云数据中心节能技术研究.pptx
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1、,云数据中心节能技术研究,目录,1.数据中心用能现状及问题2.数据中心排热过程分析3.数据中心能效评价指标及节能途径4.数据中心节能技术应用案例5.结论与展望,1.1 数据中心,数据中心用能现状及问题,数据中心是一类特殊建筑,用来集中放置和管理各类IT设备(如服务器、交换机、高性能计算机、工作站等)及其配套设施(电源、照明、空调等),以实现对大量数据的存储、运算、通信、网络服务等功能,为不同需求的用户提供实时高效的信息处理服务。,数据中心结构和功能示意图,数据中心内部服务器机架,1.1 数据中心,数据中心用能现状及问题,不同类型的数据中心,由造纸厂改造的芬兰谷歌数据中心,俄勒冈州谷歌数据中心冷
2、却塔水蒸汽,布法罗地区Yahoo数据中心,呼和浩特中国移动数据中心,1.2 数据中心能耗现状,数据中心用能现状及问题,世界数据中心耗电量分析1,我国数据中心耗电量分析1,数据中心能耗高:单位面积发热密度高,全年连续运行预计到2020年,全球信息技术相关的碳排放量将达到15.4亿吨2,占全球总碳排放量5%,已经成为温室气体排放的重大来源之一。2015年我国数据中心耗电量逼近1000亿度3。,数据来源:1 ICTresearch;2 信息产业如何减少碳排放;3 中国数据中心能效研究报告,1.3 数据中心的建设及扩张趋势,数据中心用能现状及问题,发展趋势数据机房投资年增长率25%耗电量年增长率10%
3、15%服务器功率增长,散热密度急剧增加,1,1 ASHRAE TC 9.9.数据处理环境热指南.杨国荣,陈巍,王振华,译.2版.北京:中国建筑工业出版社,2010.,1.4 数据中心能耗结构,数据中心用能现状及问题,能耗构成主要能耗:信息设备、空调系统其他能耗:电源系统、照明等,辅助设备能耗高信息设备(43%)空调系统(47%)、供电系统(8%)辅助设备所占比例过高,1.5 数据中心能效指标,数据中心用能现状及问题,PUE=数据中心年总耗电量/信息设备年耗电量,北京市数据中心机房PUE情况,国内 大部分数据机房PUE2.0 有少量PUE在1.70附近的大型数据机房国外 欧美国家相当数量的机房P
4、UE2.0 先进的机房PUE1.70 Google的机房(类型特殊)PUE1.20,1.6 数据中心空调系统现状及问题,数据中心用能现状及问题,目录,1.数据中心用能现状及问题2.数据中心排热过程分析3.数据中心能效评价指标及节能途径4.数据中心节能技术应用案例5.结论与展望,2.1 数据中心排热本质,数据中心排热过程分析,典型机房传热过程,2.1 数据中心排热本质,数据中心排热过程分析,1、换热过程本质分析,2、换热温差本质分析,当前冷却方式温差消耗大,传热本质,2.1 数据中心排热本质,数据中心排热过程分析,通过循环于室内外之间的工质,实现芯片与室外冷源的换热,来实现利用自然冷源排热根本目
5、标:维持芯片表面温度不超过给定温度稳定地排出芯片产生的热量对于确定的排热系统,TR XQ T:芯片表面温度冷源温度 R:系统等效热阻 Q:要求的排热量,2.1 数据中心排热本质,数据中心排热过程分析,TR XQ【驱动温差=热阻X排热量】当芯片温度室外冷源温度 T时,可以用室外冷源排热当芯片温度室外冷源温度 T时,需要运行制冷机,提供不足的T,以满足排热要求T 越小,可以利用自然冷源的时间越长;在必须启动冷机时,要求冷机提供的T 也越小,从而冷机功耗小怎样减少T?或者是怎样降低排热系统的等效热阻R?是充分用好自然冷源的关键,2.2 数据中心热量采集过程,数据中心排热过程分析,典型架空地板送风方式
6、,冷通道温度分布,热通道温度分布,机柜局部温度分布,2.2 数据中心热量采集过程,数据中心排热过程分析,传统数据中心散热形式,运行时间长(全年不间断供冷)送风参数相对稳定高显热潜热比(显热负荷与潜热负荷之比通常大于0.95)大风量,小焓差模式耗电量大气流组织复杂,传统集中式送回风方式存在的弊端,2.3 冷源过程,数据中心排热过程分析,选择合适的冷源形式风冷:干球温度 蒸发冷却:湿球温度 间接蒸发冷却:露点温度,风冷(冷源为室外干球温度),蒸发式冷却(冷源接近室外湿球温度),间接蒸发式冷却(冷源接近室外露点温度),目录,1.数据中心用能现状及问题2.数据中心排热过程分析3.数据中心能效评价指标及
7、节能途径4.数据中心节能技术应用案例5.结论与展望,3.1 数据中心能效评价指标,数据中心能效评价指标及节能途径,气候类型、制冷形式影响数据中心制冷系统能耗IT负荷率、规模、安全等级影响数据中心整体能耗,各影响因素带来的数据中心能效差异如何评价?,3.1 数据中心能效评价指标,数据中心能效评价指标及节能途径,GB 50178-1993建筑气候区划标准,能效如何比较?规模不同安全等级不同气候类型不同制冷形式不同,解决方案将各因素对PUE的影响进行精细化考量分析不同条件给各个分系统带来的PUE变化将条件变化对各分系统的影响叠加后,作用于整体的基准PUE,3.1 数据中心能效评价指标,数据中心能效评
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