潍坊直销金武士UPS电源蓄电池

浅谈数据中心基础设施节能技术及标准化(二)

先针对数据中心供电系统的架构进行了简单的介绍,并针对此架构中应用的节能技术进行解析。在此基础上介绍了关于上述节能技术开展的相关的国内、国际标准化工作的进展情况,以及重要技术点的标准要求解析。为今后的行业内的研发、生产以及应用等环节提供相应的理论依据。

1 引言

随着低碳经济的来临,国家对节能减排工作日益重视。2009年12月哥本哈根气候变化会议上,中国政府承诺到2020年,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。

随着新一代移动通信和下一代互联网等新技术蓬勃发展以及视频、图像等新业务新应用带来数据业务快速增长,大规模数据中心的建设使得集成度高、能耗大的数据单架设备大量增加,能源消耗总量呈指数增长。绿色数据中心已经成为数据中心发展的必然。

众所周知,空调系统是数据中心中能耗占比较大系统,仅次于IT系统。因此本文将重点阐述数据中心供电制冷系统中应用的主要节能技术的原理、应用情况以及其标准化工作进展情况等。

2 数据中心制冷系统架构及节能技术

据美国采暖制冷与空调工程师学会(ASHRAE)技术委员会9.9(简称TC9.9)统计报告显示,数据中心各部分的用电量分布大致如图1所示。

由图可见,IT系统、空调系统和供电系统是数据中心能耗大户。

本文主要介绍数据中心制冷系统总体架构,其典型的系统架构如图2所示。

3 数据中心制冷系统节能技术

为了满足IT设备正常运行环境条件,数据中心需配备制冷系统。多个国内国标标准中提出了对数据中心的环境条件要求,如在GB/T50174数据中心设计规范中提出数据中心主机房的环境温度应保持在18～27℃,允许工作温度为15～32℃;而在ITU-TL.1300《数据中心最佳实践》标准中提出最佳环境温度范围为18～32℃;在YD/T1821标准中提出的大型和超大型数据中心环境温度范围为18～26℃,中小型数据中心环境温度范围为15～27℃。在满足数据中心环境条件要求的基础上,各绿色数据中心开展了一系列的节能举措。

其中,应用比较广泛的节能技术有近端制冷技术、气流组织控制技术、自然冷却技术和相变材料冷却技术等。这里将针对上述技术的原理、数据中心应用情况及相关标准化工作进行详细的介绍。

(1)近端制冷技术

传统数据中心的空调制冷率低,散热能力有限,无法满足中高热密度机柜的散热需求,容易出现机柜局部过热的情况,使机柜无法负载过多的服务器设备,从而导致机柜的容积率和机房的空间利用率降低。

金武士蓄电池测试维护手段

一般UPS电源对电池的要求：满足一定的端电压；电池应具有在启动放电瞬间就能输出大电流的特性；满足一定的容量，以保证逆变供电的时间。

1、用万用表测量电池的端电压

实践证明，用万用表测量UPS电池的浮充端电压是无法判定旧电池是否已经失效。所以一般要离线或在线测量电池的端电压，被测电池的端电压为12V左右（对12V电池而言），最低不能低于10.5V。不足10.5V的电池即为欠压或已经失效的电池。若这种电池在经过充电或激活充电后端电压仍达不到12V，即为失效电池。

2、测试UPS电池是否具有启动瞬间输出大电流的特性

后备式UPS电源由市电供电向逆变供电的切换时间要求小于7ms,一般设计为4-5ms左右。这就是说，一旦市电供电中断，UPS电池必须在小于4-5ms时间内输出负载所需的电流。有些失效的电池能够满足端电压和容量的要求，但不能在少于4-5ms内放电电流达到大电流的要求，也是不合格电池。UPS电池瞬间输出大电流的特性只有在关闭市电才能测试，在不知道电池性能情况下有一定的风险，一般是不进行的。

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3、判别UPS电池的容量

传统判别UPS蓄电池容量的方法与判别一般蓄电池的方法一样，将整组蓄电池组脱离通信电源系统并上电阻丝，以八或十小时率恒流放电，然后以最先到达放电终止电压的某一单体蓄电池的放电时间与电流，来推算其容量。

UPS系统的标牌数据

当计算UPS单元的尺寸需求时，最大的问题是如何确定它们的实际负载。许多数据硬件制造商仍然在其制造的设备上无法提供足够的数据，或是提供容易让人误导的数据。大厂商通常会在他们的网站上链接有配置器。如果使用正确，这些配置工具往往会给出相当准确的信息。但是没有工具可以为您提供总负载的准确估计。需要您自己来获取实际的数字。

小心使用标牌(数据)。上面通常是合法的参数，通常会给出一个比该单元将能达到的伏安额定值更高的数值。例如，想象某单元标牌上显示可在90至240伏电压，以4至8安培电流下可提供500瓦特(W)电源。

首先，数字是与实际不符的。电流数据相对于电压数值偏大。如果假设额定电压120伏特，额定电源8安培，您得到960的伏特安培。该数据乘以0.95将得到912瓦。没有哪个电源的效率会这么低，以至于电源几乎从来没有在全功率运行。因此，这是极不可能的，这个装置将能再超过500瓦的功率，但如果您想保守计算的话，乘以1.1可以计算出550瓦的输入功率值。

不要被双线设备所蒙骗。当电源提供共享负载时，人们往往会认为其中任何一个应该能够承载满负载。因此，一台具有两个500瓦电源的单元仍然应该只有单线来计算。

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UPS容量参数

当您估算出了实际负载，在实际运行UPS时应按照实际额定容量的80%来规划。这能够为高峰操作环境留出空间，给您安装副本设备时候能提供相应的容量，允许您从退役的旧有设备中获得一点点增长。对于规划负载有80kW，1.0PF值，额定功率为100kVA/100kW的UPS设备，您如果保持相位平衡在5%以内则足以应付。UPS具有0.9的PF值时，需要更高的额定kVA值;125kVA将提供给您112.5kW的容量，这也会为您提供一些额外的空间。

如果您预见到近期用电会有大幅增长，考虑购置一台模块化的UPS设备。有两种类型可选：一种是整体容量会高于您的需求，但只安装所需的物理UPS和电池模块，另一种是系统的总容量较高，但采用固件配置的方式来限制其输出功率不会高于所需要的数值。无论哪种方式，只买对的不选贵的，当需要额外的容量时再进行购买。节省的不仅仅是资本成本。当UPS加载到更高的容量时，它的运行效率也会更高，因此也节省了电力运营成本。当然，有了2N的冗余UPS，实际上您会以一半的总负载运行每台UPS，这使得它的容量更为至关重要。其运行效率很低时可低于40%。

最后考虑的是发电机负载。不同的UPS设计对发电机呈现出不同的电气特性。您的电气工程师或设施电工需要同时检查UPS和发电机两者的特性，以确保在紧急情况下UPS负载突然切换到发电机时，发电机不会停止运转。

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假如金武士蓄电池充不进电
1 、故障现象
首先检查充电回路的连接是否可靠，检查连线与插头接触是否完好，认真检查插座和插头是否有 “ 打火 ” 烧弧现象，有无线路损伤断线等。
检查充电器有无损坏，充电参数是否符合要求：即初期充电电流达到 1.6 -2.5A / 只；最高充电电压达到 14.8-14.9V/ 只，充电浮充电转换电流达 0.3 -0.4A / 只，浮充电压达到 14.0-14.4V/ 只。
查看赛能蓄电池内部是否有干涸现象，即赛能蓄电池是否缺液严重。
还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化。极板的不可逆硫酸盐化，可通过充放电测量其端电压的变化来判定。在充电时，赛能蓄电池的电压上升特别快，某些单格电压特别高，超出正常值很多；放电时电压下降特别快，赛能蓄电池不存电或存电很少。出现上述情况，可判断赛能蓄电池出现不可逆硫酸盐化。
2 、故障的检查和处理
先将充电回路连接牢固，充电器不正常的应更换。干涸的赛能蓄电池应补加纯水或 1.050 的硫酸，进行维护充电、放电恢复赛能蓄电池容量。如果发现有不可逆硫酸盐化，应进行均衡充电恢复容量。干涸的赛能蓄电池加液后的维护充电，应控制最大电流 1.8A ，充电 10-15 小时，三只赛能蓄电池的电压均在 13.4V/ 只以上为好。如果赛能蓄电池之间电压差别超过 0.3V ，说明赛能蓄电池已经出现不同步的不可逆硫酸盐化。对于发生不可逆硫酸盐化的赛能蓄电池，需要更换整组赛能蓄电池或激活赛能蓄电池。