今天我给大家讲的是目前在空调领域的节能技术,主要是讲精密条组网群控的功能介绍。这跟刚才节能的话题,大部分都涉及到工程改造,或者说改造起来难度比较高,而且有可能跟地域的相关性比较大。今天介绍的节能方式相对来说是比较普遍,而且不受地域性的影响,也不受空调型号宗垒的影响,是普通应用的一种节能方式。
我的内容分三部分:第一,背景介绍;第二,概念介绍,主要包括他的概念、几种群控功能的演示,群控带来的效益以及节能案例。第三,群控要做的技术要求。
一、背景介绍。首先源于他在能耗上,能耗上的一个数据,目前空调能耗占整个机分能耗的20%-45%。刚才已经提到,在机房建设初期,紧密空调的能耗已经达到了IDC能耗的3倍以上,他的能量不仅仅是100%,甚至是200%、300%的能耗。在这样的能耗情况下,怎么结束精密空调能耗,这是IT机房节能的大话题。
其次群控给我们带来一个价值,在精密空调运行,机房中存在一个竞争运行的状况。什么是竞争运行?指在机房中,因为精密空调有一个精密空调控制器,在控制器之下,跟我的控制器下设置有一个控制算法,另外一个是检测精度以及空调所处的位置给他带来的。比如说我们的空调位置不一样,目的受整个气流组织影响,每个空调会在不同的运行状态下,所以说有的空调在制冷,有的空调普遍是在温度比较低的情况下加热,还有的空调在加湿,有的空调在除湿。我们怎么处理他的运行状态,保持一个有效的运行,这是我们面临的一个问题。
在机房里他的智能加热、加湿,这一块能耗究竟有多大。如果持续产生一千瓦,我们的空调有可能是一百个千瓦,自己有一百一十个千瓦,自己有一百二十个千瓦,一个千瓦的能量占空调能效比是3.3,每年消耗近3000度的电,这只是产生一个千瓦的制冷量。
加热能耗这一块来说,在效率100%的情况下,持续产生一个千瓦的热量,每年消化6000度电。一般普通的空调,60千瓦、50千瓦的空调,每个机房有两到三台空调,这样运作起来,多余的能耗会有多大。这笔帐算起来还是比较吓人的。加湿和除湿能耗,一加湿一公斤能耗,每年的能耗是在570度电。在24度的工况下,66%的相对湿降了45%,在这样的工贸下,每公斤干空气如果一直除湿的话,他要能耗有一年是42度。这是以每公顷空气来算。一百平方的机房,每年除湿量在2万多。这种工况,运行起来能耗量是非常大的,我们怎么合理的来控制空调的加热制冷和除湿,这一块的变量是非常大的。
机房里之前也提到过容量的配置,在国内基本上99%以上的机房,他的能量配置都是非常富裕的。甚至这里边有两个简单的情况,主要是针对我们的低符合机房,低符合的机分,面临着第一个问题,当我们的空间非常大,设备特别是在建设初期,设备冗余量特别大的时候,这个时候怎么合理控制机房的控制精度,而且及时节省模块,这是机房最初期面临的问题。
同样面对机房还有一个问题,比如说我打一个比喻,在机房里有300台空调,在冬季的时候2台空调就能满足运行。夏季设备应用高峰期的时候需要3台,有的只是偶尔需要运行一下。这样的情况下,一直把三台空调全部开着,很明显第三台空调大部分会存在一个能耗,即使是空调本身他也有一个控制系统。在这样的情况下,需要让家长拍的时候让家长拍,不用干预,直接控制合理的达到,这是我们群控所能利用的一个方面。背景大概是这几块,目前在机房里都要讲节能,节能的前提是计划安全和运行,怎么保证机房运行的前提下达到节能。群控能够很好的解决问题。军控简而言之,整个族网,网络的基础可以实现种类配换,背景启动,保证问内基础实现集中控制。目前这种群众摆建,最快达到32台空调,能够组成大的问落。
群控的每个功能是怎么实现的,这也是一个备份功能,四台电脑一台属于备份状态。机组2出现故障的时候,辈分机组就起来,等投入过后就会运行。机组四出现古故故障的时候,其他机组安全运行的时候,可以保证备份状态,而且相关告诉你影响正常影响的时候,这就要备份运行。
在第一个周期,以时间为周期,一个周期以后进一步进入到下一机组备份,原来基础之上,进行机组寿命,保证各个机组之间寿命的均衡性。主机告警备份活动,这和我们刚才演示的一样。刚刚听说过主机运行过程中,主机前端的电路出现问题,那就直接关闭主机,备机提供到运营状态。在网络出现问题的时候,他是一个什么样的运行状态,在主网的网络出现故障的话,所有的机组全部投入进去。刚才演示的时候,只有一台机组。三台机组备份,每次切换,切换两台机组的时候又是什么样的状态。备份的机组数是可以的的,切换的时间都是可以设定。在演示的工况中,每一周进行切换,每周三上午十点进行切换。比如是第一周是一二三进行辈分,到第二周一二台机组,那现在允许的就只有两台。这样依此类推,这个功能根据机房里边,备份的机组不一样,满足他的需求。
层叠的功能,他主要表现在演示的效果比如说原来机组是两台备份,一旦寄放提高的时候,集中备份的机组投入状态,直到机房的控制温度在他以下,温度偏低进入辈分状态,如果依然很多的话,我们在机房里边,原来做一个功能,热备份等于说能量不够的时候,因为每个机房,我们的设定点是22度,一般机房只有在他的高屋告警的时候才会启动。这个层叠功能恰到好处的是补充和吸收了,我设定在22度,他的控制范围是22度,我在24度以上,当原来机组不能满足他的制冷需求的时候,实际上他的控制范围之外,在高屋告警以下的纬度区间。这个功能,可以非常灵活的补充机房的运行空间,特别是前面提到的,在这方面两台空调量不足,内容不足。如果三台的话,他可以很好的起到节能,同时导致计划安全运行的作用。
机房功能的介绍,下面主要看一下他产生的效益。主要源于之前屋顶上提道德两大块,第一块避免在竞争运行上,因为他在以后是一个整体项目的提高,主要是在于他的建筑运行,这可以被避免。图片的演示效果,机载不是很均匀,当一台机柜温度比较低的时候,他会停止制冷。如果温度比较高的话,他会加快制冷。比如说设定在22度,如果下线是在一个控制范围22度,低于20度以下的时候,机组会加热保温他运营的范围。在这个条件下,在他负载特别小的时候,降落到下线之后,他只会平级运行,其他空间可能会扩散过来,在这个程度上也是避免了他相互的运行。实际上他保证了机房所有的空调都是朝着一个方向进行。比如说监测到的点,都是在设定点以上的话,都在智能的话,就是在方向相反的机组就会避免。
控制精度,他的明显作用是在比较大的机房里,比如说我有很大的空间,一个一千平方的机房,机房分别分布了多台。根据承载不一样,每个地方的回风温度会存在很大的差异。所有机组所有的回风温度被归纳到综合点上,对整个机组对他的运行就是起到控制的作用。他的整体上,对机房空间控制季度的优化有非常大的作用。最后一点体验在控制灵活性上,我们的机房,他可能是机房整个空间负荷比较高,有的机房符合比较低,相对来讲有的比较均匀,他的负载有的是空的,有的地方是分布非常不均匀。对于多种机房,是不是采用一种群控方式就能满足他的要求。在现在提出了多种群控方式,己方满足不同机房的运行需求。
左边的图是负载相对均匀的机房,在这个机房里,在他的控制下1、3、5处于基准运营状态,其他的几台机组处在备份上。还有一个图是指负载非常不均匀的情况下,在左边红色区域的负载热力度比较高,右边没有热符合。如果在原来,没有控制的情况下,有可能出现的一种情况左边四台空调,听说一、三、五、六,他是在智能的工况下运行。右边温度比较低的时候,会进行加热。群控之后,需要做出智能需求。一旦做出智能需求,就是所有与智能相凡的需求将被禁止。他是1256处于这种状态。
简单的介绍,群控功能,简言之他所具备的几个功能是储备、人群。如果冗余量越大的机房,节省的能耗量也就越多。安全运行,这是有基本完成,不会有人为的干预,完全根据温度传感器传达回来,温度高的时候他会自然进入休眠状态。安全这一块,完全是根据机房理念,机房运行和控制。
全社会,这主要体现在允许这个功能,遵循机组的运营时间,在空调运营的机组上,这是带来个效益。这是群控的主要概念和带来的效率。 接下来用具体的案例来看一下,他到底能节省多少能耗。下面的案例也是我们在联通做的一个机房,面积有将近900个平方,他的机房总负载32.4千瓦。
之前对七台空调专门做了一个电表,前后测量了一个多月,大概在今年5月份做的。改造之后,一到七月份,继续做了一个多月,根据前几年他的运行的能耗,我们给出了一些数据。数据在这里指的是七台空调制冷运行上的百分比。其中可以看出来七台空调中的五条电脑智能投入不到50%,这个能耗是相当大的。另外共整个空调占机房的比例情况。夏季的时候,空调能耗降到79%,这是在改造前之前。
从机房的情况来看,因为他这中间大概有八米的空间,在这个空间是没有服务器的。因为我们来做,首先要明确网内的几台空调相互备份的关系。我们根据物理上的空间进行分类,比如说左边四台空调,这相对来说,在这个区域来说是相对比较均匀。这四台空调中就有三台机组属于运行状态,一台属于备份状态。在这一部分,因为局部区域,有可能他的温度比较高,所以我们要设置层叠,高峰偏高的时候,要投入运行状态。从改造之后,走往之后的运行情况来看,大概有10不能-20%的空间。这个空间中,只单纯开三台空调的话,在某些时候也是无法完成的。
这三台空调实际上是说,备份性比较强,但是中间部分任务量比较小,一台空调可以满足需求。基本上一台空调的能量达到80%到90%的投入。另外一台空调基本上处于层叠状态,特别是在夏天中午,这个时间段也会来补充运行。在这个机组中,根据整个负载的分布、负载能耗分布和空间上的分布,在物理上大概分了两个空间。
组网之后的效果,因为在组网之前分别进行了实验,改造前有两种工况,第一种,把七条空调,紧密空调每天的耗电量是3300多度,IT设备耗电量是3450度,紧密度占49%。这一块是指竞争运行这一部分,如果说人为的控制竞争运行,这一块的能耗有多大,这一块仍然是没有组网,这里边关掉大概有2700多度,他的设备量基本上没有太大的变化。在竞争运行这一块,他的能耗量每天达到500多度,这一块是比较大的。组网之后,加热加湿,几乎是所有的功能。开启之后,平均能耗大概是2200多度,在避免竞争运行的基础上,他每天还要省市4540度电。而且空调能耗量,占整个能耗量的37%。我们的测试时间,大概是在5月份前,改设后基本上是在7月份,5月份比7月份室外温度高出四五大。同时大家从这个标上可以看出来,因为这个机房一直处在扩容的阶段。从能耗上看,IT设备每天多了一个400多度的发生量。所以说组网之后,在所谓环节因素比较高,而且在服务器比较偏多的情况下,明天在竞争运行的基础上还是可以省500多度电。
从这个案例上可以看出来,我在改造之后比改造前加起来要省1000多度电。这个电量主要来源于竞争运行,下面的514,主要来自于他剩余的容量。所以这两部分是总的省电量。单纯从514度电来进行计算,每年的省电量可以达到185000多度电,每度电按1块钱来算,我们可以省185000。在这种情况下,我们一年就可以回收,后边可以节省。
有什么样的技术要求,一方面针对空调技术本身,还有一方面是针对空调和机房。从空调机组本身,目前从艾默生的产品来讲,目前有Icom控制器,目前的空调出厂的时候本身就带了ICoM工程器。早期的基础,需要进行一些升级、现场配置。针对以前的空调,还有一款除了iPad之外还有一个PICC,主要针对这个系列的空调进行改善。这个控制器不仅仅可以针对CM空调还可以针对非品牌的空调。我们都可以用我们的控制器,根据原来的控制系统对他进行改造之后进行群控的一个要求。
AC4和AC8,这是对任何品牌、任何空调都可以适用,但这个控制器局限性在于说,AC4网络是四台空调,AC8是八台空调。在上面的控制器是200个空调,特别是在大型的数据中心,可以起到很好的群控作用。
控制系统他的几个要求,在控制系统的稳定性上,控制系统首先要保证他的稳定性和可靠性,给你没有经过验证的,比如说我组网。组网之后进行备份,备份之后背景起不来,这个时候实际上就是稳定性达不到,达不到要求反而会对机房造成一些危险。
因为我们节能,首先是安全第一,他的控制器一定要稳定可靠。我们的控制方式,什么样的机房应该采用什么样的行动方式,而且每个机房里每一块温度偏高,我们应该采用什么样的特殊处理措施。所以在群控的时候,一定要选择专业的人员、专业的工程师对整个机房分布、能源分布。
艾默生智能控制系统,目前这是我们前面提到的,左边两个是Icom控制器,在我们的空调下国内外运行好几年,从运行情况来看,这一块是运行非常稳定的。而这一块在Icom面对的控制器是一样的。由灵活性、成本这一块,他都是可以做的非常好。如果大家有兴趣可以了解一下。
最后来看一下机房,什么样的机房适合做群控,群控之后效果怎么样,有几个要求。在冗余量上,因为节能总量和冗余量,冗余量越大节省的资源更大,
这里边也会存在一个节能的空间。这体现在空调备份性,群控有备份人群,既然提到备份,同一台空调对这个区域,都能控制这个区域的温度。特别是针对于地板下送风的机房,空调的位置对于整个空间,空调为什么对他的服务器的影响不是很大。所以说相对于下送风的输送方式的空调,更适合用来做备份。
对于风帽送风,很难达到他的备份性,特别是在风貌送风,安全性需要多加注意。机房热密度,如果密度较低相对比较好控制,实现起来也更简单。比如说有一些服务器,他的报警到达30度就已经报警了。所以说在热密度这一方面,还是提到了之前的宗旨,不管是节能还是做什么,安全第一、节能第二。
原文发布时间为:2010-09-14
本文作者:林惠菊
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原文标题:胡进勤:精密空调组网群控功能介绍