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千島湖數據中心項目設計案例介紹

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千島湖珍珠半島數據中心以“打造國際知名、國內領先的綠色數據中心”為己任,在項目全生命周期中始終圍繞“安全、綠色、環?!钡睦砟铋_展建設工作。


項目名稱

千島湖數據中心項目設計案例介紹

項目背景

千島湖珍珠半島數據中心位于浙江千島湖珍珠半島,總建筑面積28000㎡,總市電引入容量為6路10000kVA,為國內目前單體建筑面積和用電容量最大的數據中心之一??傄巹澘捎脵C柜2618個,其中8KW服務器機柜2146個(含6個微模塊96個8KW機柜),5KW服務器機柜174個,其他機柜298個(含傳輸設備、網絡設備和磁帶庫)。


項目成果

經過設計團隊和建設單位的不懈努力,成功完成了該項目的設計工作,該云數據中心按計劃建成,并投產運營。

1)、無單點故障基礎設施確保數據中心安全可靠運行


數據中心如果無運行安全保障作基礎,不管概念和技術如何先進都只是鏡中花、水中月。華通千島湖珍珠半島數據中心在規劃和實施過程中始終堅持把各系統安全可靠排在第一,從設備到線路均做到無單點故障。


A、制冷系統備份容災和連續制冷保證制冷系統安全可靠工作


★日常采用湖水直供空調系統通過遠端水泵取千島湖水下約35m水位的湖水(水溫12度左右)至蓄水池,再由循環水泵將湖水經分水器至末端恒溫恒濕空調進行制冷。


★當湖水水位降低導致水溫升高時,開啟1套獨立的集中式冷凍水空調系統,湖水系統逐步關閉,保證機房的正常運行。在過渡季節或冬季較低的室外氣溫,利用板換與冷卻塔進行免費冷卻,提高系統整體能效。


★應急和連續制冷:當湖水水質出現問題或取水量不足時,通過湖水蓄水池(容量為18min)進行釋冷,保障系統運行的連續性。當啟用集中式冷凍水空調系統發生市電中斷時通過閉式蓄冷罐(容量為180m3)進行釋冷,保障集中式冷凍水空調系統運行的連續性。

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B、制冷子系統設備和管線2N和N+1確保子系統安全可靠


★湖水直供系統為本項目的最閃耀的亮點,該部分系統的可靠性要求最高。從湖中取水管和取水泵開始一直到送水管和蓄水池均采用1+1備份容災配置,確保日常維護或故障檢修狀況下系統可以不間斷工作。

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★集中式冷凍水空調系統中每套制冷單元均配置有獨立冷水機組、冷凍水泵、冷卻塔和冷卻水泵。數據中心集中式冷凍水空調系統由4套制冷單元采用3+1備份容災組成。

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★樓層管路采用四管制,末端專用空調采用雙盤管,以保障機房供冷的高可靠性。末端專用空調N+1配置,避免末端專用空調的存在單點故障。

C、供電系統2N容災配置和智能管理系統安全可靠工作


★市電引入線路及容量,低壓配電系統變壓器的2N配置確保設備不存在單點故障隱患。中壓配電系統的分段母線運行方式(聯絡)和低壓配電系統分段運行方式(ATMT自動聯絡投切)解決了線路單點故障隱患。


★10KV中壓智能管理系統對負載的投入和分斷進行智能管理,確保中壓系統安全運行并為日常維護管理提供數據支撐。


★IT機房設備供電采用2N配置方式確保設備安全可靠供電。核心網絡設備采用UPS雙總線供電方式,UPS系統由2臺主機1+1并機組成。服務器機柜采用一路市電一路高壓直流(2N),任何一路容量滿足全部服務器供電要求。


D、核心組網的雙路由和設備2N配置確保網絡的安全可靠



華數千島湖機房網絡從接入到應用全程采用“雙網雙路由”,不同設置點均物理隔離實現安全無死角。具體安全性措施如下:


  ★光纜采用2個不同路由進入到大樓在不同位置設置光纜進線室。


  ★從2個光纜進線室分別由不同路由至2個運營商傳輸接入室。


  ★為了將運營商運維人員進行隔離,將運營商接入室與阿里自有傳輸設備接入機房進行物理隔離。


  ★在分層各設置核心網絡機房,分別從阿里自有傳輸設備接入機房進行接入,并通過不同路由匯聚來自生產機房的網絡接入需求。


  ★在生產機房內設置了2條通信電纜主走線架,各機柜采用不同物理路由接入網絡設備。


E、IT設備和動力設備模塊化單元化配置方面便于故障快速排查

2)、充分利用自然冷源和能源再利用打造綠色數據中心


千島湖數據中心以打造國內綠色數據中心標桿為目標,節能措施落實到每個一個細節。


A、利用自然冷源進行免費制冷和空調節能技術應用降低能耗


★千島湖數據中心空調系統為國內首個利用深層湖水來降低室內溫度的冷卻系統(湖水直供空調系統),以節能環保和運行費用低廉的雙重優勢,取代了傳統的以氟里昂作為制冷劑的空調系統。湖水直供空調系統通過遠端水泵取千島湖水下約35m水位的湖水(水溫12度左右)至蓄水池,再由循環水泵將湖水經分水器至末端恒溫恒濕空調進行制冷,運行時只需開啟取水泵及末端設備,PUE值小于1.3。湖水使用完后溫度約20度左右,一部分輸送至園區其他建筑作為空調冷卻水使用,另一部分輸送至園區作為景觀水使用。


★當湖水水位降低導致水溫升高時,開啟另外1套獨立的集中式冷凍水空調系統(采用離心式水冷空調系統,其特點是制冷量大并且整個系統的能效比高,(能效比可達到6左右)。湖水系統逐步關閉,保證機房的正常運行。

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★冬天完全自然冷卻,冷凍機關閉,通過閥門控制冷凍水利用板換和冷卻塔進行免費冷卻

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★在過渡季節冷凍水首先經過板換和冷卻塔進行預冷,無壓縮機功耗,自然冷卻不夠的部分,再由常規壓縮制冷接力。

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★十一層機房同時可利用室外新風對服務器進行冷卻,節省大量能源消耗,提高系統整體能效。

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★封閉冷通道及地板下精確送風和機組上回風,精密空調設置單獨的設備間,機柜面對面擺放,冷熱通道隔離并實現冷通道封閉(防止冷氣短路)。


★采用變頻電機節約能源:變頻水泵可以在部分負荷時降低頻率減少水的流速來節能。水冷精密空調采用調速(EC)風機。調速風機根據回風溫度控制風機的功率,回風溫度較低就通過降低調速風機功率減少風量,若回風溫度較高就通過提高調速風機的功率增加風量。


B、分散供電方式減少材料消耗和線路損耗


動力層機房負責臨近的上、下層IT機房供電,低壓配電系統和高壓直流系統靠近負荷中心,在減少了線路材料需求和線路能量損耗。


C、綠色能源和能源再利用實現節能減排


★機房余熱通過輪機轉輪換熱系統為網管中心提供冬季供暖。



★屋頂設置光伏發電單元接入高壓直流系統為微模塊設備供電。


★直供機房空調系統的湖水回水進行綜合利用發電。


★IT設備采用高壓直流系統和交流直供相結合方式進行供電。在保證供電可靠性的前提下,能源的工作效率從92%提升到97%以上,減少能源損耗。



3)、融入自然的環保型數據中心


A、IT機房首次采用極早期報警和預作用自動噴水系統相結合減少替代氣體滅火系統,減少對環境的影響。IT機房通過極早期報警系統早發現早處理。當有火情時,安裝在保護區的感煙火災探測器首先感應動作,發出火災報警信號,火災報警控制器在接到報警信號后發出指令,打開預作用閥,使水進入系統側管內,系統變為濕式系統,待保護區內溫度達到灑水噴頭動作溫度,玻璃球破碎,噴頭噴水進行滅火。


2、直供湖水的充分利用


12℃湖水對數據機房進行冷卻后溫度升至20℃左右,通過珍珠半島開發區的供水管道將一部分水輸送至開發區內其他建筑作為空調冷卻水使用;另一部分引至新建珍珠半島人工河(中軸溪),作為水源流經珍珠半島并經過自然冷卻后匯入千島湖,確保生態平衡并打造了最美數據中心。

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項目創新點

國內數據中心第一次采用湖水直供制冷方式的應用。


項目價值

通過對每個子系統每個細節的論證和設計,實現國內首個湖水直供制冷的數據中心應用。通過動態調整制冷系統的冷量的輸出、減少能耗損壞和能源再利用等一系列手段和技術,讓千島湖數據中心設計年平均PUE值小于1.3,最低時PUE值1.17,比普通數據中心全年節電數千萬度,碳排放量減少1萬多噸標準煤,成為全球最節能的數據中心之一。



所屬專業:運營商,廣電
承接單位:華信咨詢設計研究院有限公司
聯系方式:0571-85455066
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