应急指挥系统作为政府应对紧急情况的特殊处理机制,是政府协调指挥各部门向公众提供社会紧急救助服务的联合行动平台。常规建制办法是建立应急指挥中心,以“三警合一”的警用紧急报警指挥调度系统为基础,集中地汇集各种事发地的数据、图像、网络、话音等信息,借助大屏幕拼接显示系统形成一个立体网络的、实时可视化的接收、处理指挥平台。为正确协调、指挥与决策发布重要作用,尽可能将重特大事件的损失降低到最低限度。以应急指挥系统为基础的整个公安局应急指挥网络对UPS电源及智能配电系统的设计方案提出了更高的要求,建设一个稳定、可靠的供电运行环境,同时做到技术可靠、经济合理、安全适用就显得尤为重要。
为保证某市公安局应急指挥中心供电系统安全性、可靠性,保证机房网络设备连续、稳定运行,结合中心机房所需UPS容量的需求,考虑负载特性,并遵循安全、节能、环保、易管理的原则,对主要产品功能可靠性、可用性、先进性、扩展性进行详细考评后,采用“双总线模块化UPS+智能配电系统”供电方案,每路分别由两台三进三出500KVA模块化UPS(25KVA功率模块20台)均分供电,共4台,保证负载双电源供电要求。
当双总线模块化UPS系统正常工作时,由2路UPS分别均分负载供电。当其中1路UPS出故障时,该故障UPS通过执行“选择性跳闸”操作而自动脱机,此时,由剩下的1路UPS承担原2路UPS的全部负载,继续为用户提供高质量的电池逆变器供电电源。应用这套方案系统将得到稳定、高效、安全的7×24h不间断电力支持,堪称最新数据中心机房供电系统的典范。
本次宝士达双总线模块化UPS方案成功应用某市公安局应急指挥中心,不仅证明了宝士达在数据中心高端应用领域的领先优势,也彰显了宝士达在电源系统核心应用领域的实力和价值!
在数据中心能耗中,IT设备的能耗居首,其次为制冷能耗;以一个PUE=1.5的数据中心为例,电力系统消耗5%~10%,接近25%~35%是制冷能耗。探索低能耗提升效率,优化TCO成本的绿色节能制冷系统方式是本文探索的重点。
1 数据中心制冷系统节能的界定
数据中心制冷系统的绿色节能,由三个主要的指标来界定和评估:最大化制冷效率、最小化能量传递能耗和系统成本最优。因此对于数据中心制冷系统节能方式将从两个维度进行分析评估,即从热量传递途径横向进行剖析和制冷系统纵向的比对。通过对制冷系统的分解,可以划分为四个级别(见图1):
①从冷却数据中心的IT设备的芯片级别开始,是设备部件级别的冷却级,为第一级;
②IT硬件设备散热到机架,是硬件设备的冷却级,为第二级;
③若干设备组成的机架和机架列散热,是机架和模块级别的冷却级,为第三级;
④机房内部热量被冷却系统传导到室外,完成整个制冷冷却系统的流程,为第四级,主要是纵向的不同类型制冷系统的对比。
这四个级别可以在每个层级进行分析对比,寻找每个级别最佳节能方式。最后,运营管理和能效管控系统是实现这些节能方式发挥效果的重要手段。
2 第一级别制冷系统节能方式:芯片/IT节点设备冷却
(1) 风冷散热片
风冷散热片是最常见的散热器件,一般是导热性能比较好的铝或铜等材料,加工成散热翅片以增加散热面积和效率,通过特殊的介质(通常是导热硅脂)紧贴住发热量很大的芯片,然后再在散热片上固定一个风扇来增加流速,提升换热能力,更快带走热量,从而达到对芯片散热的目的。提升风冷散热的途径是提高散热面积、提高换热系数、提升辐射散热效率、使用散热效率更佳的材料、粘合充分接触保证降低传导热阻等,风冷散热片如图2所示。
风冷散热片的优点是简单实用,且价格低廉。其缺点:
①冷却效率不高,不能完全将CPU发热量散发出去,仅依靠传导和对流容易达到风冷散热器导热极限;
②随着风扇的功率和转速的增大,噪声也随之增大;
③由于风扇是运动部件,较易损坏,对可靠性有一定影响。
(2) 热管散热器(见图3)
热管散热器对比常规的风冷散热片有所改变,在最贴近CPU部分使用高效的热管替代常规金属基座。热管是通过封闭的金属腔体和毛细吸热芯,充分利用了换热工质在热端蒸发后,在冷端冷凝相变(即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热)和热传导原理,使热量快速传导透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力高于同等质量金属达到数量级的级别,而且平板型热管的热温度场均匀,局部换热量大,成为更佳的散热解决方案,当然成本有所增加。
(3) 液冷
液体冷却通常采用特种或特殊处理液体直接或近距离间接换热冷却芯片或者IT整体设备。液体冷却分间接液冷和直接液冷。
间接液冷实质是冷媒与发热元件被导热材料分离,不直接接触,而是通过液冷板、液冷头等高效热传导部件,将被冷却对象的热量传递到冷媒中,冷媒再通过制冷系统实现冷媒的循环和降温。
采用间接冷却的液冷散热系统,对IT设备没有明显改动,仅需将原风冷散热片替换为液冷散热片,成为冷媒换热系统。常规情况下,芯片工作温度为20~60℃区间,可以使用无相变的水(离子水+铜缓蚀剂)或者水氟转换系统进行换热,通过外部冷却水或冷冻水系统实现系统换热。该系统重点在于选择合适的冷媒,并且设计复杂的冷媒管路到达每个机架,为每个IT设备设计无滴漏的快速接头,保证液冷系统支持热插拔,实现维护时不中断整个系统,并避免换热介质流出。流体直通式间接冷却如图4所示。数据中心中较多的循环管路,成了故障维护和水力平衡的难题。 |