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Flownex在智能化数据中心的应用有哪些

2020-11-25 17:46 次阅读

数据中心是实现数据信息集中处理、存储、传输、交换、管理等业务的基础设施和服务平台,是国家新基建的核心组成部分。随着互联网的兴起,数据中心作为大量数据的承载实体,在迅速发展的同时,所引起的高能耗问题也日益突出。

目前,全球数据中心总量已超过300万个,耗电量约占全球总耗电量的1.3%。中国大约有55万个数据中心,根据IDC预测,到2020年我国数据中心耗电量预计将增至2962亿千瓦时。数据中心运营成本中有60%来自于能耗,因此,采用先进的节能降耗技术对于数据中心的运行具有重要意义。

数据中心的能耗主要来源于IT设备、空调系统、电源系统和照明系统。

IT设备是能耗最高的部分,约占数据中心总能耗的45%,其中服务器能耗约占35%,存储设备能耗和网络通信设备能耗各占5%左右。

空调系统能耗在数据中心总能耗中排第二位,约占40%。

因此降低空调系统能耗被认为是提高数据中心能源效率的重要措施。

数据中心能耗分布

国际上一般采用PUE作为衡量数据中心电力使用效率的指标:PUE=数据中心的总能耗/IT设备能耗。PUE越接近1,数据中心的能源利用率越高。

据《“十三五”国家信息化规划》的要求:

到2018年,云计算和物联网原始创新能力显著增强,新建大型云计算数据中心电能使用效率(PUE)值不高于1.5;

到2020年,形成具有国际竞争力的云计算和物联网产业体系,新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.4。

从数据中心的能耗组成来看,制冷系统是节能的重点。

数据中心的常规冷却方式主要包括:

冷却方式对比:

数据中心冷却系统使用到的设备有蒸发器、阀门、冷板、冷凝器、管路、泵、控制阀、接头、三通、换热器等元件,使用一维系统软件能够方便的建立冷却系统模型,快速得出系统运行设备之间的物理关系。

Flownex是一个通过ISO9001:2008质量认证的管网系统仿真软件,能快速、准确、高效地模拟复杂的热流动环境,并对复杂的热流系统进行设计和优化。

Flownex具有强大的仿真能力,可计算气体、液体、气体混合物以及均匀两项流的流动,能模拟分析快速变化及慢速变化的动态过程。

利用Flownex能够搭建包括泵、管路、阀、冷塔换热器、控制阀、过滤器等设备的数据中心冷却系统,进行稳态和瞬态计算,计算系统各元件的压力、流量变化和换热情况。

Flownex中丰富的传感器PID控制、数学逻辑运算器、自定义脚本等控制器类元件,还能够实现数据中心各季节复杂的控制策略。

Flownex搭建的系统仿真模型

2016年,谷歌采用人工智能让他的数据中心制冷PUE改善了40%。

谷歌的人工智能解决方案是:通过数据中心内的数千个传感器去采集温度、电量、耗电率、设定值等各种数据,再对这些历史数据做机器和深度学习分析,调整运行模式和控制阀值,最终实现数据中心运行的最高效率。

要实现真正的数据中心热优化,需要基于数千个实时传感器和数据物理模型的验证校核,这个过程涉及到大量信息的收集,还需要对搜集的数据进行筛选。

但是系统运行存在检修、设备清洗、测试、传感器损坏等大量非正常运行工况,这些数据规律不适用于模拟工况,需要将这些数据剔除干净。

根据系统运行的不同工况,将清洗后的数据根据不同仿真工况进行分类整合,通过对大量检测数据梳理及运算模拟,能够得到实际系统设备更高精度的仿真模型。

结合Flownex的系统级仿真分析,能够再现系统运营过程中各位置的详细工况,优化给水泵以及阀门调节规律,结合历史环境温度以及负载的变换规律,提前优化出合理的运行方案,降低PUE。
责任编辑人:CC

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