武漢中電通電力設備有限公司
? ? ? ?不論何種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,在準備提高其環(huán)境容量前,都必須首先進行需求評估。需求評估基本可以確定由IT設備負責的業(yè)務應用的可用性需求。
? ? ? ?可以將時間不緊迫或分批處理性質的業(yè)務流程的負載功率和空調系統(tǒng)設置為”N” 拓撲結構配置,沒有內部冗余提高可用性。時間緊迫的工作可能需要關鍵組件系統(tǒng)中有某種程度的冗余,使用”N+1″拓撲結構配置。每個關鍵系統(tǒng)元件都有一個冗余設備,這樣如果某個單元出現(xiàn)故障,系統(tǒng)仍然可以維持IT關鍵負載的正常運行。要求絕對可用性的最關鍵應用環(huán)境應使用2N拓撲結構,這樣關鍵系統(tǒng)就擁有完全冗余。雖然某個關鍵系統(tǒng)會出故障,但是另一系統(tǒng) 會保持負載的正常運行。這也提供了某種程度的可同步維護性,可以在另一系統(tǒng)承擔負載時對該系統(tǒng)進行維護。
? ? ? ?無論實際UPS供電系統(tǒng)設計是何種配置( N、N+1、2N ) , 其核心問題都是如何為關鍵負載提供充足電力并對其進行冷卻。對所需容量估計不足可能會導致將來被迫中斷電力以增加容量,而估計過高則會導致額外的初始成本以及高額的運行維護費用。
? ? ? ?大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都位于大型建筑物內, 在計算功率容量需求時,穩(wěn)定狀態(tài)功率和峰值功率之間的差值十分關鍵。如果所安裝的空調系統(tǒng)或備用發(fā)電機等關鍵組件需要共用或需要為之外的設施提供負載，估算系統(tǒng)容量需要進行更為全面而復雜的分析。
? ? ? ?圖2-1說明了電力容量在各種負載間的典型分配比例,假設的面積為5000ft2 ( 465m2) , 初始穩(wěn)定狀態(tài)關鍵負載為50kW ,未來穩(wěn)定狀態(tài)負載再增加50kW.假定制冷系統(tǒng)為直接膨脹(DX)式,并且市電電壓為450V交流電。
? ? ? ?不論是單機架環(huán)境還是完整規(guī)模的,正確規(guī)劃的第一步就是確定要為其供電并提供保護的關鍵負載的容量。關鍵負載是指構成IT業(yè)務結構的所有IT硬件組件:如服務器、路由器、計算機、存儲設備、通信設備等,還包括保護它們的安全系統(tǒng)、消防和監(jiān)控系統(tǒng)。這個過程首先需要列出所有這些設備,包括它們的銘牌額定功率、電壓要求以及是單相設備還是三相設備。然后必須調整銘牌信息以反映預期的真實負載。在絕大多數(shù)情況下,該值遠遠高于預期的運行功率水平。大多數(shù)IT設備的銘牌額定值至少超出實際運行負載33%。美國國家電氣標準( NEC )和類似的國際規(guī)范組織都已認識到這一事實， 允許電氣系統(tǒng)設計中累加預期負載的銘牌數(shù)據(jù)，再乘以不同的系數(shù)，來計算實際運行的負載。計算步驟如下:
? ? ? ?①累加預期負載的銘牌功率。如果設備上沒有列出功率,可以將電流(安培)和設備電壓相乘得到VA值,該值近似等于設備消耗的功率。
? ? ? ?②將預期的VA數(shù)乘以0.67 ,以計算負載的實際功率(以瓦計)。將計算的負載的實際功率值除以1000就得到預期關鍵負載的千瓦級( kW )負載數(shù)值。
? ? ? ?負載并不是一成不變的, 在建成后的生命周期內, IT設備幾乎一直處于一種不斷變化的狀態(tài)。IT設備更新至少每3年一次循環(huán),到時候會添加新的、功能更強大或效率更高的設備, 或者替換初始規(guī)劃列表上的設備。
? ? ? ?想要更合理的規(guī)劃,盡可能節(jié)省電力設施方面的損耗,應該對IT設備將來的變化和升級的范圍和時間做出切實的評估,這樣可以正確規(guī)劃最初確定的功率需求。對于電源和配電系統(tǒng)的元器件,可以根據(jù)目前和未來的負載情況進行擴展或調整。
? ? ? ?必須充分估算為系統(tǒng)供電的電力線路的容量以承擔已知初始負載和未來負載,或者可以在不造成停機這一嚴重影響可用性的前提下增加功率容。在估算出未來負載量后,將其加到計算出的基本負載信息上,這樣就可以得到以kW表示的電源關鍵負載量。
? ? ? ?1 ) UPS負載
? ? ? ?假設需求評估可用性確定所需UPS的容量,那么總負載功率必須考慮UPS系統(tǒng)的效率損耗以及蓄電池充電所需的額外功率。UPS效率隨產品型號不同而異,而且受UPS負載的影響很大。實際上UPS的效率約為88%。
? ? ? ?蓄電池充電也需要消耗大量電力,但不會連續(xù)消耗。在蓄電池已充滿電的正常工作作狀態(tài)下,可忽略蓄電池充電負載。但是,當蓄電池已部分或完全放電后，蓄電池的充電功率可占額定UPS負載的20%。盡管這樣的負載極少出現(xiàn),但在估算備用發(fā)電機和線路容量時必須包含該負載。
? ? ? ?2 )照明設施負載
? ? ? ?照明設施負載包括建筑物的部分照明設施和的全部照明設施,此類型負載可采用經驗公式估算,即每平方英尺2W或者每平方米21.5W。
? ? ? ?3)制冷負載
? ? ? ?有關制冷負載,首先計算要冷卻IT設備所產生熱量必需的制冷量,然后選擇制冷設備可獲得制冷負載的功率。
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