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互联网数据中心制冷如何“智”冷? 间接蒸发冷却助力碳中和

   日期:2021-07-19     来源:中国IDC圈    浏览:599    评论:0    
自 1996年“Internet Data Center”概念被提出以来,我国IDC行业从无到有,先后经过PC门户网站、移动互联网、云计算阶段,互联网数据中心(以下简称“数据中心”)特性也随之不断演进,“简单机房+粗糙运营”不复存在,“专业设备+规范运维”的传统数据中心也逐渐无法满足当前需求。

当前,数据中心已成为经济社会不可或缺的关键基础设施,互联网新兴技术和创新业务日新月异,云计算应用落地进程加快,数据资源存储、计算和应用需求大幅提升,同时,各地陆续出台能耗限制政策,国家提出“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标……诸多因素影响下,数据中心的承载和需求已今非昔比。

新需求 • 新制冷

数据中心是数字社会的基石,L1层则是整个数据中心的基石,从能源、环境、设施、安防等层面为数据中心提供基础支撑,也承接数据中心提出的新需求。

/ 需求一:快速交付 /

数据中心投资高,成本收回周期长,早一天投运就能早一天盈利。而传统数据中心建设模式TTM将近两年,周期过长,同时基础设施难以匹配IT设备的三年一迭代的演进趋势。因此,L1层需要满足快速交付、高效扩展的需求。

/ 需求二:绿色节能 /

数据中心OPEX(运营支出)中,电费占比超过一半,为降低成本,数据中心不断探索节能降耗新措施。近年来地方能耗审批趋严,国家“双碳“目标和未来监管制度逐步完善,成为数据中心进一步降低PUE、减少能源消耗的新动力。

/ 需求三:智能运维 /

数据中心的人才需求持续大于供应,运维人力短缺。随着数据中心规模越来越大,运维管理日益复杂化,人工运维难度大、效率低,还带来了更多安全隐患——Uptime Institute 对历史数据安全事故的统计显示,“70%的数据中心故障都是人为引起的”。因此,数据中心需要更简单智能的运维手段。

/ 需求四:安全可靠 /

数据中心服务器单机柜功率和密度不断提高,产生的热量随之激增,一旦制冷系统出现故障,机房会在更短时间内超过极限温度,使机器宕机或损坏,带来巨大损失。不断变化的是功率密度,不变的是数据中心核心要求——安全。

需求驱动进步。数据中心发展至今,L1层一直随之演进。

以制冷系统为例,面对数据中心更高功率、更高密度的发展趋势,设备厂商们在制冷方式、制冷效率上展开探索创新,成果斐然:曾经以房间为单位的空调制冷演变为近端制冷,间接蒸发冷却、液冷、等新冷却技术涌现,制冷效率越来越高,PUE值越来越低。

数据中心“新宠”• 间接蒸发冷却

当厂商们的创新成果应用到数据中心,综合成本、适用程度、运维难度,都是重要影响因素。譬如液冷技术虽然降温快、能耗低,但客户对可靠性和能耗成本节约存疑,给应用推广带来挑战。

相比之下,间接蒸发冷却技术采用空气-空气间接式换热,利用外部环境的较低温度空气带走数据中心内部产生的热量,气象适宜时还可以利用水的蒸发来帮助散热。在隔绝室内外空气前提下,降低机房温度,大幅增加利用自然冷却的时间。

得益于安全高效、显著节能的特性,间接蒸发冷却的接受程度更高,正在成为数据中心制冷方式的新选择。

在间接蒸发冷却领域,先后有多个企业投入生产研发,华为可谓其中的佼佼者。近日ICTresearch发布的《2020-2021年中国数据中心蒸发冷却空调产品市场报告》显示,华为间接蒸发冷却解决方案以34.5%的市场份额,稳居中国市场第一。赛迪顾问《2020-2021年中国机房空调市场研究年度报告》也指出,2020 年,华为间接蒸发冷却解决方案问鼎中国市场。

华为在2019年首次发布FusionCol间接蒸发冷却解决方案,2020年发布优化升级的2.0方案,在极短时间内,获得来自数据中心等客户的广泛应用和认可,原因何在?

/ 原因一:极简架构 /

华为间接蒸发冷却解决方案采用模块化架构的一体化产品设计,集装箱整体架构内置DX补冷系统,各部件在工厂预制集成,在现场可以快速安装,相比传统冷冻水系统减少了大量的管路施工及调试工作,帮助数据中心缩短TTM可达50%,实现业务尽快上线。

/ 原因二:绿色节能 /

解决方案充分发挥间接蒸发冷却的特点,根据一年中的外界温度不同,按需切换干模式、喷淋模式和混合制冷模式,最大化的利用自然冷源,减少压缩机的工作时间,将4次换热过程简化为1次,减少热量损失,有效降低制冷能耗,进而降低数据中心OPEX。同时采用iCooling智能调优技术,通过对制冷系统的各项数据进行收集、清洗,应用神经元网络深度学习算法,进行数据建模和推理,实时给出最佳的调优方案,实现PUE最优。

/ 原因三:智能运维 /

由于采用极简设计,华为间接蒸发冷却解决方案不需要专业的暖通工程师进行维护,向导式调测,支持故障自检,运维简单。在数据中心运营时,传统冷却系统调优、参数优化对运维人员能力水平要求极高。华为的iCooling智能调优技术,通过对制冷系统的各项数据进行收集、清洗,应用神经元网络深度学习算法,进行数据建模和推理,可以实时给出最佳的调优方案,让普通运维人员达到“老师傅”水平。

/ 原因四:前瞻安全 /

人工运维只能对故障“亡羊补牢”,无法做到见微知著,无法发现潜在问题。华为间接蒸发冷却解决方案借助各类图像、声音、振动等智能传感器,匹配AI智能算法,实现间接蒸发冷却系统全自动巡检及故障预测。

可以看出,华为的间接蒸发冷却解决方案凭借技术创新和产品表现,满足了当前数据中心诸多新需求,实现极简、绿色、智能、安全。也正是凭借此类种种创新技术的不断迭代,华为持续助力构筑面向未来的互联网数据中心基础设施。

价值与潜力 • 助力碳中和

由于占用面积大、远端制冷效果差,部分数据中心对间接蒸发冷却产品“望而却步”。华为间接蒸发冷却解决方案则解决了这些“后顾之忧”:通过采用高效高分子换热芯、自研高效EC风机、高效直流变频涡旋压缩机等器件的应用,并在控制上进行部件级协同调优的手段,将制冷密度做至最高,来降低间接蒸发冷却产品的占地面积;同时,为间接蒸发冷却系统量身打造EC风机,相较传统EC风机能达到更高效率,更高风量,在全范围内风量可提升30%~55%,以此来解决远端制冷效果差的问题。

必须指出,间接蒸发冷却并非适合所有数据中心,在高温高湿区域,由于可获取的自然冷源较少,使用间接蒸发冷却解决方案的节能效果受限。

所处区域年平均温度低于25℃、海拔低于4000m的数据中心,才是间接蒸发冷却的适用对象。例如山东临沂经济技术开发区大数据中心,由于采用华为间接蒸发冷却方案,该项目从开始土建施工到试运营仅用时4个多月,工期较传统水冷系统节省50%以上,建成后的数据中心高效制冷,PUE从1.41降低至1.25(同地域数据中心平均PUE为1.45),年省电费四百多万。

面对碳达峰、碳中和这一国家长期目标,已经有互联网企业行动起来,腾讯、百度先后发布集团碳中和规划,绿色环保、节能降耗的数据中心均在规划中占据重要篇幅。

可以预见,在我国双碳进程中,绿色节能的数据中心将受到更多互联网公司青睐,极简、绿色、智能、安全的间接蒸发冷却产品,将迎来更大市场。 
 
标签: 互联网 华为 数据

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