一站式間接蒸發冷卻解決方案到底有多節能?

華為企業業務 發佈 2020-01-08T09:20:12+00:00

網絡演進和數據業務的快速發展帶動數據產業的快速發展。受到效率和成本驅動,大型數據中心的規模越來越大,但隨之來的問題是消耗的電能也越來越多。 2018年全國的數據中心用電量為1608.89億千瓦時,超過了上海市2018年全社會用電量,占中國全社會用電量的2.

網絡演進和數據業務的快速發展帶動數據產業的快速發展。受到效率和成本驅動,大型數據中心的規模越來越大,但隨之來的問題是消耗的電能也越來越多。

2018年全國的數據中心用電量為1608.89億千瓦時,超過了上海市2018年全社會用電量,占中國全社會用電量的2.35%;2023年預計可達2,667.92億千瓦時,年均增長率將達到10.64%,約等於2.5個三峽的發電量。用電問題已成為制約數據中心業務發展的瓶頸。

如果將一個典型的大型數據中心能耗進行整體分析便可以發現,破解用電瓶頸、降低數據中心能耗的關鍵在於提升製冷系統效率。

從上表可以看出,在非IT的能耗中,約有63%的損耗是製冷系統造成的。

如何有效的提高製冷系統效率?常見的做法包括:

1、部署高效的製冷系統,如變頻冷水機組、變頻冷卻水泵、EC風機等;

2、利用軟體、AI算法等進行製冷系統效率優化;

3、利用自然冷源,如氟泵、板式換熱器、間接蒸發冷卻等;

傳統的冷凍水系統能效已經進入瓶頸,如何利用AI提升製冷效率以及高效的利用自然冷源是值得探索的方向。比如:

1、華為的iCooling@AI能效優化技術,利用AI算法實現系統級節能,實測有效降低PUE約8%;

2、在高效利用自然冷源方面,華為選擇間接蒸發冷卻技術。

目前多家網際網路巨頭在自建的數據中心也在充分利用自然冷源,不僅年PUE均達到1.2以下,節省了成本,而且縮短了交付工期。

與傳統製冷方案和其他自然冷卻方案相比,間接蒸發冷卻解決方案有著明顯的優勢:

1、自然冷源利用效率高

以北京地區為例,如採用間接蒸發冷卻,每年自然冷卻時長6342h,比板換(冷凍水水溫15-22℃)方案多1000小時。

2、換熱鏈路短,高效換熱

水冷冷凍水方案通常需要4次換熱,風冷方案需要2次換熱,而間接蒸發冷卻僅需要1次換熱。

3、集成度高,環境要求簡單

間接蒸發冷卻是一站式解決方案,對大氣和環境要求低。無需複雜的深化設計、現場管路連接等,簡單高效。

更長的自然冷卻時長,更短的製冷鏈路,以及廣泛的適用性,使得間接蒸發冷卻成為了綠色數據中心的首選方案。

華為基於20年全球數據中心建設、運維經驗和先進的熱設計技術,打造了領先的一站式間接蒸發冷卻解決方案FusionCol。FusionCol突破了時間和空間的限制,實現了製冷系統的「風進水退」。

1、硬體層面:FusionCol採用高效換熱芯/風機,提升機組內部效率。十字交叉流強化換熱風道+矩陣式順風噴淋設計,大幅提升了換熱效率。

2、軟體層面:FusionCol利用AI加持的iCooling能效優化技術,系統尋優降pPUE(partial power usage effectiveness)。機組內尋優,實現單機組高效工作;群組尋優,與室外氣溫、IT複雜率聯動,實現製冷系統高效運行;水電平衡,節水節電模式智能推薦,實現運行成本整體最優。

以北京某數據中心(10MW規模)為例,採用FusionCol方案,PUE相比冷凍水可下降0.2,製冷系統年省電費413萬。

此外,FusionCol採用極簡設計,相比傳統冷凍水系統減少了大量的管路施工及調試工作,縮短了50%以上的現場部署時間,業務實現了提前上線;極簡的設計也大幅降低了運維難度。

2019年華為在內蒙古烏蘭察布市建設多個密度為8kW/櫃規模的大型數據中心,以支撐雲服務業務發展。這些大型數據中心製冷系統採用FusionCol間接蒸發冷卻解決方案,配合其他預製部件,15天所有設備進場,4個月完成全部安裝工作,業務上線時間縮短60%。全年平均PUE低至1.15,對比傳統的建設模式,至少節約45%的電力消耗,使得烏蘭察布雲成為了國內綠色數據中心的新標杆。

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