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千岛湖数据中心项目设计案例介绍

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千岛湖珍珠半岛数据中心以“打造国际知名、国内领先的绿色数据中心”为己任,在项目全生命周期中始终围绕“安全、绿色、环保”的理念开展建设工作。


项目名称

千岛湖数据中心项目设计案例介绍

项目背景

千岛湖珍珠半岛数据中心位于浙江千岛湖珍珠半岛,总建筑面积28000㎡,总市电引入容量为6路10000kVA,为国内目前单体建筑面积和用电容量最大的数据中心之一。总规划可用机柜2618个,其中8KW服务器机柜2146个(含6个微模块96个8KW机柜),5KW服务器机柜174个,其他机柜298个(含传输设备、网络设备和磁带库)。


项目成果

经过设计团队和建设单位的不懈努力,成功完成了该项目的设计工作,该云数据中心按计划建成,并投产运营。

1)、无单点故障基础设施确保数据中心安全可靠运行


数据中心如果无运行安全保障作基础,不管概念和技术如何先进都只是镜中花、水中月。华通千岛湖珍珠半岛数据中心在规划和实施过程中始终坚持把各系统安全可靠排在第一,从设备到线路均做到无单点故障。


A、制冷系统备份容灾和连续制冷保证制冷系统安全可靠工作


★日常采用湖水直供空调系统通过远端水泵取千岛湖水下约35m水位的湖水(水温12度左右)至蓄水池,再由循环水泵将湖水经分水器至末端恒温恒湿空调进行制冷。


★当湖水水位降低导致水温升高时,开启1套独立的集中式冷冻水空调系统,湖水系统逐步关闭,保证机房的正常运行。在过渡季节或冬季较低的室外气温,利用板换与冷却塔进行免费冷却,提高系统整体能效。


★应急和连续制冷:当湖水水质出现问题或取水量不足时,通过湖水蓄水池(容量为18min)进行释冷,保障系统运行的连续性。当启用集中式冷冻水空调系统发生市电中断时通过闭式蓄冷罐(容量为180m3)进行释冷,保障集中式冷冻水空调系统运行的连续性。

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B、制冷子系统设备和管线2N和N+1确保子系统安全可靠


★湖水直供系统为本项目的最闪耀的亮点,该部分系统的可靠性要求最高。从湖中取水管和取水泵开始一直到送水管和蓄水池均采用1+1备份容灾配置,确保日常维护或故障检修状况下系统可以不间断工作。

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★集中式冷冻水空调系统中每套制冷单元均配置有独立冷水机组、冷冻水泵、冷却塔和冷却水泵。数据中心集中式冷冻水空调系统由4套制冷单元采用3+1备份容灾组成。

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★楼层管路采用四管制,末端专用空调采用双盘管,以保障机房供冷的高可靠性。末端专用空调N+1配置,避免末端专用空调的存在单点故障。

C、供电系统2N容灾配置和智能管理系统安全可靠工作


★市电引入线路及容量,低压配电系统变压器的2N配置确保设备不存在单点故障隐患。中压配电系统的分段母线运行方式(联络)和低压配电系统分段运行方式(ATMT自动联络投切)解决了线路单点故障隐患。


★10KV中压智能管理系统对负载的投入和分断进行智能管理,确保中压系统安全运行并为日常维护管理提供数据支撑。


★IT机房设备供电采用2N配置方式确保设备安全可靠供电。核心网络设备采用UPS双总线供电方式,UPS系统由2台主机1+1并机组成。服务器机柜采用一路市电一路高压直流(2N),任何一路容量满足全部服务器供电要求。


D、核心组网的双路由和设备2N配置确保网络的安全可靠



华数千岛湖机房网络从接入到应用全程采用“双网双路由”,不同设置点均物理隔离实现安全无死角。具体安全性措施如下:


  ★光缆采用2个不同路由进入到大楼在不同位置设置光缆进线室。


  ★从2个光缆进线室分别由不同路由至2个运营商传输接入室。


  ★为了将运营商运维人员进行隔离,将运营商接入室与阿里自有传输设备接入机房进行物理隔离。


  ★在分层各设置核心网络机房,分别从阿里自有传输设备接入机房进行接入,并通过不同路由汇聚来自生产机房的网络接入需求。


  ★在生产机房内设置了2条通信电缆主走线架,各机柜采用不同物理路由接入网络设备。


E、IT设备和动力设备模块化单元化配置方面便于故障快速排查

2)、充分利用自然冷源和能源再利用打造绿色数据中心


千岛湖数据中心以打造国内绿色数据中心标杆为目标,节能措施落实到每个一个细节。


A、利用自然冷源进行免费制冷和空调节能技术应用降低能耗


★千岛湖数据中心空调系统为国内首个利用深层湖水来降低室内温度的冷却系统(湖水直供空调系统),以节能环保和运行费用低廉的双重优势,取代了传统的以氟里昂作为制冷剂的空调系统。湖水直供空调系统通过远端水泵取千岛湖水下约35m水位的湖水(水温12度左右)至蓄水池,再由循环水泵将湖水经分水器至末端恒温恒湿空调进行制冷,运行时只需开启取水泵及末端设备,PUE值小于1.3。湖水使用完后温度约20度左右,一部分输送至园区其他建筑作为空调冷却水使用,另一部分输送至园区作为景观水使用。


★当湖水水位降低导致水温升高时,开启另外1套独立的集中式冷冻水空调系统(采用离心式水冷空调系统,其特点是制冷量大并且整个系统的能效比高,(能效比可达到6左右)。湖水系统逐步关闭,保证机房的正常运行。

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★冬天完全自然冷却,冷冻机关闭,通过阀门控制冷冻水利用板换和冷却塔进行免费冷却

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★在过渡季节冷冻水首先经过板换和冷却塔进行预冷,无压缩机功耗,自然冷却不够的部分,再由常规压缩制冷接力。

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★十一层机房同时可利用室外新风对服务器进行冷却,节省大量能源消耗,提高系统整体能效。

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★封闭冷通道及地板下精确送风和机组上回风,精密空调设置单独的设备间,机柜面对面摆放,冷热通道隔离并实现冷通道封闭(防止冷气短路)。


★采用变频电机节约能源:变频水泵可以在部分负荷时降低频率减少水的流速来节能。水冷精密空调采用调速(EC)风机。调速风机根据回风温度控制风机的功率,回风温度较低就通过降低调速风机功率减少风量,若回风温度较高就通过提高调速风机的功率增加风量。


B、分散供电方式减少材料消耗和线路损耗


动力层机房负责临近的上、下层IT机房供电,低压配电系统和高压直流系统靠近负荷中心,在减少了线路材料需求和线路能量损耗。


C、绿色能源和能源再利用实现节能减排


★机房余热通过轮机转轮换热系统为网管中心提供冬季供暖。



★屋顶设置光伏发电单元接入高压直流系统为微模块设备供电。


★直供机房空调系统的湖水回水进行综合利用发电。


★IT设备采用高压直流系统和交流直供相结合方式进行供电。在保证供电可靠性的前提下,能源的工作效率从92%提升到97%以上,减少能源损耗。



3)、融入自然的环保型数据中心


A、IT机房首次采用极早期报警和预作用自动喷水系统相结合减少替代气体灭火系统,减少对环境的影响。IT机房通过极早期报警系统早发现早处理。当有火情时,安装在保护区的感烟火灾探测器首先感应动作,发出火灾报警信号,火灾报警控制器在接到报警信号后发出指令,打开预作用阀,使水进入系统侧管内,系统变为湿式系统,待保护区内温度达到洒水喷头动作温度,玻璃球破碎,喷头喷水进行灭火。


2、直供湖水的充分利用


12℃湖水对数据机房进行冷却后温度升至20℃左右,通过珍珠半岛开发区的供水管道将一部分水输送至开发区内其他建筑作为空调冷却水使用;另一部分引至新建珍珠半岛人工河(中轴溪),作为水源流经珍珠半岛并经过自然冷却后汇入千岛湖,确保生态平衡并打造了最美数据中心。

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项目创新点

国内数据中心第一次采用湖水直供制冷方式的应用。


项目价值

通过对每个子系统每个细节的论证和设计,实现国内首个湖水直供制冷的数据中心应用。通过动态调整制冷系统的冷量的输出、减少能耗损坏和能源再利用等一系列手段和技术,让千岛湖数据中心设计年平均PUE值小于1.3,最低时PUE值1.17,比普通数据中心全年节电数千万度,碳排放量减少1万多吨标准煤,成为全球最节能的数据中心之一。



所属专业:运营商,广电
承接单位:华信咨询设计研究院有限公司
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