確定所需的電源容量與關(guān)鍵負(fù)載

2023/07/18 分類:行業(yè)新聞 1386

? ? ? ?不論何種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,在準(zhǔn)備提高其環(huán)境容量前,都必須首先進(jìn)行需求評(píng)估。需求評(píng)估基本可以確定由IT設(shè)備負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)應(yīng)用的可用性需求。

? ? ? ?可以將時(shí)間不緊迫或分批處理性質(zhì)的業(yè)務(wù)流程的負(fù)載功率和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置為”N” 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置,沒有內(nèi)部冗余提高可用性。時(shí)間緊迫的工作可能需要關(guān)鍵組件系統(tǒng)中有某種程度的冗余,使用”N+1″拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置。每個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)元件都有一個(gè)冗余設(shè)備,這樣如果某個(gè)單元出現(xiàn)故障,系統(tǒng)仍然可以維持IT關(guān)鍵負(fù)載的正常運(yùn)行。要求絕對(duì)可用性的最關(guān)鍵應(yīng)用環(huán)境應(yīng)使用2N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這樣關(guān)鍵系統(tǒng)就擁有完全冗余。雖然某個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)會(huì)出故障,但是另一系統(tǒng) 會(huì)保持負(fù)載的正常運(yùn)行。這也提供了某種程度的可同步維護(hù)性,可以在另一系統(tǒng)承擔(dān)負(fù)載時(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

? ? ? ?無論實(shí)際UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是何種配置( N、N+1、2N ) , 其核心問題都是如何為關(guān)鍵負(fù)載提供充足電力并對(duì)其進(jìn)行冷卻。對(duì)所需容量估計(jì)不足可能會(huì)導(dǎo)致將來被迫中斷電力以增加容量,而估計(jì)過高則會(huì)導(dǎo)致額外的初始成本以及高額的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

? ? ? ?大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都位于大型建筑物內(nèi), 在計(jì)算功率容量需求時(shí),穩(wěn)定狀態(tài)功率和峰值功率之間的差值十分關(guān)鍵。如果所安裝的空調(diào)系統(tǒng)或備用發(fā)電機(jī)等關(guān)鍵組件需要共用或需要為之外的設(shè)施提供負(fù)載，估算系統(tǒng)容量需要進(jìn)行更為全面而復(fù)雜的分析。

? ? ? ?圖2-1說明了電力容量在各種負(fù)載間的典型分配比例,假設(shè)的面積為5000ft2 ( 465m2) , 初始穩(wěn)定狀態(tài)關(guān)鍵負(fù)載為50kW ,未來穩(wěn)定狀態(tài)負(fù)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(jī)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(hù)的關(guān)鍵負(fù)載的容量。關(guān)鍵負(fù)載是指構(gòu)成IT業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的所有IT硬件組件:如服務(wù)器、路由器、計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備等,還包括保護(hù)它們的安全系統(tǒng)、消防和監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)過程首先需要列出所有這些設(shè)備,包括它們的銘牌額定功率、電壓要求以及是單相設(shè)備還是三相設(shè)備。然后必須調(diào)整銘牌信息以反映預(yù)期的真實(shí)負(fù)載。在絕大多數(shù)情況下,該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)期的運(yùn)行功率水平。大多數(shù)IT設(shè)備的銘牌額定值至少超出實(shí)際運(yùn)行負(fù)載33%。美國(guó)國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)( NEC )和類似的國(guó)際規(guī)范組織都已認(rèn)識(shí)到這一事實(shí)，允許電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中累加預(yù)期負(fù)載的銘牌數(shù)據(jù)，再乘以不同的系數(shù)，來計(jì)算實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載。計(jì)算步驟如下:

? ? ? ?①累加預(yù)期負(fù)載的銘牌功率。如果設(shè)備上沒有列出功率,可以將電流(安培)和設(shè)備電壓相乘得到VA值,該值近似等于設(shè)備消耗的功率。

? ? ? ?②將預(yù)期的VA數(shù)乘以0.67 ,以計(jì)算負(fù)載的實(shí)際功率(以瓦計(jì))。將計(jì)算的負(fù)載的實(shí)際功率值除以1000就得到預(yù)期關(guān)鍵負(fù)載的千瓦級(jí)( kW )負(fù)載數(shù)值。

? ? ? ?負(fù)載并不是一成不變的, 在建成后的生命周期內(nèi), IT設(shè)備幾乎一直處于一種不斷變化的狀態(tài)。IT設(shè)備更新至少每3年一次循環(huán),到時(shí)候會(huì)添加新的、功能更強(qiáng)大或效率更高的設(shè)備, 或者替換初始規(guī)劃列表上的設(shè)備。

? ? ? ?想要更合理的規(guī)劃,盡可能節(jié)省電力設(shè)施方面的損耗,應(yīng)該對(duì)IT設(shè)備將來的變化和升級(jí)的范圍和時(shí)間做出切實(shí)的評(píng)估,這樣可以正確規(guī)劃最初確定的功率需求。對(duì)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(fù)載情況進(jìn)行擴(kuò)展或調(diào)整。

? ? ? ?必須充分估算為系統(tǒng)供電的電力線路的容量以承擔(dān)已知初始負(fù)載和未來負(fù)載,或者可以在不造成停機(jī)這一嚴(yán)重影響可用性的前提下增加功率容。在估算出未來負(fù)載量后,將其加到計(jì)算出的基本負(fù)載信息上,這樣就可以得到以kW表示的電源關(guān)鍵負(fù)載量。

? ? ? ?1 ) UPS負(fù)載

? ? ? ?假設(shè)需求評(píng)估可用性確定所需UPS的容量,那么總負(fù)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(chǎn)品型號(hào)不同而異,而且受UPS負(fù)載的影響很大。實(shí)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(huì)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(fù)載。但是,當(dāng)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(fù)載的20%。盡管這樣的負(fù)載極少出現(xiàn),但在估算備用發(fā)電機(jī)和線路容量時(shí)必須包含該負(fù)載。

? ? ? ?2 )照明設(shè)施負(fù)載

? ? ? ?照明設(shè)施負(fù)載包括建筑物的部分照明設(shè)施和的全部照明設(shè)施,此類型負(fù)載可采用經(jīng)驗(yàn)公式估算,即每平方英尺2W或者每平方米21.5W。

? ? ? ?3)制冷負(fù)載

? ? ? ?有關(guān)制冷負(fù)載,首先計(jì)算要冷卻IT設(shè)備所產(chǎn)生熱量必需的制冷量,然后選擇制冷設(shè)備可獲得制冷負(fù)載的功率。

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