数据中心模块机房动力热管列间空调PUE测试案例

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

廖曙光1,王众彪2

长沙麦融高科股份有限公司 中国信息通讯研究院

摘要

在2030“碳达峰”及2060年的“碳中和”背景下,各行业纷纷出台各项标准与应用低碳技术以响应国家政策。而IDC(Information Data Center)机房其能耗呈井喷式增长,节能降耗迫在眉睫。针对该形式,日前省发改委出台了“数据中心及5G基站”低碳行动方案。热管是降低这一能耗的有效方法之一。本文基于空调末端PUE值计算公式,测算出PUE值。然后对数据进行汇总分析,得出结论:2#机房PUE平均值为1.028。可为该类机房推广及能效评价提供参考。


关键词

PUE,假负载,数据中心,模块机房,热管,低碳

正文

1、项目简介

本工程为万得南京数据中心模块机房建设项目,项目类型为新建数据中心,项目地址:江苏省南京市机房环境温湿度要求达到A级设计水准,机楼为地上第二层,2#机房位于大楼二层,层高3.5m。机房采用动力热管列间为机房制冷,机房共配置机柜47台,单机柜功率密度为3KW,室外草坪采用一体化冷冻站为机房提供冷源,氟泵柜布置于室外设备平台。本次涉及到假负载测试的机房为2#机房的12台制冷量25KW动力列间热管空调末端。

 

2项目已完成照片

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3、测试目的

对动力列间热管空调系统的功能性进行检验验收。包括温度场测试,单点故障温升测试,末端PUE测试,漏氟报警测试。

4、测试仪器

假负载、空调末端监控系统等

5、测试内容及测试方法

5.1额定负载下,机柜进出风温度场测试

测试方法:调整假负载至单机柜额定负载3KW,在双路供冷正常的情况下且系统运行稳定后,利用群控系统记录每个机柜的进风温度、湿度,动力列间热管空调的回风、出风温度。

5.2单点故障温升测试 

测试方法:

1)待系统运行稳定后,关停C模块中的Ι路制冷系统,半小时后记录此列机柜的进出风温度。

2)待上述(1)方案测试完成后,打开C模块中Ι路系统,待系统运行稳定后,关闭C模块中Ⅱ路制冷系统,半小时后记录此列机柜的进出风温度。

3)测试数据

通过动力列间热管空调自控系统读取数据并生成以下温度曲线:

Ø 截取群控系统此列机柜的进出风温度、湿度,排风温度。

Ø 根据数据报表形成此列机柜的温度曲线。

5.3 漏氟故障模拟测试

由于动力热管型列间空调内部的循环工质为制冷剂,制冷剂作为制冷的载体,起着至关重要的作用,因此本项测试旨在检验当制冷剂发生泄漏时,是否能发出告警信号。测试方法:

手动打开管路上针阀,将管路中的制冷剂释放出来,是否有报警信号输出。

5.4空调断电温升测试

手动断开C模块空调配电电源,模拟在极限情况下空调失效时,测试负载设备的容灾能力。

根据冷通道内记录的温度测点数据,每隔1min进行记录,测试时间≥15min,生成曲线。

5.5满负荷工况下,空调末端PUE值测试

  测试方法:

 单机柜负载额定3KW,通过机房列头柜记录每个机柜负载;

 在准备测试前,记录空调末端配电单元上电能耗作为测试前空调末端电能,连续运行2小时,再次记录空调配电柜电能数据,两者之间的差值为此测试期间空调末端能耗。末端PUE值测试时间不少于24小时。

空调末端PUE值计算公式如下:

空调末端PUE=IT负载耗电量+空调末端耗电量)/ IT负载耗电量

6、测试过程

6.1额定负载下,机柜进出风温度场测试

调至假负载至3kW,运行稳定半小时。每个1分钟记录一次数据。

6.2单点故障温升测试

1C模块机柜关闭I路,Ⅱ路正常供冷测试

 

 (2C模块机柜关闭Ⅱ路, I路正常供冷测试

 

测试结果:

当关闭Ι路系统时,由Ⅱ路系统正常供冷,从此测试数据可看出,Ⅱ路系统正常供冷时,机柜进风温度维持在23-24℃之间,且温度不再呈上升趋势。

当关闭Ⅱ路系统时,由Ι路系统正常供冷,从此测试数据可看出,Ι路系统正常供冷时,机柜进风温度维持在23-25℃之间,且温度不再呈上升趋势。

测试结果表明当发生本次测试的单点故障的情况下,机房温度随有上升趋势,单温度仍能维持在23-25℃之间,满足机房服务器运行要求。

6.3漏氟故障模拟测试

动力热管列间在运行过程中,当系统中制冷剂发生泄漏后,由于制冷剂不足,会影响该套背板系统的换热能力,在背板状态中体现为该套系统内背板的回风、出风较为接近,系统会实时监控背板状态,判断换热系统是否有制冷剂泄露情况,如有泄露情况发生,制冷剂管道上安装有压力开关,为无源开关信号。在正常情况下,制冷剂系统的运行压力为0.6MPa,当制冷剂发生泄漏时,检测到的制冷剂压力将降低,压力开关断开,发出报警信号。本次测试,采用调整压力开关的设定值的方式,模拟制冷剂泄漏。即将压力开关的报警值设定为0.7MPa,而系统压力为0.6MPa,压力开关断开,发出报警信号。

6.4空调断电温升测试

手动断开C模块空调配电电源,根据冷通道内记录的温度测点数据,每隔一分钟进行记录。

断电结果:约6分钟左右,冷通道内温度达到35℃,冷通道天窗打开,动作正常。测试结束。

 

6.5满负荷工况下,空调末端PUE值测试

2020年3月11日下午对万得南京数据中心模块机房建设项目2#机房实施了PUE指标验证测试,测试过程:

1)机房机柜均满载情况下,连续测试24个小时,记录各列头柜数据,通过数据计算出IT负载平均耗电量,作为IT设备负载耗电量。

2)动力列间热管空调全部开启,连续运行24小时,分别记录测试前后空调配电柜正向有功总能耗,以测试前后空调配电柜正向有功总能耗差值作为测试阶段空调末端能耗。经过连续24小时不间断测试,每两小时进行一次取值。

根据空调末端PUE值计算公式,测算出PUE值。对数据进行汇总分析,得出结论:2#机房PUE平均值为1.028.


 


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