某政府?dāng)?shù)據(jù)中心機(jī)房改造簡述

文｜上海華東電腦系統(tǒng)工程有限公司 楊 濤

近來全國各種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入大發(fā)展階段，由于技術(shù)革新與環(huán)保節(jié)能的要求，使得原本運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心也需要進(jìn)行改造。本文主要簡述某政府單位數(shù)據(jù)中心改造方案以及改造前后的對比。

改造前，本機(jī)房已經(jīng)運(yùn)行4年左右，機(jī)房裝修及運(yùn)行環(huán)境配置如表1所示，從使用要求來說還可以滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的要求，但系統(tǒng)日常運(yùn)行產(chǎn)生的電費很多，不符合政府提倡的節(jié)能環(huán)保要求，為此業(yè)主方提出改造方案，以減少日常運(yùn)行電費，使得PUE值控制在1.6左右，同時提高機(jī)房運(yùn)行的安全性。

表1 機(jī)房運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)業(yè)主方的要求，從以下幾個方面進(jìn)行改造：機(jī)柜區(qū)域設(shè)置冷池、對UPS供電系統(tǒng)進(jìn)行升級改造、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計改造；同時配合業(yè)主制定日常管理方式，以實現(xiàn)整個機(jī)房的節(jié)能運(yùn)行。

1 機(jī)柜冷池改造

由于項目前期已經(jīng)實現(xiàn)機(jī)柜前門對前門、后門對后門的布局，所以直接在機(jī)柜的頂部布置密封的防火玻璃，在機(jī)柜冷區(qū)安裝通道門實現(xiàn)冷區(qū)的密封；同時在每個機(jī)柜內(nèi)安裝服務(wù)器，在沒有安裝擋風(fēng)板的區(qū)域補(bǔ)裝擋風(fēng)板，實現(xiàn)對冷池的嚴(yán)格封閉；對機(jī)柜電纜、網(wǎng)絡(luò)線纜的進(jìn)出線口進(jìn)行封閉。通過這樣的設(shè)計改造，可以保證精密空調(diào)活動地板下送風(fēng)能夠完全輸送到冷池內(nèi)，并形成一定的正壓，保證冷風(fēng)通過安裝服務(wù)器的機(jī)柜流動到熱區(qū)，保證服務(wù)器散熱的效果，從而提高精密空調(diào)制冷的效率。經(jīng)過此項改造后，精密空調(diào)的運(yùn)行設(shè)置溫度可以從原來的22℃調(diào)高到27℃或28℃左右，制冷效果比改造前要好，如圖1所示。

圖1 冷通道封閉效果圖

2 UPS供電系統(tǒng)改造

本系統(tǒng)原本就采用2N雙總線系統(tǒng)，如圖2所示，但其存在一定的運(yùn)行風(fēng)險，沒有冗余，當(dāng)發(fā)生一路斷電，而另外一路末端電源切換不上時會發(fā)生服務(wù)器斷電故障。

圖2

通過本次改造，我們在UPS輸出配電系統(tǒng)中增加了STS，從而保證機(jī)柜兩路電源始終在工作狀態(tài)；通過本次改造，電氣系統(tǒng)提供了其運(yùn)行的安全性、可靠性，把服務(wù)器斷電的可能降到最低（本系統(tǒng)在UPS輸入端需兩路市電加一路柴油發(fā)電機(jī)電源輸入）。

兩套UPS之間配置一套LBS負(fù)載母線同步控制器，以保證任意一個靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)在STS切換過程中，可以同頻率、同相位跟蹤，保障STS的安全轉(zhuǎn)換。在LBS負(fù)載母線同步控制器的控制管理下，如果因故出現(xiàn)單臺UPS供電故障，具有自動跟蹤控制功能的負(fù)載總線，同步跟蹤控制器和靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，讓另一臺UPS暫時承擔(dān)起全部負(fù)載的供電任務(wù)。在此期間，用戶就可對故障UPS機(jī)組進(jìn)行脫機(jī)檢修。

雙總線系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)的在線維護(hù)、在線擴(kuò)容、在線升級，提供了較大的配電靈活性，滿足了服務(wù)器的雙電源輸入要求，解決了供電回路中的“單點故障”問題，提高了輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯”能力。如圖3所示。

圖3

3 對環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)改造

本系統(tǒng)原來安裝的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可以滿足對精密空調(diào)、UPS、機(jī)房溫濕度等狀況的監(jiān)控，但對能源管理的功能幾乎沒有。通過本次改造，我們在每個區(qū)域的冷、熱通道分別安裝了溫濕度傳感器，在精密空調(diào)靜壓箱、回風(fēng)口均安裝了溫濕度傳感器實現(xiàn)對機(jī)房氣流的全程監(jiān)控，這些監(jiān)控點可以在模擬機(jī)房圖中清晰的看到。同時在UPS輸入柜、輸出柜的總線安裝電量儀，實時監(jiān)控機(jī)房服務(wù)器及UPS的用電量、服務(wù)器的用電量；在精密空調(diào)配電柜、照明及市電插座配電柜安裝電量儀，對其用電情況進(jìn)行實時監(jiān)控。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)添加能源管理模塊，能效統(tǒng)計包括：機(jī)房PUE值統(tǒng)計、能耗查詢。監(jiān)控系統(tǒng)軟件主界面采用3D機(jī)房效果圖，逼真模擬機(jī)房現(xiàn)場各個設(shè)備的實際位置及布局結(jié)構(gòu)。機(jī)房效果圖場景逼真，鼠標(biāo)控制，在圖形環(huán)境中，以窗口和控件的方式構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)。通過對機(jī)房配電柜用電情況的實時采集，可以在監(jiān)控管理平臺實時看到整個機(jī)房的用電情況，并直觀地體現(xiàn)PUE值的變化。

通過本次改造，機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境實現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保的效果；在日常管理的過程中，我們不斷調(diào)整機(jī)房的運(yùn)行方式、提高精密空調(diào)的工作溫度，并完善日常管理制度，最終使機(jī)房的PUE值降到了1.6，為業(yè)主每個月節(jié)省了將近1/3的電費（原來機(jī)房的PUE值在2.5左右）。同時，由于優(yōu)化了整個氣流環(huán)境，使得精密空調(diào)的工作溫度提高了4～5度，而且精密空調(diào)的工作時間比改造前減少了很多，這些都直接延長了精密空調(diào)的使用壽命，對業(yè)主來說還有節(jié)省長期投資的好處。

當(dāng)然，本機(jī)房是在原來基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，也存在一定的不足，如果是新建機(jī)房，并且在業(yè)主方投資允許的情況下，我們可以通過增高地板高度、采用水冷式精密空調(diào)（結(jié)合自然冷卻）、智能燈光控制、設(shè)置機(jī)房微系統(tǒng)監(jiān)控等進(jìn)一步提高機(jī)房的環(huán)保節(jié)能效果。以上為某機(jī)房的實例改造，有不足之處，請批評指正。