科士达UPS电源系统节能改造

科士达UPS电源设计一套机房整体监控系统

IT设备负载变化曲线

从机房负荷和空调冷量配置来看，机房一般设计为N+X的安全运行模式，但从整个机房IT设备布局来看，由于机房面积较大，考虑其循环风量及减少机房局部温度死角等问题，及负载设备功耗的动态变化，精密空调群无法做到人为控制按照需求运行，机房发热量变化无规律可以遵循，所有室内风机全速运行，压缩机由每台空调独自按照自己的需求进行控制，此种运行模式从运行费用角度来说是不经济节能的。如果强制空调群中的冗余设备进行关机运行，由于机房气流组织及温度变化规律很难掌握，人为控制空调的开机与关机也很难做到机房安全，因此可能存在局部温度不可控的现象。因此，机房精密空调群控対机房节能起到至关重要的意义。

机房专用空调群控节能的思路是：在保障机房设备正常运行的前提下，通过减少冗余空调设备的运行时间，来降低整个机房的能耗，实现空调系统的备份/轮循功能、层叠功能、避免竞争运行功能、延时自启动功能。

结合曙光自适应集群功率与能耗监控系统，进行精密空调集群集中管理，管理软件根据CPU占有率计算每一排的服务器功耗，根据负载分布情况及精密空调分布情况精确控制相应位置空调的工作状态，其中主要包括压缩机的启停和空调室内机的风扇启停。精密空调通过RS485网络与协议转换器通信，协议转换器通过以太网与管理节点协同工作，这样使不同厂家的精密空调(具有监控功能)能够通过曙光标准协议接口与管理节点进行数据交互每个服务器机柜内安装两个无线温湿度探头，每排机柜构成一个网络，通过物联网的组网方式形成一个温湿度监控网络，并通过以太网将数据上传至管理节点，形成双层监控网络，在监测到服务器到温的时候，开启机房空调，在节能的同时确保设备安全。

二、科士达UPS电源建立机房散热及气流组织模型

由专业的散热工程师利用计算流体动力学(CFD)技术，针对中心机房空调气流组织特性的数值分析与模型实验,深入分析中心机房内部的气流速度场、温度场分布,并在此基础上得出合理的冷量调配设计方案,获得最佳的送回风状态,满足设备的散热需要,同时使空调负荷降低,得到最优冷量配置的效果。目前主要通airpak或fluent模拟软件进行实现。

机房CFD气流组织模拟图

三、科士达UPS电源针对机柜添加盲板

机房一部分机柜内，由于设备数量较少，导致冷风从机柜下部向上进入机柜后，很大一部分冷风未经过设备直接进入机房内，这样就导致了空调的送风短路，使空调的制冷效率大大降低。

采用封堵风道的方式减少风的短路，提高空调的制冷效率。具体办法是在机柜内没有安装设备的空间安装盲板，使冷风只能通过设备再送到机房内。

机柜增加盲板气流组织示意

四、科士达UPS电源针对机柜安装主动送风元件—ADU

传统的地板下送风空调由于送风距离较长，送风效率低，因此会导致出风口冷量及风量不足，不能满足设备散热需求。

针对此种情况，在出风口安装主动出风装置—ADU，ADU上装有两个或四个EC风机，风机可以根据机柜的负载情况进行转速调速。通过这种主动送风装置，可以提高空调送风效率，这样就可以在满足制冷量及风量的需求情况下，减少空调开机的台数，达到节能的效果。

机柜增加地板ADU气流组织示意

ADU模块效果

五、科士达UPS电源针对机柜进行冷通道封闭

传统的地板下送风形式的机房专用空调，属于弥漫式送风。这种形式容易造成气流短路及送风量不够的问题，导致空调的制冷效率很低。

现可以采用冷通道封闭的形式，将冷热气流相互隔离开来，防止气流短路及冷热风相混合，这样可以大大提高空调机的制冷效率，在能够满足机房设备正常散热的情况下，关掉一部分空调，这样便可以达到节能的效果。

六、科士达UPS电源机房添加新风系统

目前许多大型的数据中心，利用新风系统实现节能方案。机房内由于空间密闭，设备发热量较大，精密空调需要全年24小时不间断运行，制冷、加湿工作时耗电量大。利用引入新风和焓值控制技术，可在春、秋、冬季引入室外低温空气，关闭精密空调，同时在保证温度、湿度和机房洁净度的前提下，达到节能的目的。

七、科士达UPS电源针对机房精密空调进行改造，使其具有自然冷却功能—采用氟泵节能系统

传统的地板下送风机房空调，在冬季室外环境较低的时候，仍需要制冷，不能充分利用室外自然冷源，节能效果较差。针对这种情况，可以针对空调系统进行改造升级，在原有的空调系统上添加氟泵机组，通过控制系统，使其在冬季外界环境较低的时候，关掉压缩机，开启氟泵系统进行制冷，因为氟泵较空调压缩机相比耗能较少，所以以中心机房为例，进行改造后，空调大约每年能节省20%的电能消耗。

氟泵空调系统原理图

综合以上几种节能改造措施，对于老旧数据中心因地制宜、发现问题，分析出最恰当的具体解决方法，并通过高智能化的监控和精细化管理维护，在保证高可用性和高可靠性的前提下，最大化实现数据中心机房能耗的节能优化。

值得关注的是，在大型数据中心的运营中，对配电系统的应用要求越来越高，高效可靠的配电系统方案，成为提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式之一。在此背景下，数据中心用户，尤其是为各领域客户提供数据中心服务的运营商而言，越来越重视数据中心配电系统的可靠性、高能效性和可管理性，在实际应用中已不再满足仅具有分配电源功能的传统配电产品，而是希望应用具有更可靠、更精细、更灵活、更智能特性的新一代一体化配电解决方案。 

科士达网络能源指出，从整体来看，大型数据中心针对配电需求涉及三个方面。首先是建筑配电接入层，主要包括数据中心建筑配电室到机房输入端的部分及机房市电配电部分。其次是机房配电管理层，主要包括机房UPS系统的输出等配电部分。第三是机柜排及机柜配电层，主要包括列头柜配电、STS配电到负载部分。 

可以说，三级配电系统是对大型数据中心配电的创新，有利于配电系统的设计和运维管理。但是由于与一般建筑配电系统相比，数据中心配电系统在架构上更加复杂，而且IT负载不断变化和快速发展。因此，针对新一代配电解决方案的应用需要在实际性能上实现更大创新，适应大规模数据中心发展的需要。尤其是对于相关厂商而言，更需要具有满足大型数据中心综合配电需求的技术实力和产品提供能力。 

作为以全局视角为数据中心提供全生命周期服务和支持的全球化厂商，科士达网络能源沿承长久以来累积的技术和经验，在中低压配电产品上持续研发创新，产品系列不断丰富完善，产品范围已包括10kV中压开关柜，10kV中压环网柜，额定电流至6300A全电流范围的380V低压配电柜，具有全面电源监控管理和智能通讯功能的智能精密列头柜等等，成为具有一流竞争力的中低压综合配电解决方案提供商。 

特别是针对目前大型数据中心迫切的综合配电需求，科士达网络能源完整提供了从器件到系统的综合配电解决方案。其中，标准化、模块化功能单元设计的EPK系列低压智能配电系统，充分体现了其在配电领域的技术实力以及在新一代配电系统创新研发上的先进理念，并凭借在整体性能及综合品质上的优异表现得到了广泛应用，成为满足各领域用户数据中心综合配电需求的重要之选。

太平洋电信天津数据中心建设项目，就是通过应用科士达网络能源提供的EPK系列低压智能配电解决方案，从而打造了一个大型数据中心综合配电系统建设的经典案例。 

作为国家级高新技术企业，太平洋电信建设的天津数据中心是其在中国大陆建设的第五个数据中心，投资约4.5亿元人民币，项目完成后可满足中国内外资企业对数据中心设施和管理服务不断增长的需求。在项目建设中，太平洋电信针对配电系统表达了全方位的应用需求，从数据中心建筑一级配电到机房内UPS系统输出，再到为IT设备分配电能承担重任的列头柜，涉及数据中心配电系统的各个方面，由此也给设备供应商的产品提供能力带来了很大考验。同时，太平洋电信基于超高规格的项目建设标准以及为高端客户提供优质服务的考量，对配电产品和解决方案的实际性能也提出了极高要求。

值得一提的是，科士达网络能源提供的EPK系列低压智能配电解决方案全面且高效地满足了太平洋电信的应用需求，从机柜到机柜排，到数据中心，到数据中心整体建筑，为客户提供的全面配电方案，完整实现了电能分配的可监控、可管理、可预测，并且最大化实现了产品的应用效率，在可靠性、可用性、可操作性以及柜体形象等方面均达到了客户的预期目标。同时，EPK系列低压智能配电解决方案所配置的每一件产品都具有科士达网络能源的品牌属性和性能特征，在产品基因及实际性能上保持一致，而且一站式的产品和技术支持，也缩小客户的维护工作界面，有利于为客户提供及时完整和有效的一体化服务。