高效節(jié)能新技術(shù)在超大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的研究及其應(yīng)用

鄭 鋒, 連 懌, 韓 穎, 朱 健, 盛偉偉

(1.上海信業(yè)智能科技股份有限公司, 上海 201203;2.上海信得天達(dá)云計(jì)算科技有限公司, 上海 201800)

0 引 言

我國力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。數(shù)據(jù)中心能源消耗量巨大且能源利用效率低,節(jié)能降耗成為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的熱點(diǎn)問題。上海市政府提出IDC建設(shè)指導(dǎo)意見,新建IDC限制PUE<1.3。本文主要介紹末端空調(diào)形式的節(jié)能技術(shù)、主機(jī)側(cè)冷機(jī)節(jié)能技術(shù)、自然冷卻節(jié)能技術(shù)、集成冷凍站節(jié)能技術(shù)、AI群控系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)在上海市嘉定區(qū)外岡物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)園建造的超大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[1-3]。

1 項(xiàng)目概況

上海市嘉定區(qū)外岡鎮(zhèn)外岡物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)園內(nèi)由1#機(jī)房、2#機(jī)房及過街樓組成,兩棟機(jī)房樓皆為地上3層(局部4層),無地下室,總建筑面積47 589.8 m2。兩棟機(jī)房樓層高相同,1F高10 m,2F高7 m,3F高6 m,總建筑高度23.950 m(室外地坪至女兒墻高度)。

項(xiàng)目園區(qū)2棟機(jī)房樓可提供裝機(jī)容量6 kW機(jī)架6 000個(gè),將對(duì)嘉定區(qū)云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、移動(dòng)端視頻服務(wù)業(yè)務(wù)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及滿足社會(huì)各類對(duì)數(shù)據(jù)通信的需求有著積極和重要的意義。

上海嘉定外岡物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)園效果如圖1所示。

圖1 上海嘉定外岡物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)智能產(chǎn)業(yè)園效果

嘉定區(qū)地處北亞熱帶北緣,為東南季風(fēng)盛行地區(qū),四季分明,氣候溫和,雨量充沛,光溫適中,日照充足。年均溫15.7 ℃,1月均溫2.5 ℃,7月均溫28 ℃;年均降雨量1 077.6 mm,雨日130.2 d;年均日照2 114.8 h,年均太陽輻射總量

114.5 千卡/cm2;年均無霜日數(shù)223 d。

2 末端空調(diào)節(jié)能技術(shù)

機(jī)房空調(diào)的任務(wù)是在一定的傳熱驅(qū)動(dòng)溫差下,將IT設(shè)備散熱量從室內(nèi)送到室外。早期機(jī)房中的IT設(shè)備散熱量不高,采用冷機(jī)供冷即可滿足散熱要求,隨著近年來高熱密度數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)和冷機(jī)能耗的增加,利用自然冷源為機(jī)房供冷的自然冷卻技術(shù)開始出現(xiàn)并逐漸發(fā)展成熟,因此,逐漸發(fā)展出了兩種不同的機(jī)房冷卻方式:機(jī)械制冷和自然冷卻。

大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的機(jī)械制冷采用冷機(jī)集中供冷方式,包括室內(nèi)末端換熱和主機(jī)側(cè)換熱兩個(gè)環(huán)節(jié)。機(jī)房機(jī)械制冷換熱流程圖如圖2所示。

圖2 機(jī)房機(jī)械制冷換熱流程圖

很大一部分空調(diào)制冷量都由于氣流組織的不合理而被浪費(fèi)掉了,機(jī)房中普遍存在局部過熱及冷熱氣流相混合的問題,這兩種現(xiàn)象都極大地降低了制冷效率,此兩種現(xiàn)象在房間級(jí)制冷尤為突顯,依靠房間級(jí)制冷已不能有效地對(duì)信得天達(dá)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心6 K負(fù)荷機(jī)柜起作用。

行間級(jí)制冷:在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用背景的促進(jìn)下,數(shù)據(jù)中心迎來了一個(gè)新的建設(shè)高潮,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心部署緩慢、密度小、很難擴(kuò)展,且“牽一發(fā)而動(dòng)全身”,人們逐漸認(rèn)識(shí)到集中制冷的弊端和按需制冷的必要性,此階段典型的制冷節(jié)能技術(shù)就是行間級(jí)制冷空調(diào)應(yīng)用。在行間級(jí)制冷架構(gòu)中,其氣流通路比房間級(jí)制冷架構(gòu)短,且制冷對(duì)象更為明確。此外,其氣流可預(yù)測(cè)性較好,機(jī)房空調(diào)的全部額定制冷量均可得到利用,并可以實(shí)現(xiàn)更高密度的布局,行間空調(diào)通過內(nèi)部風(fēng)機(jī)將封閉通道中的熱空氣輸送至表冷盤管,實(shí)現(xiàn)冷卻降溫,IT設(shè)備根據(jù)自身需求將低溫的冷通道空氣引入,通過服務(wù)器風(fēng)扇排至封閉的熱通道中,實(shí)現(xiàn)水平方向的空氣循環(huán)。行間級(jí)空調(diào)系統(tǒng)因靠近負(fù)荷中心,輸送冷空氣至負(fù)荷中心的距離減小,設(shè)備維持制冷循環(huán)所需的能耗比傳統(tǒng)方式少。

機(jī)柜級(jí)制冷:機(jī)柜的氣流組織遵循冷熱通道原則且為等風(fēng)程設(shè)計(jì),低溫冷空氣經(jīng)DHU風(fēng)機(jī)加壓,由地板送出對(duì)服務(wù)器散熱冷卻,溫度升高后,高溫空氣從服務(wù)器排出由封閉熱通道回到DHU表冷器,進(jìn)行冷卻降溫,依此循環(huán)。

服務(wù)器機(jī)架為特殊定制機(jī)柜——定向冷卻機(jī)柜(DCC),DCC正面為敞開式,采用地板下送風(fēng)(由下向上),整個(gè)機(jī)房作為冷池,DCC背面為封閉式熱通道。每臺(tái)DCC對(duì)應(yīng)一臺(tái)分布式空氣處理單元(DHU)。DHU氣流組織原理圖如圖3所示。

圖3 DHU氣流組織原理圖

2.1 末端空調(diào)(機(jī)柜級(jí))制冷工作原理及氣流組織

(1) 由于末端空調(diào)直接在機(jī)柜底下,送回風(fēng)程最短,風(fēng)阻最小,送風(fēng)過程冷損失小,風(fēng)機(jī)功耗低。

(2) 根據(jù)單柜負(fù)載設(shè)計(jì)表冷器,風(fēng)-水換熱溫差降低至2～3 ℃(正常精密空調(diào)或列間空調(diào)風(fēng)水換熱溫差6～8 ℃),在相同送風(fēng)的情況下,相比可提高供水溫度4 ℃,有利于自然冷源利用時(shí)間增加。

(3) 同程風(fēng)道設(shè)計(jì),機(jī)柜底部至頂部的送回風(fēng)阻一致,機(jī)柜上下送風(fēng)溫差低于1 ℃,無熱島效應(yīng)。

(4) 熱通道封閉,通過每個(gè)機(jī)柜底下的風(fēng)機(jī)精確控制回風(fēng)溫度,控制顆粒度做到柜級(jí)控制,無負(fù)載或低負(fù)載機(jī)柜,風(fēng)機(jī)功率消耗越低,整體精確控制,挖掘更大節(jié)能空間。

2.2 末端空調(diào)20%裕量設(shè)計(jì)

與機(jī)柜一對(duì)一配置,每臺(tái)空調(diào)按20%裕量設(shè)計(jì),整個(gè)主機(jī)房作為冷池,熱通道通過機(jī)柜后門封閉,當(dāng)機(jī)柜對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)故障時(shí),控制系統(tǒng)控制機(jī)柜后窗彈開并報(bào)警,與之相鄰的空調(diào)輸出冷量增加用以補(bǔ)充故障風(fēng)機(jī)冷量。末端空調(diào)20%裕量設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示。

圖4 末端空調(diào)20%裕量設(shè)計(jì)原理圖

每臺(tái)空調(diào)配置無源能量平衡閥,根據(jù)單柜IT負(fù)荷調(diào)節(jié)水量。

2.3 房間級(jí)制冷、行間級(jí)制冷、機(jī)柜級(jí)制冷三種方式的性能對(duì)比

與房間級(jí)或行間級(jí)制冷架構(gòu)相比,機(jī)柜級(jí)制冷的氣流路徑更短且定義更為準(zhǔn)確,使得氣流完全不受任何設(shè)施變動(dòng)或機(jī)房約束條件的影響,機(jī)房全部額定制冷量均可得到充分利用,并可實(shí)現(xiàn)最高的負(fù)載密度。

嘉定外岡超大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心是按A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),冷通道和機(jī)柜送風(fēng)溫度為18～27 ℃,在滿足此溫度情況下,盡可能提高冷凍水溫度,有利于自然冷源時(shí)間的增加,從而減少機(jī)械制冷時(shí)間。通常情況下的機(jī)房專用空調(diào)設(shè)計(jì)換熱溫差為6 ℃,如果能將換熱溫差減少一半,控制在3 ℃以內(nèi),那冷凍水溫度可以相應(yīng)的提高至21 ℃。DHU換熱原理圖如圖5所示。

圖5 DHU換熱原理圖

末端空調(diào)制冷性能比較如圖6所示。

圖6 末端空調(diào)制冷性能比較

通過以上三種末端空調(diào)形式性能對(duì)比,本案末端選型為機(jī)柜級(jí)冷卻方式。 每臺(tái)空調(diào)配置無源能量平衡閥,根據(jù)單柜IT負(fù)荷調(diào)節(jié)水量。

3 自然冷源節(jié)能技術(shù)

數(shù)據(jù)中心冷源系統(tǒng)的任務(wù)是提供一定的傳熱溫差,將IT設(shè)備散發(fā)的熱量從室內(nèi)搬運(yùn)到室外。

數(shù)據(jù)中心冷源系統(tǒng)按照其冷凝方式可分為風(fēng)冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。從冷源來源上可分為機(jī)械制冷系統(tǒng)和自然冷源系統(tǒng),一般,水冷系統(tǒng)COP大于風(fēng)冷系統(tǒng)COP,自然冷源系統(tǒng)的能耗低于機(jī)械制冷系統(tǒng)的能耗,本項(xiàng)目地點(diǎn)在上海嘉定,根據(jù)氣候條件,本案冷源系統(tǒng)采用集中式的機(jī)械制冷和自然冷源制冷的水冷系統(tǒng),又稱雙冷源系統(tǒng)。

3.1 自然冷源工作原理及組成

自然冷源在數(shù)據(jù)中心主機(jī)側(cè)的應(yīng)用指的是在冬季和春秋過度季節(jié)時(shí),采用冷卻塔加板換的水側(cè)自然冷卻方式,通過板換讓冷卻水直接給冷凍水降溫,制冷機(jī)組不開壓縮機(jī),利用室外的免費(fèi)自然冷源制冷,來冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的冷凍水,從而大大節(jié)約了壓縮機(jī)的功耗,達(dá)到了降低PUE的效果。冷卻塔加板換的水側(cè)自然冷源工作原理圖如圖7所示。

圖7 冷卻塔加板換的水側(cè)自然冷源工作原理圖

采用高溫冷凍水設(shè)計(jì),可顯著提升自然冷卻應(yīng)用時(shí)間,也能降低冷機(jī)制冷功耗。

根據(jù)本次暖通設(shè)計(jì)工藝,充分利用自然冷源,在滿足數(shù)據(jù)機(jī)房18～27 ℃送風(fēng)溫度前提下,盡可能提高空調(diào)冷凍水溫度,設(shè)計(jì)工況為18/24 ℃供回水,22 ℃送風(fēng),實(shí)際運(yùn)行過程,根據(jù)IT負(fù)載情況以及機(jī)房送風(fēng)溫度情況調(diào)整供水溫度。比如調(diào)整送風(fēng)溫度為25 ℃時(shí),冷凍水溫度可調(diào)整為21 ℃。

設(shè)計(jì)工況:滿足18 ℃冷凍供水溫度,室外環(huán)境濕球溫度低于13 ℃時(shí),可直接采用板式換熱器與冷卻塔自然散熱;運(yùn)行工況:當(dāng)滿足21 ℃冷凍供水溫度,室外環(huán)境濕球溫度低于16 ℃時(shí),即可直接采用板式換熱器與冷卻塔自然散熱。冷卻塔+板換+DHU換熱原理圖如圖8所示。

圖8 冷卻塔+板換+DHU換熱原理圖

3.2 延長自然冷源時(shí)間的相關(guān)因素

要降低數(shù)據(jù)中心PUE,應(yīng)最大化采用自然冷源的時(shí)間。 自然冷卻切換濕球溫度等于冷凍水供水溫度與板換換熱溫差和冷卻塔冷幅高之差。因此,若想提升自然冷卻時(shí)間,在選型階段上要考慮以下三個(gè)因素。

(1) 提升冷凍水設(shè)計(jì)溫度,可顯著提升自然冷卻時(shí)間,也能降低冷機(jī)制冷功耗。

(2) 選擇低冷幅高冷卻塔,降低冷卻水出水溫度與濕球溫度的溫差,但低冷幅高的選型也會(huì)增大冷卻塔的體積和投資。

(3) 降低板換換熱溫差,板換換熱溫差由2 ℃降低至1 ℃,投資將增加1倍。

上海全年外環(huán)境濕球溫度如圖9所示。

圖9 上海全年外環(huán)境濕球溫度

為此全年自然冷卻時(shí)間可達(dá)約166 d(4 000 h),為降低PUE做出很重要的貢獻(xiàn)。

根據(jù)圖9可知,上海全年外環(huán)境濕球溫度低于13 ℃總時(shí)長為4 025 h,低于16 ℃總時(shí)長為4 793 h。

由此,可以看出采用以上自然冷源的工藝,完全可以達(dá)標(biāo)上海規(guī)定的新建IDC使用的自然冷源時(shí)間大于3 000 h標(biāo)準(zhǔn)。

4 冷源節(jié)能技術(shù)

4.1 冷源配置

研究對(duì)象為2#機(jī)房樓,共布置3 000個(gè)機(jī)架,平均單機(jī)架6 kW,同時(shí)使用系數(shù)0.8,機(jī)房設(shè)備發(fā)熱量約為16 200 kW,考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷及電力電池室、變配電室并結(jié)果系統(tǒng)損失等冷負(fù)荷因素,2#機(jī)房樓空調(diào)冷負(fù)荷如下:機(jī)柜3 000個(gè),單機(jī)柜功耗6 kW,IT設(shè)備發(fā)熱量14 411 kW,機(jī)房設(shè)備發(fā)熱1 800 kW,圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷1 620 kW,其他負(fù)荷1 620 kW,空調(diào)總冷負(fù)荷19 420 kW。

根據(jù)本案需求,選用磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)制冷量1 400RT(4 900 kW),功率587 kW,冷凍水溫18 ℃供水,24 ℃回水,冷卻水溫32～38 ℃。磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)如圖10所示。

圖10 磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)

4.2 數(shù)據(jù)中心冷水機(jī)組選型設(shè)計(jì)考慮以下幾個(gè)因素

(1) 磁懸浮離心機(jī)在提供制冷效率上是數(shù)據(jù)中心制冷的首選,其壓縮機(jī)采用先進(jìn)的磁懸浮和直流變頻技術(shù),減小了摩擦阻力,克服了傳統(tǒng)離心式水冷機(jī)組的喘振缺點(diǎn),同時(shí)采用磁懸浮可變壓縮比的特性,使得主機(jī)在低壓比工作時(shí)大大提高了機(jī)組的性能。

(2) 采用水冷機(jī)組高溫冷凍水供水的設(shè)計(jì),降低冷機(jī)制冷功耗。

(3) 工作在冷凍水溫18 ℃供水,24 ℃回水,冷卻水溫32～38 ℃,磁懸浮變頻式水冷機(jī)組COP(能效比)是8.3;傳統(tǒng)離心式水冷機(jī)組COP是6.5左右;傳統(tǒng)風(fēng)冷機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組COP是3左右;磁懸浮變頻式水冷機(jī)組其COP值明顯高于其他冷水機(jī)組,節(jié)能效應(yīng)顯著。

(4) 選擇集成式冷凍站設(shè)計(jì)(集成式冷凍站：是將中央空調(diào)的機(jī)房設(shè)備,包括冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、定壓補(bǔ)水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、管道閥門及控制系統(tǒng)等設(shè)備系統(tǒng)化、智能化、集成化,在工廠預(yù)制生產(chǎn)從而形成一個(gè)完整的產(chǎn)品),可提高冷凍站制冷效率,達(dá)到冷源使用高效節(jié)能目標(biāo)。

5 集成冷凍站節(jié)能技術(shù)

項(xiàng)目擬建空調(diào)工藝制冷機(jī)房,采用集裝箱形式于2#樓東北側(cè)室外。

5.1 冷凍站配置

依據(jù)計(jì)算結(jié)果,結(jié)合冷源的冗余備份遵循N+X(N≤10)的備份原則,每座冷站配置6臺(tái)(4主2備)的磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)組。集裝箱形式冷凍站布置如圖11所示。

圖11 集裝箱形式冷凍站布置

冷源部分主要設(shè)備配置如表1所示。

表1 冷源部分主要設(shè)備配置

5.2 傳統(tǒng)IDC冷凍站存在的問題

IDC暖通空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍站由一個(gè)多設(shè)備構(gòu)成,需要聯(lián)合協(xié)調(diào)運(yùn)行而體現(xiàn)綜合性能的有機(jī)整體,本質(zhì)上是一個(gè)系統(tǒng)工程。目前,國內(nèi)IDC冷凍站存在問題:冷站占用IDC建筑物內(nèi)面積,無法提高單位面積收益率;冷凍機(jī)房內(nèi)設(shè)備獨(dú)立招標(biāo),獨(dú)立施工,整體協(xié)調(diào)性差;建造周期長,管道處理無法完全保證水質(zhì)。

5.3 集中式冷凍機(jī)房優(yōu)點(diǎn)

采購對(duì)象從一個(gè)個(gè)單體產(chǎn)品到單一集成產(chǎn)品;從工程項(xiàng)目到系統(tǒng)產(chǎn)品;從現(xiàn)場(chǎng)施工到工廠預(yù)制生產(chǎn);從項(xiàng)目單設(shè)備控制到系統(tǒng)集成優(yōu)化控制。集中式冷凍機(jī)房優(yōu)點(diǎn)如下。

(1) 效率高,機(jī)房制冷效率提升20%左右。

(2) 安裝成本低,安裝成本節(jié)約30%以上。

(3) 可靠性強(qiáng),全部組件(水機(jī)/水泵)出廠前測(cè)試。

(4) 節(jié)約空間。

(5) 降低安裝風(fēng)險(xiǎn),減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工程量。

(6) 可移動(dòng)性及可再利用性好。

(7) 一站式服務(wù),單一供貨商。

(8) 自動(dòng)化控制。

5.4 集成冷凍站的效率

集中式冷凍機(jī)房是以高效節(jié)能為核心,對(duì)各相關(guān)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,通過工廠預(yù)制,模塊運(yùn)輸,現(xiàn)場(chǎng)拼裝的機(jī)電一體化系統(tǒng)解決方案。

5.5 集成冷凍站BIM設(shè)計(jì)步驟

(1) 從建模到管綜優(yōu)化,到出施工深化指導(dǎo)圖,找到最優(yōu)化的箱體尺寸、設(shè)備管道布置。

(2) 計(jì)算并優(yōu)化管道局部阻力、沿程阻力。確認(rèn)箱體內(nèi)水系統(tǒng)阻力。

(3) 管綜優(yōu)化:通過初期的模型建立,對(duì)管道合理的空間布局進(jìn)行優(yōu)化,具體包括(所有管道共管共架,使支架的安裝最經(jīng)濟(jì)性,考慮管道間的間距、檢修空間,達(dá)到最大凈高,所有設(shè)備需要建族,跟原型一模一樣,并且參數(shù)化)。最后標(biāo)注、定位、出施工深化指導(dǎo)圖。

集成冷凍站BIM設(shè)計(jì)效果圖如圖12所示。

圖12 集成冷凍站BIM設(shè)計(jì)效果圖

6 數(shù)據(jù)中心AI群控系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

6.1 AI群控系統(tǒng)智慧運(yùn)行功能

AI的核心是機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),其是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑,是專門研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為,以獲取新的知識(shí)或技能,重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能。在制冷模式切換前,是否滿足切換條件需要進(jìn)行多參數(shù)判斷,而判斷的依據(jù)便是各設(shè)備性能參數(shù)知識(shí)表。

通過機(jī)器學(xué)習(xí),將采集的冷卻塔、板式換熱器等相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行云端存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)清洗、處理,形成精準(zhǔn)的知識(shí)表數(shù)據(jù),記錄主機(jī)在不同負(fù)荷率、不同兩器溫差下的COP數(shù)據(jù),當(dāng)數(shù)據(jù)累計(jì)越多,數(shù)據(jù)的精度越高,對(duì)空調(diào)群控系統(tǒng)的控制提供了更有利的依據(jù),同時(shí)對(duì)空調(diào)運(yùn)維管理人員帶來的管理幫助越大。

6.2 AI群控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、三層設(shè)備結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制的設(shè)備監(jiān)控理念。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和集中監(jiān)控級(jí)(二層結(jié)構(gòu),采用C/S結(jié)構(gòu))。

集中監(jiān)控級(jí)為一級(jí)網(wǎng)絡(luò),主要是實(shí)現(xiàn)管理層和控制層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,通過六類四對(duì)UTP電纜實(shí)現(xiàn)物理連接,網(wǎng)絡(luò)通信速率不低于100 Mbps,采用TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議?，F(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)為二級(jí)網(wǎng)絡(luò),主要是實(shí)現(xiàn)控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,通過總線實(shí)現(xiàn)連接,采用Modbus RTU標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。同時(shí),中央空調(diào)群控系統(tǒng)能夠向大樓動(dòng)環(huán)系統(tǒng)開放通信接口,其通信速率不低于100 Mbps,能支持Modbus RTU、Modbus TCP等多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。

6臺(tái)AI裝置通電后即刻自動(dòng)組群,根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要,6臺(tái)AI裝置將會(huì)組成一個(gè)獨(dú)立的制冷群。群內(nèi)每個(gè)AI都是對(duì)等的個(gè)體,通過以太網(wǎng)形成一個(gè)無中心對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),群內(nèi)的AI裝置通過群會(huì)話語言來協(xié)同工作,包括分享自身數(shù)據(jù)、建立共同控制目標(biāo)、協(xié)商決策完成指令、協(xié)商決策完成失效代償。無中心網(wǎng)絡(luò)大幅度提高了系統(tǒng)的可靠性和供冷保障率,是空調(diào)機(jī)房全天候無人值守的技術(shù)核心。(每個(gè)AI獨(dú)立控制1個(gè)制冷單元模組,每個(gè)制冷單元模組具備完整的獨(dú)立啟停、聯(lián)動(dòng)、供冷單元。各個(gè)供冷單元之間供冷沒有耦合性,均獨(dú)立自主。每個(gè)供冷單元模組控制1臺(tái)制冷主機(jī)、1臺(tái)冷凍水泵、1臺(tái)冷卻水泵、1組冷卻塔,采集其控制設(shè)備的自身傳感器。從數(shù)據(jù)采集到控制獨(dú)立且完整。)

6.3 AI群控系統(tǒng)架構(gòu)

群控系統(tǒng)架構(gòu)如圖13所示。

圖13 群控系統(tǒng)架構(gòu)

7 結(jié) 語

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析,從規(guī)劃設(shè)計(jì)上對(duì)水冷數(shù)據(jù)中心節(jié)能手段進(jìn)行了設(shè)備選型,為水冷超大型數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗提供了新的技術(shù)路線,機(jī)柜級(jí)(DHU)制冷節(jié)能技術(shù)方案,在上海已獲批的18個(gè)項(xiàng)目之一得以實(shí)施應(yīng)用,PUE設(shè)計(jì)值為1.281,預(yù)計(jì)今年底交付使用。