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如何为数据中心广东精密空调选择合适的UPS

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-07-20 8:42:09 * 浏览: 9
随着高密度IT机柜在数据中心机房的广泛应用,为了保证数据中心业务的连续运行,广东精密空调的持续冷却需求变得越来越迫切,制冷保护受到用户的广泛关注,关键在于商业保障设备的UPS能否保护广东精密空调,本文试图对这些问题给出一些见解。 1广东精密空调供电和配电的挑战近年来,随着云服务和移动互联网服务的快速发展,数据中心已经开始向高密度和高度化发展,数据中心IT机柜的功率密度已经达到不断增加。根据ASHARE的研究报告和一些大型运营商的测试数据,IT设备的功率密度从传统的2kW /机柜到现在的5kW /机柜,10kW /机柜甚至20kW /机柜,数据室允许空气调节停止运行时间已经成为分钟水平,空调设备在几分钟内停止冷却很短时间,这可能导致IT设备的高温停机,并且很难估计损失。 (1)数据中心高密度化需求表1是2014年运营商机架密度与停机时间的对比表。可以看出,机架密度达到5kW /机柜后,一旦空调停止运行,机柜只持续4分钟。停机时间,随着机柜密度的增加,持续时间会缩短。因此,即使电源故障后负载由UPS支持,即使电池备用时间延长,也没有意义。 (2)机房连续冷却的正常运行时间要求在正常运行时间等级标准中,数据室的连续冷却分为三个等级,对功率密度为4kW的大功率数据室提出连续冷却/内阁及以上。给出了要求并给出了相应的解决方案,如表2所示。(3)使用UPS作为广东精密空调负载的意义为了解决空调的配电问题,更常见的方案是使用柴油发电机为IT设备和空调提供电源。但是,油机需要一定的时间才能启动。以前的数据要求在今天的高密度数据中心,油机必须在4分钟内启动,这显然是有风险的。人们自然会考虑使用UPS为广东精密空调供电,以确保主电源被切断或柴油发电机无法正常启动。广东精密空调使用UPS进行配电,可以保证数据中心机房连续制冷的业务需求:1在配备柴油发电机的情况下,当柴油发电机不能使用时,可以防止广东精密空调的连续冷却正常开始。防止设备因过热停机而导致业务中断。 2对于因空间限制和其他条件而无法配备柴油发电机的场景,使用UPS进行广东精密空调配送可确保持续的制冷需求。由于广东精密空调是感性负载,业界普遍认为启动时的启动浪涌电流非常大。因此,在UPS用于广东精密空调供电方案中,如何选择合适的UPS容量成为关键问题。 2广东精密空调配电架构要求在目前的广东精密空调主流应用中,从末端布置,主要有两种用于近端冷却的线路级空调和用于远程制冷的室内空调。有两种直接膨胀和冷却水冷却方式。数据中心的通用制冷系统如图1所示。(1)直接膨胀式广东精密空调系统的供电和配电特性直接膨胀空调系统的工作原理:通过制冷压缩机,气态制冷剂被压缩进入高温高压状态,在冷凝器中冷凝,转化为高温高压的锂释放热量,液体制冷剂通过节流装置(也称为膨胀阀)减压,在蒸发器中蒸发,转化为低温低压气体,并吸收外围设备的热量以降低环境温度。制冷的目的。直接膨胀广东精密空调系统由蒸发器,压缩机,冷凝器和节流装置(膨胀阀)组成。图2显示了直接膨胀空调系统的基本组成。在实际使用中,为了便于蒸发器和冷凝器的运行,必须为每个蒸发器和冷凝器配备强制对流风扇,并将蒸发器和冷凝器安装在两个不同的室内和室外壳体(也称为室内单元)中。和室外单位)。 。直喷式广东精密空调器的电源采用三相供电系统,供电范围一般为380至415 Vac / 50 Hz,380至415 Vac / 60 Hz,440至480 Vac / 60 Hz 。当空调系统启动时,一般首先启动室内机(风机,控制系统等),然后启动室外冷凝器,然后启动制冷压缩机。图3是风冷广东精密空调的功率分布图。从配电结构与启动顺序相结合,在考虑UPS电源时,有必要参考室内广东精密空调风机,控制系统,室外冷凝器和制冷压缩机的供电要求。选择合适的UPS以实现高性价比的配电。 (2)冷水型广东精密空调器的供电和配电特点随着高功率密度机房的应用(单机柜功率密度超过5千瓦),机房的热密度也相应增加,新一代绿色数据中心需要较低的要求。 PUE值,需要更节能的冷却方法为机房提供冷却解决方案,冷冻水冷却更适合下一代数据中心冷却的需求。冷冻水式广东精密空调采用冷水机组生产低温冷冻水,由冷水泵驱动,冷水通过水管送至数据室的冷水型终端空调并且空调风扇驱动房间内的空气流过冷水盘的表面。降低温度,冷却IT设备,并在冷冻水预热后,从管道返回冷却器的蒸发器,再次冷却,然后循环。可以看出,当机组断电时,只要冷冻水泵和终端空调确保供电,机房内的冷风循环仍可保证。作为蒸汽压缩制冷装置,根据冷凝器的不同散热方式,冷水机组可分为水冷式制冷机和风冷式制冷机。水冷式冷水机组使用冷却水为冷凝器散热。它通常与冷却塔一起使用。风冷式冷水机组使用环境空气来散发冷凝器的热量。两者的基本组成如图4所示。冷冻水型广东精密空调由单相电源供电。电压范围为200-240Vac / 50Hz,或200-240Vac / 60Hz。使用UPS电源时,主要考虑端风扇的供电要求。 3UPS配广东精密空调配置分析对于以上分析当前数据中心常用的直接扩展广东精密空调和冷冻水广东精密空调,给出了UPS配置的基本建议。 (1)UPS直接膨胀广东精密空调系统分析直接膨胀空调系统包括风冷直接膨胀系统和水冷直接膨胀系统,不同的是室外冷凝器有不同的散热方式。目前,在直接膨胀广东精密空调行业中,室内机的制冷压缩机主要采用涡旋压缩机进行可变容量调节。 SC轧辊压缩机通常采用数字涡旋技术,交流变频技术和直流变频技术来实现变容量调节。三者的技术对比如表3所示:在性能和可靠性方面,压缩机采用直流变频技术,电机启动转矩大,效率高(损耗低,功率因数高),调速精确,高功率 - 体积比,高可靠性,长使用寿命,技术成熟稳定。相比之下,数字滚动虽然该技术具有长期的市场应用经验,但速度范围较窄,IPLV不如直流变频技术,并且它不能完美匹配需要部分负载的高效数据中心散热。对于采用直流和交流变频技术的压缩机,最明显的区别是驱动技术:采用同步永磁交流电动机,它是直流变频,采用异步交流电动机,它是交流变频。虽然它也是一种变频技术,实际上,交流变频和直流变频都是两代产品。由于低能效和复杂的激励逻辑,交流变频基本上被直流变频技术所取代。因此,目前主流压缩机供应商正在关注直流变频技术,以配合数据中心负荷变化节能要求的大趋势。从表4的比较分析可以看出,数字涡旋压缩机和变频压缩机的浪涌电流是完全不同的。当UPS用于直接膨胀风冷广东精密空调时,应考虑压缩机浪涌电流的影响。 。以冷却能力为35kW的风冷式行级广东精密空调为例,A厂家采用数字涡旋压缩机,B厂家采用直流变频压缩机。整机启动电流的比较如图5所示。根据两个制造商A和B提供的技术参数,结合测试结果,使用数字涡旋压缩机的DX型广东精密空调有一个启动冲击电流约为额定电流的5倍,DX型精度使用直流变频压缩机。空调,其启动电流小于额定电流。风冷直喷式广东精密空调室外机由风扇调速器(包括压缩机逆变器),电控箱,冷凝器,机架和风扇组成,启动电流小于满负载电流。使用UPS为风冷式冷凝器供电时,请考虑其额定满载电流。例如,假设在T1条件下(温带气候,环境温度为-20~45°C),对于38kW风冷室外机,输入系统为380~415Vac / 3Ph / 50或60Hz,满负荷电流为2.5A如果功率因数为0.8,室外机功率为水冷直接膨胀型。如果使用数字涡旋压缩机的室内广东精密空调,应考虑冲击电流的5倍的影响,并且对于使用变频压缩技术的广东精密空调,由于变频压缩机的启动电流小于其额定值根据GB / T50174-2008的冗余设计原则,UPS应考虑其额定电功率并考虑1.2倍的冗余系数。对于水冷和直接膨胀冷却系统,由于冷却水泵和冷却塔的配置,冷却水泵具有固定频率水泵和变频水泵方案。冷却塔中有相应的风扇,需要基于特定的泵方案和冷却塔。考虑风扇的类型。 (2)UPS与冷冻水型广东精密空调配置分析根据Uptime对冷冻水式空调系统连续冷却水平的定义,考虑UPS用于广东精密空调配电,其主要应用是不间断冷却(ClassA级) )和连续冷却(B级l(两个方案),两者的区别在于是否设置冷藏水箱,冷水二级泵是否由UPS供电。如果整个空调系统配备冷藏冷藏箱,冷水二级泵和终端空调由UPS供电,则是A级不间断冷却方案。如果只有冷冻水二级泵和终端空调由UPS供电,则没有。冷藏箱的配置是B级冷却方案。在实际应用中,冷冻水储存系统的总体方案结构如图6所示。根据冷冻水储存系统的总体结构,并考虑到数据中心业务的连续应用要求和配置在制冷系统中,可以参考以下解决方案:1方案1为整个制冷系统配置UPS系统,用于冷冻水空调系统UPS系统需要配置用于冷却器,冷却塔,主泵和辅助泵和广东精密空调,以保持整个制冷系统不间断运行。由于此解决方案成本高昂,因此在实际项目中很少使用。 2选项2在冷冻水系统中,UPS配置用于广东精密空调风扇和辅助泵,冷冻水存储在冷冻水循环系统中。在电源中断未恢复或电源中断导致冷机暂时无法启动的期间,冷水通过冷藏箱和泵循环水供应,广东精密空调风机维持室内冷空气循环,为机房环境提供不间断的冷却。与第一种选择相比,该解决方案在成本性能方面具有优势。上述两种解决方案均可实现UptimeClass A级不间断冷却标准。 3选项3在冷冻水系统中,UPS配置为广东精密空调风扇和辅助泵,但不提供冷藏箱。当电源中断或机械制冷故障时,广东精密空调风机维持机房内的空气循环,并利用管道中剩余的冷水提供制冷,从而减缓设备的快速加热房间。该解决方案可以满足UptimeClass B级连续冷却的要求,并且该解决方案的性价比具有明显的优势。 (3)终端空调UPS电源的配置建议无论是A级正常运行还是B级冷却,最好考虑终端广东精密空调的UPS配置。冷冻水端广东精密空调的主要部件是风扇。在选择风扇时,有两种类型的终端空调,AC风扇和EC风扇。在实际应用中,由于EC电机是内置智能控制模块的直流无刷免维护电机,具有智能化程度高,节能高效,寿命长,振动小,噪音低,连续不间断等特点。操作。它可以实现无级调速,更好地匹配服务器的风量,实现最大的节能效果。因此,大多数终端调节风扇制造商选择EC风扇。对于带EC风扇的终端广东精密空调,起动冲击电流小于额定电流。因此,在配置UPS时,主要考虑终端空调的满载运行功率。以一台30kW冷水式行空调品牌为例,它配备8个风扇,终端空调满载电流为5.5A,功率因数一般为0.8,满载功率为:5.5×220 ×0.8≈1kW,考虑到UPS的负载功率因数为0.9,并且考虑到1.2倍的冗余因子,所需的UPS容量为1.2×1 / 0.9 = 1.3(kVA)。 (4)冷冻水二次泵采用UPS供电和配电建议冷冻水二次泵是冷水型空调系统的另一个关键部件。当考虑连续冷却时,它是不确定的考虑使用UPS供电。冷水二级泵的选择主要取决于安装位置,空间和压力,结合管道水流量和扬程,但从电气性能的角度来看,固定频率泵和可变泵有两个考虑因素。变频泵,取决于实际项目。该过程中使用的泵类型。考虑到UPS对冷冻水二次泵的供电,通常对于固定频率泵,起动冲击电流的额定电流是5倍,对于变频泵,应考虑一定的冗余系数。 1.2倍。 4 UPS配广东精密空调系统选型建议综合分析风冷DX型和冷水CW型广东精密空调系统,对于连续制冷应用的要求,UPS可用于为精密空气供电调节系统,并根据业务需求,冷却水平和综合考虑投资成本,选择一个具有成本效益的解决方案。 UPS的选择原则主要取决于所选的空调系统,主要分为直接膨胀式空调和冷冻水空调。选择计算步骤如下:(1)直接膨胀式广东精密空调UPS选型建议(见表5)在风冷直喷式空调系统中,如果室外冷凝器同时由UPS供电,整个空调系统符合不间断冷却的要求,符合UptimeClass A标准。当只有室内广东精密空调器由UPS供电时,如果主电源被切断,可以通过UPS电池供电,继续维持机房的空气流通,降低机房的升温速度。 (2)冷冻水式广东精密空调UPS选型建议(见表6)5配置实例以华为引进的风冷线路级广东精密空调和冷水管线广东精密空调为例说明配置原理UPS作为广东精密空调。 。 (1)非变频压缩机风冷广东精密空调配置实例对于华为NetEco5000-A20kW行列式空调,压缩机为非变频压缩机,应考虑启动浪涌电流对UPS的影响。从产品说明书中可以看出,华为NetCol5000-A20kW的满载电流为23A(16.5A无加热加湿),空调启动时可暂时忽略加热和加湿功能。广东精密空调的功率因数为0.8,那么在考虑加热和加湿功能时,20kW风冷式行式空调的最大电功率即使在满载状态下也是所需的功率。因此,当考虑非变频压缩机空冷式空调的浪涌电流时,可以在不加热的情况下进行加热和加湿流动功能。满载电流可以满足5倍。此时,应考虑UPS所需的功率。室外冷凝器也由UPS供电。假设在T1条件下,电容器选用华为提供的NetCol500-A032,其满载电流为2.5A,取功率因数为0.8,功率是根据上述分析,因为室外电容器功率对于整个风冷广东精密空调系统来说,UPS容量只能满足与压缩机启动冲击电流相对应的电功率。整个系统的配电要求。因此,当高频机UPS用于供应20kW风冷直接膨胀空调时,UPS负载功率因数为0.9,考虑到1.2倍的冗余系数,UPS的容量为PUPS = 1.2×43.5 /0.9=58(kVA)(2)变频压缩机风冷广东精密空调配置实例对于采用直流变频技术的NetCol5000-A25kW风冷式行级广东精密空调,其满载电流为29A,功率因数为0.8 ,那么电力被认为是室外冷凝器。 UPS电源,假设在T1条件下,the电容器选用华为提供的NetCol500-A032,其满载电流为2.5A,功率因数为0.8,因此其功率为,使用高频机UPS时总需求功率为25kW。当风冷直接膨胀空调通电时,UPS负载功率因数为0.9,考虑到1.2倍的冗余系数,UPS的容量为:(3)冷冻水终端空调UPS配电配置示例华为公司提供冷冻水型线路空调NetCol5000-C030H,端风机采用EC风机,冲击电流影响较小。根据产品参数,满载电流为5.5A,并采用功率因数。 0.9,电力是供给冷水端空调的高频机UPS,选择UPS负载功率因数为0.9,并考虑1.2倍的冗余系数,那么UPS容量需要注意冷冻水式空调器在该系统中,为了实现冷藏,通常需要配置冷冻水泵。需要根据安装位置,空间和压力,结合管道水流量和升力来选择冷冻水泵的功率,这里不再赘述。但是,为了实现连续冷却,至少冷冻水泵需要由UPS供电。 (4)华为风冷空调推荐UP配电配置。考虑华为提供的风冷广东精密空调用于配电。根据推荐的配置组件,推荐的UPS容量如表7所示。 6结束语高可靠性和高可用性是每个数据中心建设者永恒的追求。随着大功率计算机房的不断应用,持续冷却是一个必须重视的课题。在考虑连续制冷应用业务时,UPS在广东精密空调配电中的应用引起了业界的关注并具有一定的应用价值。对于数据中心设计人员,有必要考虑安装环境,投资成本和维护方便性。选择合适的UPS为广东精密空调供电,以满足机房不断升高的热密度要求,并与数据中心业务的发展相匹配。