¿Qué es el valor PUE del centro de datos? Detalles de introducción a la investigación del valor PUE del centro de datos
Con la integración de equipos de TI de alta densidad en salas de sistemas de información electrónica, el problema del aumento de la disipación de calor de los equipos y la disipación de calor de las salas de computadoras ha comenzado a recibir una gran atención por parte de todos los ámbitos de la vida. Según las encuestas, 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, causando 860 millones de toneladas de emisiones de carbono al año, y el impulso de las emisiones en esta área sigue creciendo con la demanda global de informática. , almacenamiento de datos y comunicaciones. La demanda de tecnología está aumentando rápidamente. Incluso con esfuerzos significativos para mejorar 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 la TI alcanzarán los 1,54 mil 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 (PowerUsageEffectiveness) se ha convertido en un indicador relativamente común en el mundo para medir la eficiencia del uso de energía de los centros de datos. Cuanto más cercano esté el valor PUE a 1, más ecológico 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 nacionales 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 generará un consumo de energía general de 2 a 3 W, mientras que un consumo de energía de 1 W de equipos principales a nivel de chip en salas de computadoras extranjeras solo generará un consumo de energía general de 2 a 3 W. Consumo inferior a 2W.
El diseño y la planificación iniciales de la construcción de la sala de ordenadores tienen en cuenta la conservación de energía y la protección del medio ambiente. Durante el proceso de diseño y planificación, la premisa es cumplir con los requisitos de uso de la sala de ordenadores y el valor PUE. de la sala de computadoras se utiliza como requisitos de diseño y planificación de la sala de computadoras. Los requisitos del usuario para PUE valoran que el diseño de la sala de computadoras cumpla, y se explica desde varios aspectos que el diseño de la sala de computadoras cumple con los requisitos del usuario.
Según las estadísticas, la refrigeración del centro de datos representa aproximadamente el 40% del consumo total de energía de la sala de ordenadores. El enfriamiento de la sala de computadoras es el principal responsable del aire acondicionado de 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.
Dado que la carga de aire acondicionado de las salas modernas de sistemas de información electrónica proviene principalmente de la disipación de calor de los equipos host de la computadora y los equipos auxiliares externos, la disipación de calor de los equipos principales, como servidores, almacenamiento y redes, representa 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 sigue aumentando. El sistema de aire acondicionado con suministro de aire debajo de la sala de computadoras utiliza el espacio del piso móvil 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 equipos. Pero las salidas de aire de los gabinetes de alta densidad provienen del piso frente al gabinete. Cuando el aire frío se envía al centro del gabinete, el servidor lo ha absorbido por completo. Por lo tanto, si no hay suficiente capacidad de enfriamiento en la parte superior del gabinete, el equipo en la parte superior del gabinete no podrá funcionar normalmente.
Hoy en día, 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. El área ideal de la unidad de aire acondicionado del sistema de aire acondicionado de precisión de la sala de máquinas con ventilador subterráneo original está bajo la condición de que la capacidad de enfriamiento máxima de la sala de máquinas sea 4KW/㎡ (el volumen de aire de la unidad de aire acondicionado con una mayor capacidad de enfriamiento también aumentará en consecuencia, y la presión del viento es suficiente para hacer volar el piso al piso), ya no puede satisfacer sus necesidades.
Solución a los problemas anteriores. Al diseñar la altura del piso electrostático en la sala de computadoras, aumente la tasa de ventilación de la salida de aire del piso y cierre el pasillo frío del gabinete. También puede utilizar el suministro de aire por conductos y el suministro de aire subterráneo combinados con refrigeración para resolver el problema.
El aire acondicionado de la sala de ordenadores no se desperdicia y el uso eficaz del aire acondicionado puede mejorar en gran medida la tasa de utilización. Con la premisa de enfriar la sala de computadoras, el funcionamiento del aire acondicionado también puede ahorrar energía. 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, la clave para resolver el costo de energía del aire acondicionado es reducir el consumo de energía del aire acondicionado. La refrigeración tradicional enfriada por aire en la sala de ordenadores es el modo de funcionamiento que consume más energía. Hoy en día, los sistemas de aire acondicionado refrigerados por agua se utilizan básicamente en grandes IDC, lo que ahorra alrededor de un 20% de energía que los sistemas refrigerados por aire.
Sin embargo, también podemos utilizar nueva tecnología de aire acondicionado en aparatos de aire acondicionado refrigerados por agua, que pueden ahorrar más del 30% de energía que los sistemas de aire acondicionado en aparatos de aire acondicionado refrigerados por agua (acondicionadores de aire no eléctricos).
Los aires acondicionados no eléctricos se conocen comúnmente como aires acondicionados de bromuro de litio, enfriadores de absorción, aires acondicionados de gas, etc. Su principio de funcionamiento es utilizar gas natural, gas ciudad, calor residual de generación de energía, calor residual industrial. , aguas residuales industriales, energía solar, biogás, etc., cualquier cosa que pueda Genera energía térmica por encima de 80 ℃ para generar energía y utiliza bromuro de litio como refrigerante para el intercambio de calor, reduciendo así la temperatura del agua en circulación del aire acondicionado para lograr el propósito de enfriamiento; pero no es eléctrico. Es solo que el aire acondicionado en sí no usa electricidad directamente para enfriar, pero apoya el funcionamiento de las unidades de aire acondicionado postinstaladas, como ventiladores, bombas de agua, torres de enfriamiento, etc., todos requieren energía.
Sin embargo, en comparación con el uso directo de electricidad para refrigeración y calefacción, los aires acondicionados no eléctricos consumen muy poca energía. Entonces, esta tecnología no eléctrica significa que no podemos eliminar completamente la electricidad, pero podemos lograr ahorros significativos.
El principio de refrigeración de los acondicionadores de aire no eléctricos: se realiza mediante el uso de una solución de bromuro de litio, es decir, agua y bromuro de litio. Debido a los diferentes puntos de ebullición y absorción de agua, cuando se calienta la solución de bromuro de litio. , el agua se evapora. El agua evaporada fluye hacia el evaporador para evaporarse y absorber calor, y luego el vapor se condensa y se mezcla nuevamente con bromuro de litio para formar una solución. En estos procesos, la fuente de calor se calienta, y luego el extremo a enfriar se enfría mediante evaporación, y el calor condensado se enfría a través de una torre de enfriamiento exterior o se envía al interior para generar calor, etc. Esto logra enfriar con calor.
La denominada tecnología no eléctrica es el principio de refrigeración directa mediante calor. En el sentido tradicional, 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, luego la energía eléctrica nuevamente en energía mecánica y finalmente en energía fría. Se emitirá dióxido de carbono durante estos cinco procesos de conversión de energía. Por lo tanto, en teoría, los acondicionadores de aire no eléctricos no solo ahorran energía, sino que también reducen efectivamente 4 veces las emisiones de carbono durante el proceso de refrigeración del aire acondicionado.
Al utilizar la última tecnología en el sistema de aire acondicionado en la construcción de la sala de computadoras, podemos controlar la proporción del consumo de energía del aire acondicionado en el consumo total de energía de toda la sala de computadoras a aproximadamente 15 %. Por lo tanto, 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. Además, cuanto mayor sea el nivel de construcción de la sala de ordenadores, más UPS se necesitarán. Por ejemplo, una sala de computadoras de nivel C estándar nacional equipada con un 400KVAUPS puede cumplir con los requisitos. La carga de esta sala de computadoras no ha cambiado, pero el nivel ha cambiado del nivel C al nivel A. Sin embargo, el UPS cambiará de un UPS de 400 KVA a cuatro UPS de 400 KVA, por lo que es muy importante resolver el problema de consumo de energía del UPS en sí. Si la calidad del suministro eléctrico en la sala de ordenadores es muy buena, el UPS puede funcionar en modo de respaldo. Durante el funcionamiento normal, la red eléctrica suministra energía directamente a la carga a través del bypass del UPS y el UPS está en estado de espera. Después de cortar la alimentación principal, el UPS ingresa directamente al modo de suministro de energía de la batería. De esta forma se ahorra todo el consumo eléctrico del propio SAI.
Finalmente, independientemente de esta variación, el PUE es un factor multiplicador mayor que 1. Para lograr el mejor efecto de ahorro de energía, la forma más eficaz es reducir el consumo de energía de los equipos de TI, como los servidores. Por ejemplo, 1W de equipo de TI consume 1,6W de energía total. Cuando el consumo de energía del equipo del servidor se reduce a 0,8, el consumo de energía total del centro de datos se reduce inmediatamente a 0,8?1,6 = 1,28. El consumo de energía de los equipos de TI disminuyó un 0,2, mientras que el consumo de energía total disminuyó un 0,32. Este es el efecto multiplicador.