施耐德电气：如何让关键设施安然“度夏”

本文作者：施耐德电气IT事业部数据中心 王逊

　　时值盛夏，通信行业的数据中心和通信基站保障进入关键时期，在供电和制冷的可用性和能效方面都面临着严峻考验：
　　1. 入夏后居民用电量激增导致电网的供电容量紧张和电力质量下降；
　　2. 夏季常发的洪水和雷雨等自然灾害威胁数据中心和基站的水电和网络接入；
　　3. 夏季持续高温可能降低制冷系统的效率和制冷量；
　　4. 夏季也是工商和服务业繁忙时期，通讯业务量越大，宕机的损失也越大。
　　数据显示，华东电网于今年7月初统调最大负荷达1.77亿千瓦，创历史新高。华东、华北和南方电网都存在不同程度的电力缺口。数据中心和基站在发达地区分布更为密集，所以更容易受到电网的超负荷运转产生供电质量问题的影响。自然灾害是潜在的可用性威胁。例如，洪水，台风和泥石流等会损坏数据中心，基站和周边的电力，水源和网络设施，或者阻断道路；雷电也可能损坏输配电线路或者产生电涌而损坏设施内部IT和通讯设备。
　　高温高湿的天气会降低冷凝器和冷却塔的排热效率，加剧制冷负荷。尤其是在IT负荷也随业务量增长的时候，机房和基站内会产生热点。如果无法消除热点，IT和通讯设备则会发生宕机，导致业务中断。供电和供水中断还会导致制冷系统宕机。一旦丧失持续制冷，设施内温度将很快升高，同样导致IT和通讯设备无法继续工作。
　　施耐德电气认为，数据中心和基站等关键网络设施的“度夏”不仅限于供电和制冷保障，而且对厂商和运营商全生命周期的解决方案和服务综合能力有更进一步的要求。在系统设计和产品选型时兼顾可靠性和能效；在项目前期的规划阶段进行设施选址需要充分考虑可用性风险，并在项目后期的交付阶段进行系统层面验证和试运行；进入运维后制定灾备和容灾计划，并利用管理软件进行监控。
　　供电解决方案在系统层面，要权衡可用性要求，在供电质量欠佳的地区采用针对性的拓扑结构设计，配置系统冗余和足够的备份电源（发电机，电池和储油罐）。在整个系统中要协调各级防电涌设备并分析验证接地和等电位设计，以达到最优的防雷效果。在设备层面，模块化的UPS和PDU可以改善可靠性，并缩短系统恢复所用的时间MTTR。
　　制冷解决方案的一个发展方向是自然冷却。施耐德电气的Ecobreeze™是一款针对数据中心的模块化制冷方案，其采用了对流热交换器辅以间接蒸发冷却。既防止室外空气进入机房，又充分利用在干燥气候下室外较低湿球温度延长自然冷却时间。针对基站的新风一体机则能利用新风进行自然冷却，在过渡季和夏季夜间气温较低时够有效利用室外免费冷源。
　　气流管理是提高制冷系统容量和效率的最有效的方法，尤其是在室外侧排热负荷达到全年峰值的夏季。气流管理包括气流遏制和紧靠热源的制冷等措施。采用通道气流遏制系统可以有效隔离冷热空气并完全消除可能出现的热点。InRow™行级空调是紧靠热源制冷方式的典型代表，其部署方式非常契合采用冷热通道和热通道气流遏制的机房布局。与传统房间级空调相比，行级空调生俱来地优势包括缩短送回风路径，减少冷热风混合，高显热比，以及更匹配真实负荷。
　　应用变频技术的压缩机和风机能够，更好地适应全年全年负荷变化，在低负荷的夜间和过渡季能够大幅节能。对于需要持续制冷的高密度机房，可以为风冷机房空调或者水冷系统的风机和水泵加装UPS。对于大型设施，还应考虑加装蓄冷罐，储存备用冷源以防不时之需。
　　设施选址应充分评估自然灾害风险，尽量避免在高风险区域部署。同时还应调查周边变电站，送电线路，水源和网络等公用设施当前的数量，容量和未来规划。验证和试运行服务通过提前确认系统是否能够整合运行确认设施的性能。此外，试运行还能演习在故障时系统的运行状况，为制定运维流程和灾备预案提供依据。施耐德电气旗下的APC可以提供专业的需求评估，设施选址和可行性分析，以及验证和试运行等全生命周期服务。
　　运维中使用管理软件也是实现高可用和节能的重要手段。施耐德电气数据中心管理软件工具StruxureWare™能够监测机房内的温湿度以及电源和制冷容量，并对异常事件及时告警。它还能全程监测从市电接入到机柜配电的电力质量，能耗，电气设备状态等，以及监测并实现自动控制暖通空调系统。此外还要做好对设备的预防性维护，尤其是备用发电机组和电池。在容灾和灾备流程中制定预案和紧急联系人清单，确保在事故发生时能够及时响应，信息通过有效途径传达，加速恢复过程。
　　综上所述，夏季是市政水电设施容量紧张的时期，也是数据中心和基站各系统高负荷运转时期。关键设施发生故障的风险最高，所以应该为数据中心“度夏”通盘考虑，做好全方位的准备。

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