数据中心能效案例及节能运行

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2019036

Abstract

Abstract:

PUE value is the key indicator of energy efficiency in data center.Through the comparative analysis of refrigeration efficiency,cooling efficiency,energy conversion efficiency and energy transmission efficiency,the reasons for difference in PUE between two data center cases were found.Three measures on the strategy of energy-saving operation of data center were put forward,as to control the number of refrigerators,to reduce the temperature of cooling water and to raise the temperature of chilled water.Some inspirations on energy saving in the construction and operation of the data center were raised.

Key words: PUE, energy efficiency, infrastructure, energy saving strategy

CLC Number:

TP393

Jieliang LOU. Data center energy efficiency case and energy saving operation[J]. Telecommunications Science, 2019, 35(2): 95-104.

Figures/Tables 21

References 5

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基础设施设备	单台设备规格	数量	备注
变压器	2 500 kVA	8	成对，互为备用
油机	2 000 kW	5
制冷主机	800冷吨	共6台，每2台冷机组成1个独立冷源，3个冷源用2备1	离心变频控制，冷源一、冷源二分别供冷区域一、区域二，冷源三可供冷区域一和区域二
冷冻泵/冷却泵/冷却塔		4主2备/4主2备/6台	变频控制

月份	机楼总用电量/kW·h	机楼总功率/kW	服务器用电量/kW·h	服务器用电功率/kW	机楼平均PUE	平均气温/℃
1月	4 554 689	6 326	3 609 401	5 013	1.262	7.5
2 月	4 746 577	6 592	3 664 101	5 089	1.295	7.5
3 月	4 287 052	5 954	3 315 649	4 605	1.293	11.0
4 月	4 641 619	6 446	3 578 638	4 970	1.297	18 .0
5 月	4 639 236	6 443	3 506 020	4 869	1.323	22.8
6 月	5 108 207	7 094	3 930 300	5 458	1.300	24.5
7 月	4 868 556	6 761	3 605 462	5 007	1.350	32.5
8 月	5 250 540	7 292	3 825 635	5 313	1.373	30.5
9 月	5 062 284	7 030	3 772 552	5 239	1.342	25.5
10 月	4 774 281	6 630	3 651 601	5 071	1.307	19.5
11 月	4 743 216	6 587	3 662 755	5 087	1.295	14.2
12 月	4 858 240	6 747	3 811 706	5 294	1.275	7.9
全年	57 534 497	—	43 933 820	—	1.310

序号	用电设备	1月	2月	3月	4月	5月	6月
1	服务器	1.000	1 .000	1.000	1.000	1.000	1.000
2	冷源	0.143	0.152	0.183	0.173	0.190	0.193
2.1	制冷主机及辅助设备	0.104	0.117	0.148	0.140	0.150	0.145
2.2	冷冻泵	0.019	0.018	0.019	0.017	0.020	0.020
2.3	冷却泵	0.012	0.011	0.011	0.010	0.011	0.013
2.4	冷却塔	0.008	0.006	0.005	0.006	0.009	0.015
3	240 V直流设备	0.034	0.034	0.034	0.034	0.034	0.034
4	列间空调	0.034	0.034	0.034	0.034	0.034	0.034
5	变压器损耗	0.022	0.026	0.025	0.028	0.020	0.018
6	照明线损等杂项	0.030	0.050	0.018	0.028	0.046	0.021

序号	用电设备	7月	8月	9月	10月	11月	12月	全年
1	服务器	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1 .000
2	冷源	0.248	0.262	0.234	0.200	0.167	0.150	0.191
2.1	制冷主机及辅助设备	0.198	0.201	0.170	0.146	0.128	0.114	0.147
2.2	冷冻泵	0.020	0.022	0.022	0.021	0.018	0.017	0.019
2.3	冷却泵	0.017	0.019	0.019	0.019	0.016	0.015	0.014
2.4	冷却塔	0.013	0.020	0.023	0.014	0.005	0.004	0.011
3	240 V直流设备	0.033	0.034	0.034	0.034	0.034	0.034	0.034
4	列间空调	0.033	0.033	0.033	0.033	0.033	0.033	0.034
5	变压器损耗	0.017	0.025	0.026	0.026	0.024	0.022	0.023
6	照明线损等杂项	0.020	0.020	0.016	0.015	0.037	0.035	0.028

基础设施设备	单台设备规格	数量	备注
变压器	2 500 kVA/2 000 kVA	2台/8台	成对，互为备用
油机	1 800 kW	6台
制冷主机	1 200冷吨	2主1备，组成一个冷源	离心变频控制
冷冻泵/冷却泵/冷却塔		2主1备/2主1备/8台	定频控制
UPS	400 kVA	44台
机房空调		66主8备

Data center energy efficiency case and energy saving operation

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数据中心	1月	2月	3月	4月	5月	6月
A数据中心	1.262	1.295	1.293	1.297	1.323	1.300
B数据中心	1.520	1.519	1.523	1.538	1.573	1.564

冷源用电设备	A数据中心	B数据中心
制冷主机	0.147	0.222
冷冻泵	0.019	0.031
冷却泵	0.014	0.022
冷却塔	0.011	0.006
冷源总计	0.191	0.281

数据中心	制冷主机	冷冻水出水温度	冷冻泵/冷却泵/冷却塔	板式换热器开启情况
A数据中心	一级能效设备	9℃	变频控制	设备维修，全年只开启近150 h
B数据中心	二级能效设备	9℃	定频控制	换热量过小，全年只开启200 h

数据中心	服务器供电方式	不间断电源安装位置	不间断电源实测效率	不间断电源对PUE贡献
A数据中心	一路240 V直流，一路市电直供，互为冗余备份	模块化单元内	93%	0.034
B数据中心	双路UPS供电，互为冗余备份	电力室集中安装	88%	0.117

数据中心	末端空调安装位置	空调风机控制方式	气流组织及特点	空调对PUE贡献
A数据中心	列间空调安装在模块化单元内	EC风机，变频控制	冷池内列间送风，气流循环路径短，不受限开孔地板，能量就近转移	0.034
B数据中心	空调集中安装在数据机房两侧	EC风机，变频控制	架空地板下送风至冷池，送风距离长，地板下存在气流紊流，且地板不密封，送风效率低	0.105

基础设施	冷源	240 V直流设备	列间空调	变压器	照明线损杂项
用电占比	61.6%	11.0%	11.0%	7.4%	9%

冷源设备	制冷主机	冷冻泵	冷却泵	冷却塔
用电占比	77.0%	9.9%	7.3%	5.8%

月份	开启制冷主机台数	制冷主机总输入电功率/kW	总制冷量/kW	单台制冷主机负载率	冷却水进/出水温度/℃	冷冻水出/回水温度/℃	单台制冷主机EER
1月	1	377	2 800	80%	19.8/25.6	9.0/14.4	7.43
11月	2	471	2 940	43%	19.9/23.5	9.0/12.8	6.24

时间	开启制冷主机台数	冷源一总用电/kW·h	冷源一制冷量/kW	制冷主机用电功率/kW	制冷主机EER	冷冻水进/出水温度/℃
3月17—23日	1	74 256	2 590	358	7.23	9.0/13.2
3月24—30日	1	78 140	2 620	389	6.74	8.0/12.8

[1]	Yueyu JIANG, Haoxin CHENG, Kang WANG, Wenjun DAI, Xiaoyu LIU. Design method of energy efficiency optimization in PLC-RF wireless transmission networks [J]. Telecommunications Science, 2023, 39(4): 111-119.
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月份	机楼总用电量/kW·h	机楼总功率/kW	服务器用电量/kW·h	服务器用电功率/kW	机楼平均PUE
1 月	4 884 375	6 783	3 212 643	4 462	1.520
2月	4 925 745	6 841	3 242 685	4 503	1.519
3月	4 693 367	6 518	3 082 655	4 281	1.523
4月	5 228 326	7 261	3 400 439	4 722	1.538
5月	5 032 815	6 990	3 199 561	4 443	1.573
6月	5 266 356	7 314	3 366 601	4 675	1.564
7月	5 006 836	6 953	3 156 563	4 384	1.586
8月	5 432 717	7 545	3 366 042	4 675	1.614
9月	5 284 888	7 340	3 450 096	4 791	1.532
10月	5 093 168	7 073	3 316 602	4 606	1.536
11月	5 251 915	7 294	3 453 631	4 796	1.521
12月	5 221 247	7 251	3 449 074	4 790	1.514
全年	61 321 755		39 696 592		1.545

月份	开启制冷主机台数	制冷主机总输入电功率/kW	总制冷量/kW	单台制冷主机负载率	冷却水进/出水温度/℃	冷冻水进/出水温度/℃	单台制冷主机EER	冷源系统
2月	1	338	2 430	63%	20.4/26.2	9.0/13.5	7.19	冷源一
7月	2	608	3 320	60%	30.1/34.0	9.0/13.0	5.46	冷源二