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省电45%,浪潮与中移动共创绿色奇迹

发布时间 :2017-05-31

PUE值由平均2.2降到1.2以下

省电节能高达45%

同等业务能力下机房建筑面积减少70%+

配套投资下降10%+

……

浪潮与中国移动南方基地合谋的

芯片级节能绿色数据中心建设方案

有数有真相地创造了“绿色奇迹”


同时

该科技成果已获得发明专利16

实用新型专利35

成功入选国家工业转型升级资金绿色制造项目名单

关键技术成果被工信部鉴定为“国际领先水平”

成为IDC绿色节能新标杆 

 

中国移动南方基地的PUE难题

 

数据中心是名副其实的“电老虎”。目前全球互联网数据中心一年的用电功率已经超过了300亿瓦特,这相当于30个核电站的供电功率。如何建设绿色数据中心,节能减排,减少电费开支,成为众多企业和IT厂商共同亟需解决的难题。

位于广州的中国移动南方基地是中国移动两大综合基地之一,承担着中国移动集中化、云计算和IDC的运维。南方基地数据中心的PUE值为2.2,这与国内大多数数据中心水平相当,据中国移动南方基地总经理林湧双介绍:“南方基地一年用电额中近90%是用于数据中心的消耗。”

 

而当前国际领先绿色数据中心PUE值仅为1.2,这之间存在着不小的差距。除了承担业务重任,南方基地还肩负着对IT支撑架构进行创新研究和运维探索的重任。因此南方基地决定启动对数据中心的改造,目标是将PUE值降低至国际数据中心的领先水平。

 

“节”尽所能  “花”落浪潮

 

众所周知,数据中心的耗电量主要来自数据中心的运行以及冷却散热,致冷占了绝大部分。南方基地确定了以“去空调、去UPS”为方向,从致冷节能技术着手进行突破,有效降低PUE值。

目前IDC致冷节能技术已经历四代演变:从传统的“机房级”致冷、到“模块级”和“机架级”致冷、再到“芯片级”致冷。中国移动南方基地总经理林湧双谈到,前三种为非接触式致冷,散热系统需低温空气作为散热媒介,系统热阻较高;最后一种为接触式致冷,散热系统无需空气作为介质,系统热阻可大大降低。“芯片级”致冷技术可在确保安全工作的前提下进行高效散热,南方基地决定采用全新的“芯片级”致冷方案。

“芯片级”热管水冷技术

 

经过多次交流与沟通,浪潮的液冷解决方案与南方基地提出的热管水冷的方案不谋而合。热管水冷方案拥有可靠性高、维护便利、低成本、工艺复杂度低等优势,理论上在满足PUE值降低至小于等于1.2这个主要目标的同时,产品化的概率更高。

在对多种方案进行了长达2年的测试,用夏天最极端的高温天气测试获得的PUE值为参考和综合评估之后,南方基地最终选用了浪潮方案。

 

三大技术挑战 浪潮革命到底

 

“芯片级”致冷方案虽好,但必须对服务器进行定制。因此,浪潮对传统双路服务器浪潮NF5280M4进行了设计调整,以热管液冷模块代替传统的散热翅片模块,通过自然热传导带走CPU等高发热密度芯片的热量。即使使用温度高达45℃的水流,也可对CPU进行高效散热,使其工作温度保持在正常范围内。

改造过程中对方案进行不断优化,例如,液冷方案改变的服务器整体散热策略,浪潮研发人员经过多次尝试,把服务器风扇数量减少到3个或2个,确保服务器不受影响,正常稳定地运行。在设计热管时,为了避免热管的形状和排布降低实际散热效果,浪潮联合新创意的研发人员经过配合并多次优化,最终找到了散热效率最高的方式。

中国移动南方基地数据中心一角

 

除此之外,还对致冷系统进行了优化,由冷却塔、板式换热器、双循环水路代替传统精密空调,采用双通道设计:“接触式”致冷通道,排走高功耗高密度元器件的热量;“非接触式”致冷通道,排走低功耗低密度元器件热量。为了保证服务器的运行安全,浪潮和申菱共同承担方案优化,即将水流进行分区,外循环封闭于致冷设备间,同时在服务器接口部分设计了防漏接头,内循环采用无腐蚀绝缘冷媒,以负压方式驱动水流,经反复测试发现,这种方式即便出现水路漏点也不会对服务器造成影响。

再就是对供电系统的优化,采用市电直供,供电效率接近100%,使用高压直流作为热备份,确保市电失压时无缝切换。

 

有数有真相的“绿色奇迹”

 

林湧双介绍,与传统数据中心相比,这种新型数据中心节能效果突出,能效指标PUE值可由平均2.2降到1.2以下;省电节能高达45%,在同等业务能力下可减少机房建筑面积70%以上,配套投资下降10%以上,并可广泛应用于高温高湿地区,能有效推动我国数据中心的绿色发展。

林湧双介绍 “数据中心液/气双通道精准高效致冷系统”

 

目前,该数据中心致冷系统已获得发明专利16项、实用新型专利35项,成功入选了国家2015年工业转型升级资金绿色制造项目名单,关键技术成果被工信部鉴定为“国际领先水平”。接下来,该方案将进行大规模推广,南方基地的创新试点可谓国家绿色节能新标杆,给运营商绿色节能带来了新的方向。