站长之家- 传媒 2021-10-08T14:45:24 +08:00

“限电”升级,看有孚网络云计算数据中心如何低碳转型

从 9 月初开始,江苏省就开始进行严格的“能耗双控”,随后广东省开始限电,迅速扩散到东北、广西、浙江等地。

在国家“双碳”战略的背景下,所有产业都在以降碳为目标积极努力,作为 “能耗大户”的数据中心产业也不例外。今年 5 月,工信部等四部门联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》的通知中指出,随着各行业数字化转型升级进度加快,迫切需要推动数据中心合理布局、供需平衡、绿色集约和互联互通,构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,促进数据要素流通应用,实现数据中心绿色高质量发展。

数据中心作为高载能产业,能源成本在整个 10 年生命周期的运营总成本中比例超过一半。因此,降低能耗,脱碳转型不仅是响应国家号召,体现企业社会责任感,也是数据中心自身的迫切需求。

要实现数据中心绿色高质量发展,首先要明确节能减排是一项长期的、具有丰富内涵的系统工程,包括优化数据中心能源和碳使用及排放,实施低碳节能技术与方案,制定并实施低碳管理战略等几大方向。

创新技术结合自然条件,实现节能目标

在优化能源实施低碳节能技术方面,传统节能手段已经无法有效满足常态化的效率要求,所幸,重点创新技术为数据中心节能提供了新的方向。

目前绿色数据中心创新技术有几个方向:一是采用新的冷却系统及节能方案,降低数据中心能耗;二是采用新能源技术,从源头降低数据中心碳排放;三是热与电相结合循环应用;四是扩大可再生能源的利用。

从有孚网络自身建设部署的经验来看,建设绿色数据中心应该充分考虑区域自然条件,综合利用自然冷源,强风弱水,辅以新型制冷、供配电技术、预配置/模块化和AI运维等技术的使用,逐步提高数据中心分步部署能力,实现数字化、智能化、绿色化。

比如有孚网络北京永丰云计算数据中心就充分考虑到了北京市水资源不充裕的情况,选择了在北京工况条件下节能效果优秀的热管节能系统与空调系统相结合的方案。

热管技术是 1963 年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件,它充分利用了热传导原理与制冷介质的快速热传递性质,透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

除导热能力强外,北京永丰云计算数据中心采用的热管技术创新方案还具有零能耗、利用自然冷源替代空调制冷、节省水资源、有效降低噪音等优势。

首先,热管换热系统的工作原理是利用循环工质的气液相变来传递热量,通过特殊的管路联接,将蒸发段和冷凝段分离开来。室内机中的工质在机房内吸热蒸发变为气态,经过气管流入冷凝器,并在冷凝器内放热冷凝为液态,然后通过液管回到室内机继续吸热蒸发。热管换热系统的好处是热量传输属于无源运行,无运动部件,零能耗且故障率极低,整个过程几乎用不到电力,大大降低了数据中心的电能消耗。

其次,在运行时间上,热管节能系统也存在着较大的优势,热管换热系统的全年运行模式分为三种:冷机制冷模式、部分自然冷却模式、完全自然冷却模式。采用热管节能技术的主要原因是因为北京存在着冬季较长、气温较低等特性,能够用自然冷源替代空调制冷正常运作 4 个月,全年自然冷源与冷机交替工作时间为 3 个月,能够很好地发挥节能效果。

热管技术以前被广泛应用在航天、军工等行业,自从被引入散热器制造行业,人们改变了传统散热器的设计思路,摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式,采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机,同样可以得到满意效果,使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决。

在制冷系统中采用热管节能技术在国内相对使用较少,北京永丰云计算数据中心采用该技术后取得了卓越效果。传统的水冷式IDC数据中心耗水量的理论值为2.083L/kwh,而北京永丰云计算数据中心是采用风冷散热的闭式水冷系统,耗水量的理论值为0.129L/kwh,全年只有在5℃~25℃的温度区间需要耗水。风冷螺杆机在室外气温高于35℃开启高压微雾降温,蒸发效果好,节水性能高,全年节水超过 12 万吨。

智能运维开启低碳管理

除采用创新技术结合自然条件外,在数据中心的日常运维中引入智能运维概念,可以提高资源利用率,合理调度资源,实现运行中的节能降耗。

有孚网络秉持“数据中心是一个整体,节能从源头开始”理念,以建设绿色低碳、节能环保数据中心为目标,积极采用数十项先进技术和设备选型、实践,从IT、电气、动力系统、制冷系统、微模块技术等方面采用多项绿色节能技术,赋予低碳数据中心更丰富的内涵,其中多项IDC节能技术专利获得行业认可,在保证高可靠性的同时显著提升了运营能效。

比如为解决环保系统建设中算力方面的痛点,依托于自建的数据中心,有孚专有云能够提供比传统架构提高数十倍的计算性能。同时结合有孚AI 和大数据应用,全面支持多种GPU应用程序、深度学习框架。既能实现较高的计算处理性能,又在能效比、内存支持,以及CPU本身的架构上具有较大优势,挖掘数据背后的价值,真正实现环保智能化。

在运维方面, 20 年来,有孚网络坚持高研发投入,引领云计算和数据中心赋能创新,以AI技术赋能探索智慧化数据中心运营,以综合能源技术应用赋能碳减排先行标杆,通过基于AI的数据分析和挖掘,可以提前预测服务器、交换机以及SSD故障,减少数据中心的宕机风险。并且通过引入深度学习,实现数据中心自动节能。采用人工智能建模分析、预测数据中心资源利用率,结合虚拟机迁移功能,根据业务需求合理地调度数据中心资源,挖掘节能潜力。

最后,在数据中心基础设施层面,通过采集和分析监测点的温湿度和空气流动模型,自动调节制冷设备和配电设备的输出,使能源获得更高效的利用。

为实现我国2060 年碳中和目标,数据中心亟需提高效率,扩大可再生能源的使用范围,创新研发节能减碳技术,加强碳中和管理制度和体系建设。近些年来,有孚网络形成的全生命链管理模式为此项系统工程构建了实践基础,综合设计、规划、建设、运营等环节、一体化部署更能发挥数据中心集群阶乘化降耗效应,实现精准降耗。


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