目标,越来越多的企业开始计算数据中心的总二氧化碳排放量。在肖工看来,虽然IT设备的二氧化碳排放量跟所处的地理位置没有显著的关系,但不同的地理位置会影响到空调系统的运行能耗,如在相同的IT设备发热量情况下,东北地区和长三角、珠三角等地区的空调设备能耗差别非常显著。因此,数据中心的选址日益受到绿色数据中心建设者的重视。

  绿色节能数据中心的建设还应考虑到日益严重的大气污染物的影响,数据中心的设计对环境要求极高,必须严格控制室内温度和湿度、远离腐蚀气体、降低分贝、考虑磁场干扰等。肖工建议,数据中心的选址要锁定空气质量相对高一些的地方,比如内蒙古草原、云贵高原等,甚至已有企业考虑到西藏建设数据中心;大气污染物的控制主要目前主要依靠化学过滤,数据中心的化学过滤可以分为两个层次的把控:对进入机房的新风进行过滤和机房进行内部循环的过滤,当然最好的方式是前者,即源头过滤。

  对于采用常规技术建设的绿色节能数据中心,更倾向于采用更高的冷冻水温度来达到更节能的目的,新规范(GB50174—2017)施行以后,会有更多的数据中心的使用较高的水温,此时要更注意室内湿度的控制。对于采用冷冻水的空调设备来说,水温越高,除湿的能力越弱,水温在12℃以上时,数据中心通常采用的空调设备基本没有除湿的能力,所以,整个空调的系统设计上、控制上要作相应调整,如果做不好,湿度就会超标,就会导致IT设备受腐蚀的概率大大增加。

  捷通全方位的发展部署

  数据中心的运行管理的智能化水准亟待提高,肖工主张把人工智能更多的应用到空调控制上去,如果控制得当,良好的节能效果自然水到渠成。当然,这仅仅依靠某一个或几个控制逻辑是办不到的。捷通正在使用人工智能的方法致力于整个数据中心空调系统主要运行参数的优化,在保证数据中心环境参数达到标准和规范要求的同时,使能耗达到最低。目前已应用到国内多个不同地域和气候特征、不同类型的数据中心中,期待经过一段时间的运行后,能够有机会同大家分享相应的成果。

  在行业中,设计与运营维护不能有效结合的现状也是确实存在的。人是最主要的变量,如果运维团队够专业、能充分理解系统并使用熟练,不仅可以充分发挥数据中心系统自身特性,还能使使能耗水准和安全性更上一层楼。捷通经过20年的研究实践和创新,积累了丰富的数据中心运营服务经验,拥有专业的、训练有素运营服务管理团队和服务操作团队。期望今后能够通过专业的运维管理帮助客户提升数据中心的可用性,降低数据中心的能耗,提升客户的价值。

  捷通的服务领域不只涵盖设计、施工、运维,还在技术研发上持续发力。目前,捷通正不断尝试用相对常规和保守的技术达到更高的PUE水准。常规的水侧自然冷却系统在北京周边能达到1.3~1.5的年均PUE值,而捷通能够通过优化系统设计并结合其他技术,实现年均PUE值1.1~1.2左右,达到Tier III到Tier IV的可用性等级,而客户的初期建设成本不会有显著的上升。

  目之所及的未来

  肖工一再强调,空调的节能降耗空间非常巨大,潜能还没被充分挖掘。而国内数据中心暖通空调研究偏保守,设计方案很多时候须依靠厂商,这就造成了厂商的水准很大程度上制约整个数据中心空调系统水准的局面。比如,机房空调冷端温差(空气出口与冷冻水入口之间温差)大约在六摄氏度左右,若有合理的选择并付诸实施,可将温差控制在二摄氏度甚至更低。倘若整个系统的各级温差做到极致,就可以明显延长数据中心的自然冷却时间,从而达到更高的系统效率,这也是捷通降低数据中心空调系统PUE值的主要着力点。

  期待与行业内的设计师一起提高自身的水准。设计师是产品的灵魂浇铸者,一个成熟的设计师必须要有艺术家的素养、工程师的严谨思想、旅行家的丰富阅历、经营者的经营理念。只有设计师内在的修炼提高了,外在的技能提升了,才能做出精品和上品。

  创新元素须增加。每个行业都会对国内外产品进行比较,数据中心的空调系统也不例外。不同于国内以项目为导向的现实,国外的数据中心架构和各系统设计能够更多的体现设计师的意志,他们可以把每个项目做得很透、算得很精、思路也更为开放和新颖。欣喜地看到国内有许多同行正在不懈努力,我们也期待更多的国内数据中心的甲方能够更多的吸取海外的探索精华,增强接纳创新的能力,给国内设计师更多的创新的空间。多一分空间,多一分机会,就会多一分精彩。

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