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淺談數(shù)據中心基礎設施節(jié)能技術及標準化(二)
先針對數(shù)據中心供電系統(tǒng)的架構進行了簡單的介紹,并針對此架構中應用的節(jié)能技術進行解析。在此基礎上介紹了關于上述節(jié)能技術開展的相關的國內、國際標準化工作的進展情況,以及重要技術點的標準要求解析。為今后的行業(yè)內的研發(fā)、生產以及應用等環(huán)節(jié)提供相應的理論依據。
1 引言
隨著低碳經濟的來臨,國家對節(jié)能減排工作日益重視。2009年12月哥本哈根氣候變化會議上,中國政府承諾到2020年,單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。
隨著新一代移動通信和下一代互聯(lián)網等新技術蓬勃發(fā)展以及視頻、圖像等新業(yè)務新應用帶來數(shù)據業(yè)務快速增長,大規(guī)模數(shù)據中心的建設使得集成度高、能耗大的數(shù)據單架設備大量增加,能源消耗總量呈指數(shù)增長。綠色數(shù)據中心已經成為數(shù)據中心發(fā)展的必然。
眾所周知,空調系統(tǒng)是數(shù)據中心中能耗占比較大系統(tǒng),僅次于IT系統(tǒng)。因此本文將重點闡述數(shù)據中心供電制冷系統(tǒng)中應用的主要節(jié)能技術的原理、應用情況以及其標準化工作進展情況等。
2 數(shù)據中心制冷系統(tǒng)架構及節(jié)能技術
據美國采暖制冷與空調工程師學會(ASHRAE)技術委員會9.9(簡稱TC9.9)統(tǒng)計報告顯示,數(shù)據中心各部分的用電量分布大致如圖1所示。
由圖可見,IT系統(tǒng)、空調系統(tǒng)和供電系統(tǒng)是數(shù)據中心能耗大戶。
本文主要介紹數(shù)據中心制冷系統(tǒng)總體架構,其典型的系統(tǒng)架構如圖2所示。
3 數(shù)據中心制冷系統(tǒng)節(jié)能技術
為了滿足IT設備正常運行環(huán)境條件,數(shù)據中心需配備制冷系統(tǒng)。多個國內國標標準中提出了對數(shù)據中心的環(huán)境條件要求,如在GB/T50174數(shù)據中心設計規(guī)范中提出數(shù)據中心主機房的環(huán)境溫度應保持在18～27℃,允許工作溫度為15～32℃;而在ITU-TL.1300《數(shù)據中心最佳實踐》標準中提出最佳環(huán)境溫度范圍為18～32℃;在YD/T1821標準中提出的大型和超大型數(shù)據中心環(huán)境溫度范圍為18～26℃,中小型數(shù)據中心環(huán)境溫度范圍為15～27℃。在滿足數(shù)據中心環(huán)境條件要求的基礎上,各綠色數(shù)據中心開展了一系列的節(jié)能舉措。
其中,應用比較廣泛的節(jié)能技術有近端制冷技術、氣流組織控制技術、自然冷卻技術和相變材料冷卻技術等。這里將針對上述技術的原理、數(shù)據中心應用情況及相關標準化工作進行詳細的介紹。
(1)近端制冷技術
傳統(tǒng)數(shù)據中心的空調制冷率低,散熱能力有限,無法滿足中高熱密度機柜的散熱需求,容易出現(xiàn)機柜局部過熱的情況,使機柜無法負載過多的服務器設備,從而導致機柜的容積率和機房的空間利用率降低。
金武士蓄電池測試維護手段
一般UPS電源對電池的要求：滿足一定的端電壓；電池應具有在啟動放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定的容量，以保證逆變供電的時間。
1、用萬用表測量電池的端電壓
實踐證明，用萬用表測量UPS電池的浮充端電壓是無法判定舊電池是否已經失效。所以一般要離線或在線測量電池的端電壓，被測電池的端電壓為12V左右（對12V電池而言），最低不能低于10.5V。不足10.5V的電池即為欠壓或已經失效的電池。若這種電池在經過充電或激活充電后端電壓仍達不到12V，即為失效電池。
2、測試UPS電池是否具有啟動瞬間輸出大電流的特性
后備式UPS電源由市電供電向逆變供電的切換時間要求小于7ms,一般設計為4-5ms左右。這就是說，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于4-5ms時間內輸出負載所需的電流。有些失效的電池能夠滿足端電壓和容量的要求，但不能在少于4-5ms內放電電流達到大電流的要求，也是不合格電池。UPS電池瞬間輸出大電流的特性只有在關閉市電才能測試，在不知道電池性能情況下有一定的風險，一般是不進行的。
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3、判別UPS電池的容量
傳統(tǒng)判別UPS蓄電池容量的方法與判別一般蓄電池的方法一樣，將整組蓄電池組脫離通信電源系統(tǒng)并上電阻絲，以八或十小時率恒流放電，然后以最先到達放電終止電壓的某一單體蓄電池的放電時間與電流，來推算其容量。
UPS容量參數(shù)
當您估算出了實際負載，在實際運行UPS時應按照實際額定容量的80%來規(guī)劃。這能夠為高峰操作環(huán)境留出空間，給您安裝副本設備時候能提供相應的容量，允許您從退役的舊有設備中獲得一點點增長。對于規(guī)劃負載有80kW，1.0PF值，額定功率為100kVA/100kW的UPS設備，您如果保持相位平衡在5%以內則足以應付。UPS具有0.9的PF值時，需要更高的額定kVA值;125kVA將提供給您112.5kW的容量，這也會為您提供一些額外的空間。
如果您預見到近期用電會有大幅增長，考慮購置一臺模塊化的UPS設備。有兩種類型可選：一種是整體容量會高于您的需求，但只安裝所需的物理UPS和電池模塊，另一種是系統(tǒng)的總容量較高，但采用固件配置的方式來限制其輸出功率不會高于所需要的數(shù)值。無論哪種方式，只買對的不選貴的，當需要額外的容量時再進行購買。節(jié)省的不僅僅是資本成本。當UPS加載到更高的容量時，它的運行效率也會更高，因此也節(jié)省了電力運營成本。當然，有了2N的冗余UPS，實際上您會以一半的總負載運行每臺UPS，這使得它的容量更為至關重要。其運行效率很低時可低于40%。
最后考慮的是發(fā)電機負載。不同的UPS設計對發(fā)電機呈現(xiàn)出不同的電氣特性。您的電氣工程師或設施電工需要同時檢查UPS和發(fā)電機兩者的特性，以確保在緊急情況下UPS負載突然切換到發(fā)電機時，發(fā)電機不會停止運轉。
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假如金武士蓄電池充不進電
1 、故障現(xiàn)象
首先檢查充電回路的連接是否可靠，檢查連線與插頭接觸是否完好，認真檢查插座和插頭是否有 “ 打火 ” 燒弧現(xiàn)象，有無線路損傷斷線等。
檢查充電器有無損壞，充電參數(shù)是否符合要求：即初期充電電流達到 1.6 -2.5A / 只；最高充電電壓達到 14.8-14.9V/ 只，充電浮充電轉換電流達 0.3 -0.4A / 只，浮充電壓達到 14.0-14.4V/ 只。
查看賽能蓄電池內部是否有干涸現(xiàn)象，即賽能蓄電池是否缺液嚴重。
還應檢查極板是否存在不可逆硫酸鹽化。極板的不可逆硫酸鹽化，可通過充放電測量其端電壓的變化來判定。在充電時，賽能蓄電池的電壓上升特別快，某些單格電壓特別高，超出正常值很多；放電時電壓下降特別快，賽能蓄電池不存電或存電很少。出現(xiàn)上述情況，可判斷賽能蓄電池出現(xiàn)不可逆硫酸鹽化。
2 、故障的檢查和處理
先將充電回路連接牢固，充電器不正常的應更換。干涸的賽能蓄電池應補加純水或 1.050 的硫酸，進行維護充電、放電恢復賽能蓄電池容量。如果發(fā)現(xiàn)有不可逆硫酸鹽化，應進行均衡充電恢復容量。干涸的賽能蓄電池加液后的維護充電，應控制最大電流 1.8A ，充電 10-15 小時，三只賽能蓄電池的電壓均在 13.4V/ 只以上為好。如果賽能蓄電池之間電壓差別超過 0.3V ，說明賽能蓄電池已經出現(xiàn)不同步的不可逆硫酸鹽化。對于發(fā)生不可逆硫酸鹽化的賽能蓄電池，需要更換整組賽能蓄電池或激活賽能蓄電池。
