绿色节能技术市邮政数据中心运用

 绿色节能技术在市邮政数据中心的运用

 按照中国邮政“绿色邮政”建设和山东邮政“降本增效和流程优化”的总体要求,为进一步优化邮政信息网资源配置,有效降低网络运行成本,全面提升全网运维服务质量,积极适应 IT 技术高速发展、应用系统及服务器的集中部署所带来地市级装机需求大量下降的变化,现对地市级机房进行改造建设。但在实际的改建过程当中,数据中心需要从建设成本以及建设环境考量数据中心的具体建设过程,数据中心的建设需要考虑成本投资与能源消耗等多方面,为响应国家节能降耗的环保理念,有效的结合了云计算、计算机等技术,实现了数据的快速部署、弹性扩展与绿色节能。数据中心在改造或新建当中要合理使用绿色节能技术,减少能源的消耗,促进数据中心的发展。

 一、数据中心建设原则

 数据中心的绿色节能技术是最大化的发挥能源效率,使之产生的环境影响最小化。数据中心的改造建设需要投入 IT 设备,以维护数据的运行,这一设备的应用对数据中心改造建设提出较高的水准。当下我国出台了《国家绿色数据中心试点工作方案》,这一方案对数据中心的建设提出了明确的要求与具体的规定,方案明确提出数据中心建 设 要 以 绿 色 节 行 业 曲 线 linkindustryappraisementDOI :10.3969/j.issn.1001-8972.2019.21.011 可替代度影响力可实现度行业关联度真实度能为主导,确保能源的低消耗、减少有害气体的排放;因地制宜的对数据中心的环境等能源利用进行制定;另外数据中心要结合现代化的技术手段去进行管理。

  (一)数据中心改造建设的本质安全

 数据中心的本质安全是对数据中心建筑环境的考量,在对数据中心改造建设前,工作人员要首先根据环境、地势、机房承重等特点对数据中心的选址进行确定,进而在摒除自然环境干扰后对数据中心进行下一步的工作。数据中心的运行需要大量的电力设备作为支撑,因此在数据中心的改造建设过程中要对电力安全进行明确的要求,电力设备要尽量采用安全的用电措施,并配备备用的发电设备以防不时之需。其次对数据中心影响最大的一点为空调系统,空调系统能够使数据中心保持通风状态,并合理、科学控制其内部温度。在数据中心的建筑过程中,地理选址是数据中心建筑的基础,要从地理位置、自然环境、生活环境等多方面考量。

 (二)提高能源的使用率

 随着我国科学技术的不断进步,时代的不断发展,数据已经成为当下各行各业的重要资料,数据的存储与应用不同于传统的纸质文件,数据属于数字信息在存储、使用中需要特殊的设备辅助。数据中心作为企业对数据资源存储的一种方式,数据中心在建设使用过程中需要大量的设备,因此能源消耗大大提高,其数据中心中的各项资源相较于社会同期项目具有较高的能源消耗。我国作为能源消耗大国,随着能源的使用不断增加,现阶段我国提出了能源利用、能源替代等不同形式的减少能源消耗的方法,因此绿色节能技术成为当下企业发展的重点。数据中心在发展中其能源消耗较大,这就要求相关的责任人最大化的提高能源的使用率,降低不必要的能源消耗。目前,PUE 值已

 经成为衡量国际数据中心使用效率的一个指标,PUE 值越接近 1,代表数据中心的能源效率水平越高,这也是绿色网络推动的第二项节能标准。数据中心作为能源消耗较大的行业,在建筑及使用中贯彻绿色节能理念已经成为当下的重点,基于此数据要保障其能源的最大化利用,避免不必要的能源浪费,减少对环境的危害,最大化的减少能源使用、提高能源使用率。

 二、地市级数据中心整体规划设计

 地市级数据中心在初步设计的过程中,整体规划至关重要,在整体规划时需要考虑到各各个专业的可实施性,所有专业的设计人员都参与到整体规划中来,不仅需要从机房改造建设、运行维护、改造升级等各方面考虑,最终的整体规划方案必须经过所有专业的多次协调确定。

 (一)平面布局规划

 布局的规划按照 GB50174-2017《电子信息系统机房设计规范》要求的 B 级机房,并部分参考照 TIA-942 国际标准相关系统的 Tier3+级别,同时考虑了地市级机房的特殊性及特点。机房整体分为主机房区和监控区(含操作)两部分,两区之间采用钢化玻璃隔断隔离,面积共在 80 平方米左右。

 (二)供配电系统设计

 市电动力配电主要用于供给机房动力用电(动力 UPS 系统、精密空调设备、普通照明、排风、维修插座、一般动力等),市电动力配电是由大楼总配电柜馈出的数据中心低压配电柜,采用交流 50HZ,

 380/220V 三相五线电源,TN-S 接地方式,零线和地线分开设置,且零地线之间电压小于 2V。供电可靠性要求地市级数据中心宜引入两路市电电源和一路柴油发电机,条件受限制的地市可引入一路市电电源和一路柴油发电机,在配电柜内实现 ATS 自动切换,并确保供电容量全冗余。

 (三)消防设计

 地市级数据中心主机房采用柜式七氟丙烷消防钢瓶(气体根据主机区容量配置),为无管网气体灭火系统,并设置火灾自动报警系统。监控室配备传统的手提式二氧化碳灭火装置;消防系统更加智能的监测火情,在监测到火情后自动报警并作出紧急制动措施,以及实现消防系统的自动化管理与控制。

 三、地市级数据中心绿色节能技术的应用

 绿色节能技术在数据中心中的应用遵循了环保理念,能够使数据中心的发展更加具有长效性。绿色节能不只是宣传理念,而是要贯彻在数据中心的建设当中,上文中对绿色节能理念进行了论述,下文中结合地市级数据中心改造建设对绿色节能理念的具体实施进行了相关的规划。

 (一)科学选择建筑位置

 数据中心在选址的过程当中要注意自然环境,避免本质性的危险。从位置上来讲,数据中心的建筑选址应当选取交通便利,电力等自然资源相对稳定的地区,从根本上保障数据中心的日常运行情况。从数据设备方面来讲,由于数据中心需要大量的 IT 设备为主导,在数据

 中心选址时应尽量选择网络条件较好的地区,促进数据中心的持续发展。从建筑需求上来讲,选址要尽量避免坡地、洼地等不良地势因素,选择阳光适宜的地带,另外在建筑施工中也要对数据中心建成后的通风情况进行考量,确保数据机房的温湿度与干燥情况。最重要的一点要根据《公共建筑节能设计标准》选择数据中心建筑选址。

 (二)微模块化设计

 1.地市级数据中心微模块化设计

 地市级数据中心机房的建设要依从整体性原则,按照标准化、模块化的设计原则对整体架构进行设计。从数据中心的建设流程上来讲,数据中心的大部分工作是在工厂进行预处理的,即相关服务器的组装等,现场进行的大都是基础设施摆放等工作。预处理包括供配电系统、制冷系统、综合布线系统、智能监控系统(UPS、空调、配电、PDU、温湿度、烟感、漏水)冷热通道、桥架铺设等为一体,实现供配电、空调制冷和监控管理组件的无缝集成,实现智能、高效运行。并在出厂前进行了部分设备联调,到现场后就位组装。对场地装修标准比一般机房场地要求低,场地利用率高,并施工简单、工程量小、建设周期短、扩展性强等优点。

 2.微模块机房 UPS 供配电设计

 根据 B 级数据中心的设计原则,微模块化机房 IT 设备采用 2N 冗余配置,构成 A/B 路供电形势,对双电源的服务器设备进行双路同时供电,对单电源设备通过 STS 静态切换开关供电。模块化设置 6 架至8 架机柜,但机柜容量为 2KW,总用电容量为 20KW,内部设置 1 台

 精密配电综合柜(在综合柜下端安装两台独立机架式 UPS 主机)用于向每架机柜 IT 设备提供热备份双路冗余 UPS 电源,每架机柜内设置PDU 配电未端,连接与综合配电柜 UPS 输出控制开关;模块化内列间空调电源采用机房低压配电柜的一路市电和一路油机电源系统 ATS自动切换供电,确保空调安全用电可靠性。

 3.微模块机房的弱点设计

 微模块机房监控与管理系统主要包括:机房低压配电柜电参数、精密综合柜电参数、空调动力配电柜参数、浪涌保护器 SPD 工作状态、智能 PDU 参数、模块化机柜温湿度、机房温湿度、漏水监测报警、智能照明控制、视频监控、机房门禁、防入侵报警、能源管理、资产管理网络系统等,通过设备的 RS232/RS485/以太网等通信接口和相关通讯协议采集运行数据,实现遥控、遥信、遥调等。在机房监控屏幕方便近智能管理。并同时将数据上传到省数据中心监控服务器,实时在省中心监控大屏显示,有省中心机房监控人员协助监控,解决了地市中心技术人员少问题。

 4.消防报警和联动系统

 微模块机房设有消防检测报警系统,包括烟感、温感、吸气式感烟火灾探测器、智能报警、空调配电系统的消防联动等通过相关设备的通信接口和相关通信协议采集信号传给消防报警控制系统,当出现报警时,机柜前门下方和机柜后门上方应急风扇启动,实现消防检测报警和联动控制功能。

 5.微模块节能

  预制化数据中心的优势众多,例如节能方面,在预制方案中,节能从供电与制冷两大方面着手,其中制冷部分,进行了冷热通道全部封闭,后门及侧板采用内嵌保温层钣金门,防止列间空调的冷量对外散失,也防止机柜内外温差过大产生冷凝水。推荐环境温度 18~27 摄氏度范围内,设定冷通道环境温度值,值设定越高,空调交换效率就越高越节能。在安装服务器设备与设备之间和空闲 U 位都安装挡风盲板、相邻机柜间空隙进行封闭,阻止冷热混合。采用智能能耗管理技术,实时测控电能使用效率(PUE),提高负载设备使用效率,降低PUE 数值;同时通过对风压的实时监控达到智能化调整送风量的目的。智能化设备的使用,能够自动根据需求切换工作模式,相较于传统状态下的恒温送风具有较好的节能优势。

 (三)降低空调能耗

 数据设备在运转时,会产生大量的热量,这也就对数据机房的空调系统提出了新的要求。传统状态下的空调运转会损耗较大的能源,保护符合当下绿色节能的发展理念,因此科学、合理转变降温方式,采用了直流变速 EC 风机、变风量控制、湿膜加湿、氟泵自然冷风空调等技术,以自然通风为主、变频空调为辅的降温手段。以氟泵自然冷风为例,在室外处于高温室时空调采取常规压缩机制冷方式;在室外处于低温时空调无需使用压缩机,在空调转运的前提上,进行室内外的空气互换便可达到降温的目的,此举大大降低了空调耗能;在室内外温度低于室内温度,且空气互换不能满足制冷需求时,需要开启压缩机与节能模块,两者同时交替运转,在一定程度上降低空调能耗,

 提高整机能效,以此达到绿色节能的效果。但自然冷风不适用于夏季,由于夏季室内外普遍高温,可采取变频空调对数据机房的温度进行降低,切实实现节能技术。

 (四)在照明设计中贯彻节能理念

 在地市级数据中心的使用中需要照明设备进行辅助,且照明设备的使用量也比较大,因此在照明设备的设计中也要贯彻节能理念,从根本上杜绝能源损耗现象的出现。在主机区及监控室设计照明度是300Lux,机房内无眩光,眩光限制等级为 I 级。在灯具的选择中,一般要优先考虑高品质、节能环保型的显色光源,且要配备高质量的电子镇流器,功率大于 0.9 所选光源采用节能的 LED 平面灯,通过照明系统中光亮度的减少达到节能的理念,在的采用新型灯具控制方式,声控灯、感应灯形式达到人走灯熄的效果,基于此实现照明设备方面的绿色节能。

 (五)在运营管理中节能

 地市级数据中心在运营过程当中需要结合多项智能设备的使用,例如监控设备、系统后台设备等,在设备运转的过程当中必然会产生能源消耗,像电池的损耗、线路的磨损、空调的运转等都在加剧能源的消耗。基于此在运营管理当中,相关的责任人员要减少设备的使用,对于部分业务停用设备可直接关机管理,减少设备运行数量;运用虚拟化技术,在一台服务器上安全地运行多个应用,将服务器得平均利用率从 15%~20%提高到 80%~90%,耗电量并不增加;对数据中心应用进行优化,体积庞大的软件、无价值得业务软件等进行整理、优化

 空间或是直接卸载,减少服务器的负载;精细的设备维护来提升设备效率,确保设备运行在最高效率水平上,修改 IT 设备得布局和配置,从而达到减少散热要求,以实现对运营管理的节能降耗。运营管理对减负降耗具有重要的调节作用,工作人员要秉持专业性的工作理念执行管理任务。

 (六)其他设备的节能

 数据中心的节能技术不是从单一方面来指代的,而是着眼于整个建筑系统的构建及使用,因此对于其他的设备也要进行绿色节能处理,进而全面保障绿色节能技术的应用。像电力设备、给水设计、空气循环系统等设备的应用也要融合节能技术,尽可能最大限度的满足绿色节能的建筑要求,实现对数据中心的科学化运转,在减少能耗的前提下,使数据中心稳定运行。

 四、结束语

 绿色环保是为减少环境污染、完善设备运行的一种理念。地市级数据中心作为当下占地面积大,设备耗电量大,配电设备严重老化陈旧情况下,针对地市级数据中心进行了整天规划设计,并采用微模块机房设计方案,并从前期的规划到后期的运行都贯彻节能,从能源消耗较大的电力系统、空调系统、照明系统、设备虚拟化技术、设备优化以及智能化管理等方面着手阐述了节能措施。从各方面减少能源的消耗量,提高能源的使用率,结合科学技术对数据中心建筑工程及设备使用进行完善。绿色节能作为我国保护环境、持续发展的重要理念,要不断深入贯彻在生活当中,实现能源使用的最大化。

  作者:杨悦军