¿Cuál es el valor PUE de un centro de datos? Introducción y explicación detallada de la investigación del valor PUE del centro de datos.
Con la integración de alta densidad de equipos de TI en salas de sistemas de información electrónica, la solución del problema de disipación de calor de los equipos y los crecientes problemas de disipación de calor en las salas de computadoras han atraído una gran atención de todos los ámbitos de la vida. Según una investigación, las emisiones de carbono relacionadas con las tecnologías de la información y las telecomunicaciones se han convertido en una de las mayores fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero, lo que genera 860 millones de toneladas de emisiones de carbono al año, y las emisiones en este sector están ganando impulso debido a la demanda mundial de informática, almacenamiento de datos y tecnologías de la comunicación Sigue aumentando rápidamente. Incluso si las personas mejoraran vigorosamente la eficiencia energética de los equipos, las estructuras de las salas de computación y los centros de datos, las emisiones globales de carbono relacionadas con las TI alcanzarán 65.438+54 millones de toneladas para 2020. Por lo tanto, cada vez más personas prestan atención a la construcción de salas de informática ecológicas.
En la actualidad, el valor PUE (Power Usage Efficiency) se ha convertido en un indicador popular internacional para medir el PUE (Power Usage Efficiency) de los centros de datos. El valor PUE es la relación entre toda la energía consumida por el centro de datos y la energía consumida por las cargas de TI. Cuanto más se acerque el valor PUE a 1, más respetuoso con el medio ambiente será el centro de datos. En la actualidad, el valor PUE de las salas de computación de centros de datos extranjeros avanzados suele ser inferior a 2, mientras que el valor PUE de la mayoría de los centros de datos en mi país está entre 2 y 3. Por lo tanto, un consumo de energía de 1 W del equipo principal a nivel de chip en salas de computadoras nacionales dará como resultado un consumo de energía total de 2 a 3 W, mientras que un consumo de energía de 1 W del equipo principal a nivel de chip en salas de computadoras extranjeras solo conducirá a un consumo de energía total de 2 a 3 W. Consumo inferior a 2W.
En la etapa inicial de la construcción, la conservación de energía y la protección del medio ambiente se consideran en el diseño y planificación de la sala de computadoras. Durante el proceso de diseño y planificación, la premisa es cumplir con los requisitos de uso de la sala de computadoras. , Y el valor PUE de la sala de computadoras se utiliza como requisitos de diseño y planificación de la sala de computadoras. El diseño de la sala de ordenadores cumple con los requisitos del usuario en cuanto al valor PUE e ilustra que el diseño de la sala de ordenadores puede satisfacer los requisitos del usuario desde varios aspectos.
Según las estadísticas, la disipación de calor de los centros de datos representa aproximadamente el 40% del consumo total de energía de la sala de ordenadores. El enfriamiento en la sala de computadoras es manejado principalmente por el aire acondicionado en la sala de computadoras, por lo que reducir el consumo de energía del aire acondicionado de la sala de computadoras puede reducir efectivamente el valor PUE de la sala de computadoras.
Debido a que la carga de aire acondicionado de las salas modernas de sistemas de información electrónica proviene principalmente del calor generado por los equipos host de la computadora y los equipos auxiliares externos, de los cuales los equipos principales como servidores, almacenamiento y redes representan el 80% de la disipación de calor del equipo. Por lo tanto, a medida que la densidad de integración de servidores continúa aumentando, el área de equipo del gabinete del servidor se ha convertido en el área principal de la isla de calor en la sala de computadoras. La densidad térmica de los equipos de servidores está aumentando. El sistema de aire acondicionado con suministro de aire debajo de la sala de computadoras utiliza el espacio debajo del piso elevado antiestático como caja de presión estática de suministro de aire del sistema de aire acondicionado. La unidad de aire acondicionado suministra aire desde el piso de ventilación para calentar cargas como gabinetes y. equipo. Pero los gabinetes de alta densidad están expuestos desde la salida de aire del piso en la parte frontal del gabinete. Cuando el aire acondicionado se envía al centro del gabinete, el servidor lo absorbe por completo. Por lo tanto, no hay suficiente energía de refrigeración en la parte superior del gabinete, lo que provocará que el equipo en la parte superior del gabinete no funcione normalmente.
En la actualidad, la disipación de calor máxima de las cargas de servidores en las salas de ordenadores ha aumentado a más de 20 KW por gabinete en los últimos años. En las condiciones ideales de suministro de aire del sistema de aire acondicionado de precisión de la sala de máquinas con ventilador de piso original, la capacidad de enfriamiento máxima por unidad de área de la sala de máquinas es 4KW/㎡ (el volumen de suministro de aire de la unidad de aire acondicionado equipada con un En consecuencia, una mayor capacidad de refrigeración aumenta y la presión del suministro de aire es suficiente para volar el suelo), ya no pueden satisfacer sus necesidades.
Resuelto el problema anterior. En el diseño de la sala de computadoras, se aumentó la altura del piso electrostático, se aumentó la tasa de ventilación de la salida del piso y se cerró el pasillo frío del gabinete. También se puede solucionar combinando el suministro de aire desde el conducto de aire y el suministro de aire debajo del suelo con refrigeración.
La capacidad de enfriamiento del aire acondicionado de la sala de computadoras no se desperdicia y su uso efectivo puede mejorar en gran medida la tasa de utilización del aire acondicionado. El funcionamiento del aire acondicionado también puede ahorrar energía con la premisa de enfriar la sala de ordenadores. Mediante una serie de optimizaciones del sistema de aire acondicionado, se puede reducir el valor PUE de toda la sala de ordenadores.
Sin embargo, el consumo eléctrico del propio aire acondicionado es el más importante. Por lo tanto, resolver el coste de electricidad del propio aire acondicionado y reducir el consumo de energía del aire acondicionado es clave. El modo de refrigeración tradicional enfriado por aire es el modo de funcionamiento que consume más energía en la sala de ordenadores. En los grandes IDC, ahora se utilizan básicamente sistemas de aire acondicionado para salas de ordenadores refrigerados por agua, lo que ahorra aproximadamente un 20% de energía que los sistemas refrigerados por aire.
Sin embargo, podemos utilizar una nueva tecnología de aire acondicionado que ahorra más de un 30% de energía que los aires acondicionados refrigerados por agua (acondicionadores de aire no eléctricos).
Los aires acondicionados no eléctricos son comúnmente conocidos como aires acondicionados de bromuro de litio, refrigeradores de absorción, aires acondicionados de gas, etc. Su principio de funcionamiento es utilizar gas natural, gas urbano, calor residual de generación de energía, calor residual industrial, aguas residuales industriales, energía solar, biogás, etc. para generar energía térmica por encima de 80°C como energía, y utilizar bromuro de litio como refrigerante para Intercambio de calor, reduciendo así la temperatura del agua circulante del aire acondicionado, para lograr el propósito de refrigeración. ¿Pero qué? ¿No eléctrico? Solo el enfriamiento del aire acondicionado en sí no usa electricidad directamente, pero las unidades traseras que apoyan el funcionamiento del aire acondicionado, como ventiladores, bombas de agua, torres de enfriamiento, etc., requieren electricidad.
Sin embargo, en comparación con el uso directo de refrigeración y calefacción eléctrica, los aires acondicionados no eléctricos consumen muy poca energía. Entonces, lo que esta tecnología no eléctrica significa es que no podemos dejar de usar electricidad, pero podemos ahorrar mucho electricidad.
Principio de refrigeración del aire acondicionado no eléctrico: se realiza mediante el uso de una solución de bromuro de litio, es decir, cuando la solución de bromuro de litio se calienta debido a su diferente punto de ebullición y absorción de agua, el agua evaporada fluye hacia adentro. El evaporador absorbe calor y luego el vapor se condensa y se combina nuevamente con el evaporador. Se mezcla bromuro de litio para formar una solución. En estos procesos, la fuente de calor se calienta y luego el extremo que necesita enfriarse se enfría mediante evaporación. El calor condensado se enfría a través de la torre de enfriamiento exterior o se envía a la calefacción interior. De esta forma se consigue el enfriamiento térmico.
La denominada tecnología no eléctrica es el principio de depender directamente de la energía térmica para la refrigeración. Tradicionalmente, para lograr el efecto de enfriamiento, los acondicionadores de aire eléctricos deben convertir la energía térmica en energía mecánica, la energía mecánica en energía eléctrica, la energía eléctrica en energía mecánica y, finalmente, en energía fría. Durante estos cinco procesos de conversión de energía se emite una cierta cantidad de dióxido de carbono. Entonces, en teoría, los acondicionadores de aire no eléctricos no solo ahorran energía, sino que también reducen efectivamente cuatro veces las emisiones de carbono durante el proceso de aire acondicionado y refrigeración.
A través de la última tecnología, podemos controlar la proporción del consumo de energía del aire acondicionado en el consumo de energía total de toda la sala de ordenadores hasta aproximadamente el 15%. De esta forma, el valor PUE de toda la sala de ordenadores se puede controlar por debajo de 2.
El suministro de energía UPS en el centro de datos representa aproximadamente el 5% del consumo total de energía en la sala de computadoras. La potencia del UPS en sí representa aproximadamente el 7% del UPS. Y cuanto mayor sea el nivel de construcción de la sala de ordenadores, más UPS se necesitarán. Por ejemplo, una sala de computadoras de clase C estándar nacional equipada con un 400KVAUPS puede cumplir con los requisitos. La carga de esta sala de computadoras no ha cambiado, pero el grado ha cambiado de Clase C a Clase A. Sin embargo, el UPS cambiará de un 400 KVA a cuatro de 400 KVA. Por lo tanto, también es muy importante solucionar el consumo de energía del UPS. Si la calidad del suministro eléctrico en la sala de ordenadores es buena, el SAI puede funcionar en modo de espera. Normalmente, la red eléctrica que funciona suministra energía directamente a la carga a través del bypass del UPS, y el UPS está en modo de espera. Después de cortar la alimentación principal, se convertirá directamente al modo de suministro de energía de batería UPS. Esto ahorra todo el consumo de energía del UPS.
Por último, el PUE es un factor multiplicador mayor que 1, sin importar cómo cambie. La forma más eficaz es lograr el mejor efecto de ahorro de energía y reducir el consumo de energía de los equipos de TI, como los servidores. Por ejemplo, un equipo de TI de 1 W requiere un consumo de energía total de 1,6 W. Cuando el consumo de energía del equipo del servidor cae a 0,8, el consumo de energía total del centro de datos cae inmediatamente a 1,6 = 1,28. Los equipos de TI disminuyeron en un 0,2 y el consumo total de energía disminuyó en un 0,32. Este es el efecto multiplicador.