集装箱冷板式液冷数据中心解决方案

作者:兰洋科技    浏览量:4660    时间:2023年03月17日    标签: 液冷数据中心 冷板式液冷 绿色数据中心 PUE

一、概述

随着数字化、信息化社会的演变,作为其重要支撑的基础设施数据中心的需求日益旺盛;随着国家东数西算、智慧城市、数字化转型规划的落地,低延时、低PUE的数据中心的重要性日益凸显;随着国家碳中和碳达峰绿色数据中心政策的落地,数据中心的发展方向日益清晰。在此背景下,中大型数据中心、小型或边缘型数据中心的解决方案正在蓬勃发展。

为了响应低延时、低PUE、可持续发展、绿色数据中心的政策导向,为了满足小型或边缘型数据中心越来越多的业务需求,现有的小型或边缘型数据中心的解决方案面临紧迫的技术升级带来的挑战。如何降低小型或边缘型数据中心的PUE?如何实现小型或边缘型数据中心的IT机柜功率高密化?都是摆在政府、企业、金融机构等边缘数据中心用户面前急需解决的问题。借鉴中大型数据中心的先进技术、融合小型或边缘型数据中心的解决方案,经过行业有志之士的共同努力,推出了集装箱冷板液冷数据中心解决方案,可以有效解决低PUE,高密化的问题。本文将主要围绕集装箱冷板式液冷书中心解决方案的技术要求展开叙述。

1.1.方案目的

  • 为低PUE、高密度的小型或边缘数据中心提供一种有效的解决方案;

  • 为老旧数据中心改造、容量挖潜等提供一种有效的解决方案;

  • 引导行业向规范化、标准化的方向发展;

  • 引领行业努力探索,持续研究先进性技术、解决方案;

1.2.方案原则

普适性,采用该解决方案涉及的各行业大多数共同认可、可满足、可实现的技术要求或指标;

先进性,引入解决方案涉及的各行业大多数共同认可的先进理念和先进技术;

1.3.适用范围

本技术方案适用于冷板式液冷服务器集装箱数据中心解决方案的设计、生产、调测、应用的指导。


二、预制化数据中心的建设需求

在信息技术快速发展的时代,数据中心建设形势对数据产业的发展具有直接影响,而传统数据中心存在建设周期长、扩展性低等问题,逐渐难以满足现实的需求。为解决上述问题,数据中心预制化成为实现数据中心快速建设、推动数据产业发展的关键技术之一。

预制模块化数据中心产品主要以集装箱的形式集成微模块,是一种新的技术解决方案,即预先设计及测试数据中心物理基础设施系统(包括供配电装置、制冷、IT 机柜、服务器、交换机、存储系统、安防、消防和监控等),将其作为标准化“即插即用式”模块运至数据中心现场,实现快速交付。

与传统数据中心相比,集装箱数据中心在部署时间、成本效益、安装、可靠性和效率等方面都具有明显的优势。特别地,在机柜功率密度较高的情况下,集装箱数据中心更加节省空间。针对高密场景,传统散热设计将面临瓶颈,液冷技术为数据中心节能提供了新的解决方案。本文基于我国现状,详细介绍了集装箱冷板式液冷数据中心的解决方案和应用场景,旨在为边缘数据中心的低碳节能探索提供思路。


三、集装箱冷板式液冷数据中心解决方案

3.1.集装箱冷板式液冷数据中心介绍

3.1.1.定义

集装箱冷板式液冷数据中心,是一种主要采用液冷制冷系统+辅助风冷制冷系统,集成冷板式IT设备,单机柜电功率可达10kW~20kW(未来随着服务器的功率密度演进,单机柜电功率可达30kW~50kW)的集装箱数据中心解决方案。主要由集装箱结构系统、供配电系统、制冷系统(液冷系统+辅助风冷系统)、

液冷服务器机柜系统、消防系统、安防及动环监控系统等组成,如图1所示。集装箱冷板式液冷数据中心是一款集高密性、节能性和独立性的边缘数据中心产品,可以满足严苛的户外环境运行条件,具备经济灵活、快速部署、按需建设等多方面优势。

图1 集装箱冷板式液冷数据中心.jpg

图1 集装箱冷板式液冷数据中心

1.2.分类

集装箱冷板式液冷数据中心按结构分为AIO集装箱冷板式液冷数据中心、双拼集装箱冷板式液冷数据中心、集群集装箱冷板式液冷数据中心;

因目前数据中心液冷技术仍处于发展初期,本技术规范只讲述AIO集装箱冷板式液冷数据中心的相关技术要求。

1.3.液冷技术介绍

随着新基建战略的深化推进,数据中心逐渐成为各行各业的核心枢纽,同时自身的能耗问题也备受业界关注。数据中心本身就是耗电大户,而其冷却系统能耗占比更是高达40%,节能潜力巨大,因此改善制冷方式已经成为数据中心节能的必要措施之一。目前液冷技术已经成为数据中心制冷革新的关键技术之一,它可以显著降低数据中心PUE,节约能耗,从而降低数据中心的碳排放

数据中心液冷技术是指使用特定的液体作为冷媒,不通过空气,直接或间接与IT设备的发热零部件进行热交换的技术。

数据中心液冷技术是对电子设备进行散热的技术,主要区别于目前常用的服务器风冷技术,按冷却液是否与发热零部件直接接触,可将液冷技术分为直接液冷技术和间接液冷技术。其中直接液冷技术主要包括浸没式液冷技术和喷淋式液冷技术,浸没式液冷技术又细分为单相浸没液冷技术和相变浸没液冷技术。而间接液冷技术的典型方案为冷板式液冷技术。目前数据中心行业发展相对较快的液冷技术是冷板式液冷技术和浸没式液冷技术,其区别示意图如图2所示。

图2 冷板式液冷和浸没式液冷技术区别示意图.jpg

图2 冷板式液冷和浸没式液冷技术区别示意图

数据中心液冷技术虽然可以解决数据中心高密度、低能耗的问题,但是目前该技术尚处于发展初期,在技术成熟度、成本、可靠性等方面仍需要持续的研究。数据中心液冷技术与服务器风冷技术的特性指标对比分析参考,见表1所示。

表1 冷却技术特性指标对比分析参考

表1 冷却技术特性指标对比分析参考.jpg

数据中心直接液冷技术往往需要对IT设备进行特殊化定制和设计,对机房现有的IT基础设施改造幅度较大,技术难度较高。相反,间接液冷技术-冷板式液冷技术对IT设备的改造幅度小、安全性高,对机房现有的IT基础设施改造幅度相对较低,技术难度小,目前在市场上应用技术成熟度高。随着应用研究的持续深入和工程实践经验的不断积累,冷板式液冷技术必将首先为数据中心行业碳中和贡献更大力量。 数据中心冷板式液冷系统主要包含冷源系统、一次侧换热系统、二次侧换热系统、辅助管路系统、液冷机柜以及冷板式IT设备,其工作原理图,如图3所示。 

图3 冷板式液冷工作原理图.jpg

图3 冷板式液冷工作原理图


3.2.技术要求

2.1.通用要求

(1) 工作环境要求

工作环境:

温度:-20℃~+45℃;

相对湿度:5% ~85%RH。

存储条件:

温度:-40℃~+70℃;

相对湿度:5% ~100% RH。

运输条件:

温度:-40℃~+70℃;

相对湿度:5% ~100% RH。

海拔高度:不高于3500m。


(2) 集装箱机房环境要求

1)温湿度要求,正常运行时集装箱式数据中心内温湿度环境要求宜参考表2中的规定,详见GB/T 36448-2018中的内容。

表2 集装箱式数据中心正常运行温湿度环境要求

表2 集装箱式数据中心正常运行温湿度环境要求.jpg

2)尘埃,集装箱内每立方米空气中粒径大于或等于0.5μm的悬浮粒子数应小于1.8X107。

3)空气,集装箱内空气质量应符合《GB/T 18883-2002》中第4章的要求。

(3) AIO集装箱冷板式液冷数据中心,基于使用场景其设计和建造标准,宜遵循GB50174《数据中心设计规范》中B级数据中心的技术要求。

(4) 依据目前各地对数据中心能耗方面的政策要求,AIO集装箱冷板式液冷数据中心的PUE设计值宜不大于1.20。

(5) AIO集装箱冷板式液冷数据中心,考虑到空间利用率问题,宜采用模块化配电设备。

(6) AIO集装箱冷板式液冷数据中心,考虑靠集装箱产品的特殊性,制冷架构应采用液冷主用+风冷辅用。为保证较优的PUE值,液冷与风冷的供冷比例宜不小于7:3。

(7) AIO集装箱冷板式液冷数据中心,宜选用通用长度尺寸的集装箱,即45尺/40尺/20尺。

(8) 基于通用长度尺寸的集装箱,AIO集装箱冷板式液冷数据中心的IT负载设计规划值宜不大于表3规定的数值。单机柜IT负载设计规划值宜不大于20KW。

表3 IT负载设计规划值

表3 IT 负载设计规划值.jpg

说明:以上基于目前市场冷板式液冷服务器的发展现状测算分析。

(9) AIO集装箱冷板式液冷数据中心,应采用密闭冷热通道的结构形式。

(10) AIO集装箱冷板式液冷数据中心,宜采用全部机电设备工厂预制安装,包括风冷室外机组、液冷室外的干冷器、冷却塔,即一体式的结构形式。

2.2.分类

AIO集装箱冷板式液冷数据中心按照制冷系统室外设备组件的集成安装形式分为,一体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心和分体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心。

一体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心,是指制冷系统室外设备组件在工厂集成安装,预制在集装箱的内部,不需要项目现场工程安装工作,如图4所示。

图4 一体式AIO 集装箱冷板式液冷数据中心.jpg

图4 一体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心

分体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心,是指制冷系统室外设备组件在项目现场集成安装,一般放置在集装箱的顶部或者侧部,需要项目现场工程安装工作,如图5所示。下图所示布局只是分体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心诸多形式中的一种。

图5 分体式AIO 集装箱冷板式液冷数据中心.jpg

图5 分体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心


2.3.组成

AIO集装箱冷板式液冷数据中心是一种解决方案,以实际客户需求出发其布局、配置多种多样,下文将分别以40尺、20尺的典型布局、配置来说明AIO集装箱冷板式液冷数据中心的组成。

40尺一体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心,IT负载设计规划值160KW, B级数据中心。包含一套40尺集装箱组件单元(包含,箱体装修层、架空地板组件,外形尺寸:LxWxH=12192mmX3000mmX3600mm),包含1套(N+1系统配置) UPS一体柜单元、2组电池单元(根据系统功率和后备时间需求)、1套列头配电柜、1套冷板式液冷系统(制冷量不小于120kW,包含Manifold、CDU、管网系统、干冷器、冷却塔等)、1套辅助制冷系统(一体式氟泵系统)、1套监控组件、1套通道封闭组件、8组IT机柜、1组消防管控柜、集装箱内部线缆桥架等。该典型配置的布局示意图,见图6所示:

图6 40 尺一体式AIO 集装箱冷板式液冷数据中心.jpg

图6 40尺一体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心

20尺分体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心,IT负载设计规划值100KW, B级数据中心。包含一套20尺集装箱组件单元(包含,箱体装修层、架空地板组件,外形尺寸:LxWxH=6058mmX3000mmX3600mm),包含1套(N+1系统配置) UPS一体柜单元、1组电池单元(根据系统功率和后备时间需求)、1套冷板式液冷系统(制冷量不小于70kW,包含Manifold、CDU、管网系统、干冷器、冷却塔等)、1套辅助制冷系统(分体式风冷空调,包括室内单元和室外单元)、 1套监控组件、1套通道封闭组件、5组IT机柜、1组消防管控柜、集装箱内部线缆桥架等。该典型配置的布局示意图,见图7所示:

图7 20 尺分体式AIO 集装箱冷板式液冷数据中心.jpg

图7 20尺分体式AIO集装箱冷板式液冷数据中心

2.4.集装箱结构系统

AIO集装箱冷板式液冷数据中心的集装箱结构系统,包含集装箱箱体、装饰层系统(含架空地板),门窗孔口系统,密封通道系统,箱外设备安装系统等组件。

AIO集装箱冷板式液冷数据中心按照不同设备安装区域将集装箱箱体分为,风冷设备间、液冷设备间、IT设备间,见图8所示。

图8 箱体区间划分.jpg

图8 箱体区间划分

2.4.1集装箱箱体要求

(1) 集装箱箱体由钢质框架、全垂直波形侧板和前、后墙板、压型盲波纹顶板、钢地板以及在八个角上符合 ISO 标准的角配件组成。

(2) 集装箱箱体应取得相关船级社认证。

(3) 运输需求:能满足三级公路、铁路、海运运输的要求。

(4) 考虑到国内公路运输的要求,箱体高度宜不高于4000mm,宽度宜不大于3000mm。

(5) 箱体的顶板、侧板、端板以及地板应采用2.0mm厚的耐候钢板CORTEN A加工制作;角柱应采用6mm耐候钢板CORTEN A加工制作。

(6) 箱体结构应焊接密封可靠,不得出现漏水现象。箱体生产完成后应在箱顶进行水浸试验。水浸试验的水深宜不小于100mm,测试时间宜不小于4小时。(7) 箱体上的孔洞开口应满足GB/T 4208中IP55防护等级要求。

(8) 箱体应有可靠的防冷凝设计措施。

(9) 耐候性要求:

集装箱箱体应具有设计使用寿命不少于20年的使用周期;

集装箱箱体及外漏金属结构件应满足下表规定的中性盐雾试验要求;

表4 金属件耐候性要求

表4 金属件耐候性要求.jpg

外部使用的非金属件应满足项目使用地的环保性要求及耐候性要求。其中密封条宜选择EPDM材质的材料;

(10) 箱外结构件表面处理宜采用粉末喷涂工艺。采用底粉+户外粉喷粉处理,总干膜厚度宜不少于150μ;

(11) 集装箱的表面油漆系统参考下表规定,干膜厚度宜不得小于表5的规定:

表5 表面油漆干膜厚度参考

表5 表面油漆干膜厚度参考.jpg

2.4.2装饰层系统

(1) 箱体IT设备间内应做保温处理,保温材料宜使用岩棉装饰板,厚度≥50mm,材料燃烧等级A1级,耐火时间≥60min,导热系数≤0.043W/(m•K),热阻不小于1.2m2•K/W,厂家需要提供耐火检测报告、导热系数检测报告等。(2) 对内部美观性要求较高的场景,宜选择带装饰贴面的岩棉板。

(3) 岩棉板的直角搭接处,宜采用美观性较好的金属型材固定连接。

(4) 箱体内部应设计安装架空式防静电地板,考虑到地板下部铺设管道,地板架空高度应满足管道铺设要求,宜≥400mm。

(5) 考虑到美观性,架空地板的裁切面应预留到岩棉装饰墙周边,采用标准踢脚线进行美化处理。

(6) 架空地板运输时,应采用有效的防移位固定措施。

2.4.3门窗孔口系统

(1) 箱体上应设计新风、排风系统。一般设置在箱体的侧壁上部位置,大小和

数量根据实际需求进行设计和计算。

(2) 箱体热通道侧宜设置排烟风阀和泄压阀。泄压阀高度应不低于内部总高度2/3。

(3) 箱体箱体底部应设计不少于2组的防反溢、防虫鼠地漏。

(4) 箱体上应设计线缆进出的孔口,强弱电宜分开设计;大小和数量根据实际需求进行设计和计算。

(5) 箱体上应设计管路进出的孔口,一般设置在箱体侧壁下部的位置;大小和数量根据实际需求进行设计和计算。

(6) 线缆、管路进出箱体宜采用专用密封组件和模块,如PG防水接头、端式防水接头、以及密封模块等。不建议使用防火泥等材料封堵密封。IP防护等级不低于IP55。

(7) 箱门的设计应考虑人机安全及运维人员疏散逃生要求。应选择消防逃生推杆锁。

(8) 箱门应采用具备一定IP防护等级的防火门,IP防护等级不低于IP55,耐火性能不低于60min。

(9) 箱门的有效通过尺寸,应能满足箱内设备的安装。

(10) 低温地区应用,箱门应采用断桥设计并采取加热防冻结措施。(11) 设备间宜采用3面百叶窗的结构。

2.4.4密封通道系统

1)集装箱箱体、内部设备、架空地板、吊顶(如有)、内部通道门(如有)、通道封板组件构成数据中心机房通道封闭系统。

2)集装箱冷通道宽度应不小于800mm,热通道应不小于600mm,满足设备运维操作空间需求。

3)箱体内部若设置通道门,通道门可选用平移门或平推门。通道门材料宜选用钢化玻璃,开门应不小于500mm,高度应不小于2000mm。

4)通道封板应采用吊挂式的安装方式,机柜与通道封板解耦。

5)照明系统:

集装箱数据中心不应采用0类灯具;当采用I类灯具时,灯具的供电线

路应有保护线,保护线应与金属灯具外壳做电气连接;

照明系统宜采用LED光源;

集装箱数据中心内部正常照明照度应不小于500 lx;

集装箱数据中心内部应急照明照度应不小于50 lx。

2.4.5箱外设备安装系统

箱外一般放置安装风冷系统、液冷系统的室外机组。此类设备的安装参考以下要求。

(1) 若安装在箱体顶部时,设备安装架应工厂预制完成,跨装在箱体边梁上;同时应设计维修通道,宜设计顶部围栏以及安全绳的挂靠点。宜设计爬梯挂靠点和登顶抓手。

(2) 若安装在箱体顶部时,工作人员不宜随意踩踏箱体顶部波纹板。

(3) 设计安装固定时应采用盲孔螺母,螺栓的组合,材质宜采用304不锈钢。

(4) 表面处理遵循箱外结构件的相关规定。

(5) 风冷系统外机和冷板式液冷系统冷源(干冷器、冷却塔、泵驱两相)宜以模块化快速拼接的形式,置于集装箱箱体顶部或箱体旁,可实现快速部署和减少占地。置于箱体顶部时需满足箱体承重要求。

3.2.5.电气系统

2.5.1总体要求

(1) AIO集装箱冷板式液冷数据中心的电气系统总体要求遵循GB50174的相关技术要求。

(2) 基于AIO集装箱冷板式液冷数据中心高密的特点,考虑到更高的IT出电率,宜采用模块化的供配电设备如模块化UPS。

(3) AIO集装箱冷板式液冷数据中心可采用铅酸电池系统和锂电池系统,考虑到更高的IT出电率,宜采用锂电池系统。

(4) AIO集装箱冷板式液冷数据中心可采用小母线和精密配电柜的末端配电系统,考虑到制冷系统的配电,宜采用精密配电柜。

(5) AIO集装箱冷板式液冷数据中心标准配置支持以下四种供配电架构:

一体化UPS:单机柜集成模块化UPS及精密配电模块;

模块化UPS+精密配电柜;

模块化UPS+末端小母线系统+精密配电箱;

HVDC+锂电池架构。

IT负载不超过80KW,宜采用一体化UPS的供配电架构;

IT负载超过80KW,宜采用模块化UPS+精密配电柜的供配电架构;

(6) AIO集装箱冷板式液冷数据中心在上述的各供配电架构下,均能够实现以下IT设备电源配置形式,以满足不同等级数据中心的冗余电源配置要求:

不间断电源2N容错配置;

不间断电源N+1(N=2、3、4•••)冗余配置;

一路N+1(N=2、3、4•••)不间断电源+一路市电供电配置。

(7) AIO集装箱冷板式液冷数据中心液冷系统应采用不间断电源供电;

(8) IT系统的末端供电和制冷系统的末端供电宜集成在同一精密配电柜中;

(9) 集装箱箱外供电线路宜采用架空方式敷设。

(10) 集装箱进线后端宜配备瞬态电压浪涌保护器和电源监测装置,并应提供远程通信接口。

(11) 集装箱数据中心宜由双重电源供电,并应设置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组,也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。当正常电源发生故障时,备用电源应能承担数据中心正常运行所需要的用电负荷。

2.5.2接地与静电

(1) 集装箱接地系统必须满足人身安全及运营设备正常运行的要求。集装箱箱体内外宜各设置不少于两处的接地点。

(2) 集装箱对外接地采用不小于25mm2 的铜导线与基础接地极连接。

(3) 集装箱内地板或地面应有静电泄放措施和接地构造,防静电地板、地面的表面电阻或体积电阻值应为2.5×104~1.0×109Ω,且应具有防火、环保、耐污耐磨性能。

(4) 集装箱内机柜、电源、精密配电柜等金属导体必须进行等电位联结。每台机柜应有两根不同长度的铜制连接导体就近与等电位联结网格连接,连接导体截面积不小于6mm2,底座前、后均布置等电位联结网,便于机柜连接。

(5) 集装箱内所有设备的可导电金属外壳、各类金属管道、建筑物金属结构等均应作等电位联结,不应有对地绝缘的孤立导体。


3.2.6.制冷系统

AIO集装箱冷板式液冷数据中心的制冷系统由冷板式液冷系统和辅助制冷系统组成,辅助制冷一般采用风冷制冷系统。

2.6.1冷板式液冷系统

冷板式液冷系统主要服务于服务器芯片散热,包含液冷控制系统、一次侧液冷系统和二次侧液冷系统。一次侧液冷系统主要由液冷冷源(冷却塔/干冷器 /泵驱两相)、一次侧管路和一次侧循环泵组成;二次侧液冷系统主要由液冷CDU(含二次侧泵)、液冷机柜(含manifold)、二次侧管路、快速接头及冷板式服务器等组成,见图9所示。

图9 冷板式液冷系统组成示意图.jpg

图9 冷板式液冷系统组成示意图

(1) 总体要求

1)冷板式液冷系统为非完全液冷制冷架构,存在液冷和风冷两种架构。应根据冷负荷的分布情况合理设置风液比(风侧和液侧散热比例),合理调整和设计冷板式液冷系统。根据集装箱数据中心的特点风液比比值推荐值宜为3:7。

2)冷板式液冷的一次侧系统冷源宜采用2N的冗余配置。一次侧循环泵和一次侧系统管路布设应冗余配置、匹配系统冷源设计。

3)二次侧CDU应采用2N配置。二次侧系统管路布设采用无单点故障的环网的形式敷设于集装箱静电地板下方。

4)液冷系统管路供回液路宜采用颜色管理系统。

5)液冷控制系统应采用2N配置。

6)一次侧冷却介质:一次侧根据冷源系统类型不同可分别选用软化水、乙二醇水溶液或氟利昂。

7)系统设计时关键控制传感器宜冗余配置。

表6 一次侧冷却介质选用建议

表6 一次侧冷却介质选用建议.jpg

8)二次侧冷却介质:二次侧根据使用环境及系统兼容性可采用以下冷却介质,包括但不限于去离子水、乙二醇或丙二醇水溶液等具有优良的流体导热性能。根据AIO集装箱冷板式液冷数据中心的特点,当前一般推荐使用去离子水作为二次侧的冷却介质。

9)当系统的IT负载小于200不超过200KW时,为尽可能提高出柜率,液冷一次侧泵组宜集成在CDU中。

2.6.2液冷控制系统

1)液冷控制系统监控整个液冷冷却系统的运行状态,并且通过参数设定和控制逻辑,能够使液冷冷却系统运行在预设功能状态,为使服务器正常运行提供恒定温区的环境。

2)液冷控制系统的工作模式分为本控模式和遥控模式。系统运行方式分为手动运行、和自动运行。本控模式工作时,可以选择手动运行,或者是自动运行。遥控模式仅支持自动运行。

3)手动运行模式便于运维人员初次调试和紧急情况运行。手动模式包括手动设定CDU循环泵频率、调节阀开度、补水泵启停、温度阈值设定、流量阈值设定、压力阈值设定、风机转速设定、供液温度目标设定、一次侧泵转速设定等参数,以满足系统安装调试需求。当需要维护时,可手动启停备用CDU。

4)自动运行模式可根据供水温度、供水流量、系统压力、供回水压差以及系统检测到的环境露点温度等参数,自动调节循环泵频率、调节阀开度、补水泵启停,保证系统参数按设定的目标值安全可靠运行。

5)液冷控制系统需获取液冷系统一次侧的运行参数,其中包括一次侧供液温度、回液温度、冷却设备所处环境温度、冷却设备中风机和泵的运行参数、一次侧循环泵的运行参数。BA控制系统可判断一次侧运行健康状态。

6)液冷控制系统需获取液冷系统二次侧CDU的运行参数,其中包括二次侧供液温度、二次侧回液温度、流量、电导率等参数。BA控制系统可判断二次侧运行健康状态。

2.6.3一次侧液冷系统

一次侧液冷系统主要由液冷冷源、一次侧管路和一次侧循环泵组成;一次侧液冷系统应为闭式循环系统。

1)液冷冷源

一次侧冷却系统冷源可根据使用环境温湿度、水质条件、以及水源获取难易程度等工况分析采用冷却塔、干冷器或泵驱两相架构。液冷冷源使用选择建议,见表7所示。

表7 液冷冷源使用选择建议

表7 液冷冷源使用选择建议.jpg

冷却塔宜采用闭式冷却塔,具备干、湿工况功能。干、湿工况切换环境温度宜为20~25℃,湿工况下冷却塔供液温度与环境湿球温度极限温差宜为3℃,风机应具备变频调节功能,见图10所示。

图10 冷却塔示意图.jpg

图10 冷却塔示意图

干冷器宜采用高效换热的铜管翅式、不锈钢管翅式或铝制板翅式换热器,换热器材质及表处理方式应考虑与一次侧系统及介质的兼容性,见图

11所示。翅片材质使用选择建议,见表8所示。

表8 翅片材质使用选择建议

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图11 干冷器示意图.jpg

图11 干冷器示意图

泵驱两相系统宜采用R134a系统,泵驱两相系统蒸发式冷凝器宜具备干、湿工况功能。干、湿工况,切换环境温度宜为20~25℃,风机应具备变频调节功能;蒸发式冷凝器两端应设置阀门,便于系统制冷剂封闭及系统维护,见图12所示。

图12 泵驱两相系统示意图.jpg

图12 泵驱两相系统示意图

2)一次侧液冷系统泵组

一次侧泵组设置一次侧系统稳压装置。

一次侧冷却系统为冷却塔、干冷器时,一次侧泵组宜采用机械密封的不锈钢多级离心泵,一次侧系统稳压装置可采用隔膜式膨胀罐,一次侧泵组应设置过滤装置,过滤精度不应低于200μm,过滤装置支持在线维护,见图13所示。

图13 泵组装置示意图.jpg

图13 泵组装置示意图

一次侧系统采用泵驱两相架构时,一次侧泵组宜采用磁力泵或屏蔽泵,一次侧泵前应设置储液罐,一次侧泵组应设置过滤装置,过滤精度不应高于300μm,过滤装置支持在线维护,见图14所示。

图14 泵组装置示意图.jpg

图14 泵组装置示意图

3)一次侧管路系统

管路管径的选择,根据系统设计计算分析进行选型。

根据管内容的使用环境,系统管路宜选用不锈钢304以上材质的无缝钢管。一次侧管路材质的选择建议,见表9所示。

表9 一次侧管路材质的选择建议

表9 一次侧管路材质的选择建议.jpg

不锈钢管路表面宜进行钝化处理,表面喷涂处理,以提高管路的耐候性。

一次侧管路进口宜安装过滤器,过滤精度不高于300μm,支持过滤器脏堵检测及在线维护。

2.6.4二次侧液冷系统

二次侧液冷系统主要由液冷CDU、液冷机柜(含Manifold)、二次侧管路、快速接头及冷板式服务器等组成。

1)CDU

CDU内部原则上不再进行循环泵备份, CDU内部按需设置压力、温度、流量、电导率等传感器,其典型系统流程图,参考图15所示。

图15 CDU 典型系统流程图.jpg

图15 CDU典型系统流程图

CDU宜采用标准机柜尺寸,即与数据中心机房服务器机柜保持相同尺寸,保持整体美观性;特殊情况下(如标准机柜尺寸无法满足空间排布要求等),可进行某一方向尺寸的非标设计。CDU应考虑设计可升降的脚轮安装结构和叉车运输结构,见图16所示。

图16 CDU 示意图.jpg

图16 CDU示意图

循环泵宜安装于设备框架底座,CDU重心应在设备中下部,流量传感器应设置在直管段,压力、温度传感器安装于水平管道上时,不宜垂直于水平面安装,以避免系统涡气等情况造成数据采集波动。

CDU宜支持前后维护,宜采用不锈钢钎焊板式换热器,液冷CDU一次侧供水温度调节范围2~40℃,二次侧供水温度调节范围25~45℃,一、二次侧介质温度差宜在5℃以内,一、二次侧供回液温差宜按10℃考虑。

循环泵进出口应设置软连接,以实现减震目的。

循环泵出口须设置止回阀,以防止“水锤”现象。

CDU内部管路应考虑降低流阻设计,以提高二次侧系统循环效率。液冷系统物理位置最高点应设置自动排气阀。

CDU内部应设置脱气装置,宜设置50um过滤器,支持过滤器脏堵检测及在线维护。

2)二次侧管路系统

二次侧管路系统采用成环设计,敷设于集装箱静电地板下方, 管路宜采用不锈钢304以上材质。管路系统示意图,见图17所示。二次侧管路材质选择建议,见表10所示。

表10 二次侧管路材质的选择建议

表10 二次侧管路材质的选择建议.jpg

供回液环路设置供回液压力监测,环路设置自动排气阀,各机柜支路引出口位置设置阀门,支路软管设置流体连接器,方便单机柜维护。

为方便维护观察,局部可设置玻璃监控地板。

机柜级支路软管应采用EPDM材质。

支路软管的弯曲半径应符合管路施工工艺要求。

供液管路和回液管路宜采用颜色管理系统,方便管理维护。

管路支架应设置振动缓冲装置;如橡胶垫等。

管路系统出厂前应进行强度压力和密封压力测试。

不锈钢管路表面宜进行钝化处理以提高管路的耐候性。

二次侧管路配置隔离阀,减小因管路泄露或堵塞、故障造成的故障颗粒度。

二次侧管路出口需安装过滤器,过滤精度应不高于300μm,支持过滤器脏堵检测及在线维护。

图17 二次侧管网示意图.jpg

图17 二次侧管网示意图

3)液冷机柜系统

液冷机柜系统在提供常规机柜功能的同时,同时满足集分水器Manifold、管路固定及其他配件安装固定要求需求。包含机柜Manifold、流体连接器、管路组件、机柜系统等,机柜液冷系统应满足以下要求:

液冷机柜宜采用标准机柜设计,保证满载时机柜强度和承重要求。

Manifold应满足以下要求,示意图见图18所示。

a.本体应采用不低于304不锈钢材质无缝圆管或方管制成,制作完成后应经过酸洗、钝化、清洗等工艺。

b.产品主要采用氩弧焊、端面螺纹紧固密封等工艺进行安装。

c.管路外表面及内壁无腐蚀、无黄锈、无内壁拉伤起砂等缺陷,无残留氧化皮。

d.Manifold到机柜内各服务器节点分液流量保证均匀性。

e.Manifold分支管路接口管径、数量及类型与机柜应用需求相匹配,能够实现即插即通、即拔即断,接口自封闭,无滴漏;

f.Manifold宜安装固定于机柜后侧或热通道侧,分水、集水管路宜放置于同一侧,水电分区隔离。

图18 Manifold 及其分支管路示意图.jpg

图18 Manifold及其分支管路示意图

流体连接器采用自密封设计,满足自封接头通用性要求,不同厂家产品应具备互换性。

流体连接体可根据需求选用盲插式和非盲插式快速接头,具备双向截止功能,接头断开时的泄漏量不超过0.05mL,可选用不锈钢、黄铜、铝合金等具备抗腐蚀性能需求的材质,插拔次数应大于1000次,管路连接侧宜采用宝塔头接口,manifold等结构件连接侧宜采用螺纹接口,示意图见图19所示。

图19 流体连接器示意图.jpg

图19 流体连接器示意图

供回液管路材质首选PTFE,接口处采用旋拧螺母紧固,供回液管路采用镜像或同程设计,机柜内不同支路流量分配差异性宜≤10%,应≤15%;

冷板组件

a.冷板组件采用分体式设计,冷板宜选用无氧铜材质,采用铲齿+焊接工艺成型;支架选用不锈钢、铝合金等材料。冷板间可直接通过软管或硬管连接,需充分考虑连接可靠性、整体冷板的应力及可维护性。冷板外部管路接口宜采用快速接头的形式。需考虑液冷板、换热器、和冷却介质间的电化学反应等兼容性问题。

b.冷板式液冷服务器应根据实际上架服务器类型进行冷板匹配设计,冷板组件结构示意图见图20所示。

图20 冷板组件结构示意图.jpg

图20 冷板组件结构示意图

c.冷板组件可考虑设计安装把手,便于安装拆卸,把手设计应综合考虑经济性和便利性。

d.冷板组件安装时要符合芯片相关安装要求,紧固螺钉拧紧力矩符合规范要求;冷板和芯片之间涂抹导热硅脂

e.冷板组件应缠绕漏液检测线,漏液检测线不应重叠铺设,禁止过度折弯。

f.管路、冷板、流体连接器承压能力不低于0.6MPa;

循环管路宜采用304不锈钢管等耐腐蚀管材,应采用环路供回水设计等具备单点故障隔离功能的挂炉配置方案,以提高液冷机柜间供液平衡度和故障保护能力。

液冷板和manifold间宜采用快速接头、高承压的柔性软管连接,实现快速防漏液插拔、便捷维护。

液冷机柜可根据实际使用需求,配置排气阀、电磁阀、排液单向阀、积水盘等。

液冷通道应能自动调节,使得单IT机架进出水温差不超过5℃~7℃。

循环冷却介质应满足系统系统洁净度要求,系统运行时应控制PH值在6~9范围内。

(2)辅助制冷系统

辅助制冷系统一般采用风冷制冷系统。辅助制冷系统按空调结构形式可分为分体式空调(如风冷列间空调)制冷系统和一体式(如间接蒸发空调)制冷系统。风冷制冷系统选择建议,见表11所示。

表11 风冷制冷系统选择建议(仅适用集装箱解决方案)

表11 风冷制冷系统选择建议 仅适用集装箱解决方案.jpg

(1) 风冷列间空调系统:

1)风冷列间空调宜采用正面水平送风,背面回风。可支持选配带自然冷源的氟泵节能模块或集成氟泵集中式室外机,实现绿色节能运行。

2)过滤网等级宜选用G4等级,可满足多次清洗及在线更换。过滤网材质阻燃等级应符合《GB/T 19413-2010》及相关空调机的国标要求。

3)空调内部需做好保温、密封等工作,避免出现漏水、漏风等现象。保温棉要求良好的保温性能、无毒、无害、无异味、不吸潮。要求采用阻燃型材料,阻燃等级达到《GB 8624-2012》的B1级。空调保温层厚度应符合要求,在空调任何运行工况下不得结露。

4)空调接水盘及排水系统,排水顺畅,不得积水、漏水,同时要有良好的防腐性能。制冷系统管路设计合理,有效的消除应力集中,避免长期运行后裂管漏冷媒。

5)室外部分应有良好的耐气候性能,采用耐腐蚀喷涂金属外壳设计。

6)室外机的风机电机、风扇调速控制板、压力控制器等应具有良好的防水性能,不低于IPX5等级。室外机出厂时应保压,管路端口采用紫铜封帽焊接封堵。

7)室外风机、网罩与室外机本体安装牢固,须采取有效的防震措施,避免风机运行抖动;风叶与导风圈四周安装间隙一致;风叶与导风圈相对位置设计合理,在有效降低噪音前提下,散热效果最佳。

8)空调满足8、9级烈度抗震认证要求。

(2) 一体式氟泵空调

一体式氟泵空调是参照GB/T 19413-2010、YD∕T 3320.1-2018 生产的一种整体式精密环境控制系统,适用于设备室或计算机房的环境控制。具有整体式设计、高效制冷、备份系统、宽电源制式、高精度控制、智能监控、快速安装和在线维护等特点。

1)整体式设计,室内侧集成蒸发器、循环风机;室外侧集成排风机、压缩机、氟泵、电控箱阀件等所有关键器件,空调维护无需进机房,实现全室外侧维护。

2)使用高效涡旋压缩机,并有最优系统匹配和高效制冷盘管设计,保证高效换热;双循环系统,大幅提高混合模式进入温度及能效,可全年利用自然冷源,真正实现全时自然冷;压缩机、室内风机、室外风机、电子膨胀阀、氟泵关键器件采用全变频设计,可根据机柜热负载自动调节,实现10%- 120%冷量输出。

3)应具有主备两个冷量相等的制冷系统,在负载增加或主系统出现故障的情况下,备系统可以自动开启,保证机房设备运行的安全可靠。

4)机房送回风温度范围,湿度宜采用下述规定。温度控制范围:15~25℃(送风),控制精度:±1℃;25~40℃(回风),控制精度:±1℃;湿度控制范围:30~70%,控制精度:±5%。

5)自带冷媒智能监控功能,冷媒过多、泄漏,提前预警;可通过终端设备对系统进行监控和参数设定,实现良好的人机交互。

6)整机模块化设计,安装时宜实现无需连接内外机铜管,使安装更为快速简便;

7)当一个制冷系统维护时,不影响另一个系统继续正常工作。

3.2.7.消防系统

(1) AIO集装箱冷板式液冷数据中心的消防系统总体要求遵循GB50174的相关技术要求。

(2) 设计符合GB50370《气体灭火系统设计规范》、DB11/1026《吸气式烟雾探测火灾报警系统设计、施工及验收规范》、GB50116《火灾自动报警系统设计规范》相应技术要求。

(3) 集装箱内宜采用气体灭火型式。气体灭火剂储存量应满足 GB 50370 《气体灭火系统设计规范》3.3.14 条计算规定,消防钢瓶开关支持手动控制。

(4) 集装箱箱内的气体灭火系统已采用无管网系统。

(5) 集装箱冷、热通道均需安装烟感、温感和摄像头等辅助设备,安装牢固且要便于拆卸、更换;烟感、温感等同类型的多个传感器在通道内需平均布放,不得集中于一个区域内,并接入集装箱监控管理系统。

(6) 集装箱内部墙体构件应采用耐火材料、其它密封条、标签等应采用阻燃材料。

(7) 热通道侧板根据消防需求配置泄压阀,风阀与烟感温感联动。

(8) 集装箱内需设置应急照明和安全出口指示灯,应符合GB 13495《消防安全标志》和GB 17945《消防应急照明和疏散指示系统》的有关规定。

3.2.8.智能化系统

(1)总体要求

(1)集装箱冷板式液冷数据中心应配备智能化系统,对模块内环境和动力监控系统、安全防范系统、消防系统、液冷控制系统进行统一集中化管理。各系统的设计应根据机房的等级,按现行国家标准《智能建筑设计标准》 GB50314、《安全防范工程技术规范》GB50348、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116、《视频显示系统工程技术规范》GB50464的要求执行。

(2) 智能化系统应具备数据采集、处理、显示、告警及能耗分析功能,告警应具备本地声光、短信等功能。

(3) 智能化系统应设置有效的安全防护措施,保证系统不被入侵,数据完整不被篡改。

(4) 智能化系统供电电源应可靠,宜采用独立不间断电源系统供电,当采用集中不间断电源系统供电时,各系统应单独回路配电。

(2)监控系统

(1) 集装箱冷板式液冷数据中心的监控系统分为安防监控系统和动环监控系统;

能进行实时的遥测、遥信、遥控和遥调功能,记录和分析相关监控数据,实现网络化的远程监控。系统拓扑图,见图21所示。

图21 监控系统拓扑图.jpg

图21 监控系统拓扑图

(2) 液冷控制系统应能接入集装箱冷板式液冷数据中心的监控系统。

(3) 集装箱内部的漏液检测易采用绳式检测元器件。

(4) 安防监控系统由门禁系统、视频监控系统、入侵报警系统组成,各系统之间应具备联动控制功能。

(5) 人员进出门配置磁力锁,外部配置刷卡器,内部配置开门按钮。紧急情况时,出入口控制系统应能接受相关系统的联动控制信号,自动打开封闭通道上的门禁系统。

(6) 视频监控系统冷热通道应配置2台,不低于1080P的高清摄像机,实现通道监控。集装箱外部人员进出门、及设备进出门处,各设置一个红外摄像头。

(7) 设备监控系统宜对机电设备的运行状态、能耗进行监视、报警并记录。机房专用空调设备、液冷系统、不间断电源系统等设备自身应配带监控系统,监控的主要参数应纳入设备监控系统,通信协议应满足设备监控系统的要求。

(8) 环境和动力监控系统应符合下列要求:

(9) 监测和控制数据中心温度、相对湿度等环境参数,应以冷通道或以送风区域的测量参数为准;

(10) 数据中心内部可能有水患的部位应设置漏水检测和报警装置,空调的运行状态应纳入监控系统;

(11) 对各模块如液冷和空调系统、不间断电源、蓄电池、配电柜等设备的运行状态和能耗进行监测、报警并记录;

3.2.9.综合布线系统

(1) 集装箱内部应采用上走线形式,模块内走线架位于模块顶部,强、弱电分离,桥架应满足承重要求。

(2) 强电走线架宽度不小于300mm,弱电走线架平分为两个部分,宽度均为150mm,后部为光纤槽,光纤槽对应的每个机柜位均设下线槽。

(3) 安装在箱体侧壁与顶部的设备,线缆布设建议采用暗线管槽和明装PVC线槽结合的方式进行。

(4) 消防设备的线缆布设宜采用金属线管,需符合相关的消防标准规范。

(5) 线缆布设的转弯半径,强弱电线缆的间隔距离需符合相关综合布线的标准。不应存在平面内交叉,飞线的等问题出现。

3.2.10.吊装及运输技术要求

(1) 集装箱的安装部署应满足以下要求:

1)集装箱箱体吊装时应参考《GB/T 17382-2008》的要求进行安全起吊操作,集装箱吊装时绳索与水平方向夹角应按照《GB/T 17382-2008》中表6要求。

2)现场宜搭建雨棚等防护措施,保证室外外料的堆放和转场。

3)集装箱式数据中心安装后应通水、通电、其设备调试正常。

4)由于集装箱液冷数据中心的特殊性,宜采用吊装工装,避免箱体在吊装过程中出现变形,导致液冷系统管路损坏。

(2) 集装箱数据中心箱体尺寸、承重应满足运输条件。

(3) 运输前应对集装箱数据中心箱体内部易受振动影响的设备、部件进行加固。

(4) 集装箱内设备应进行减震处理。

(5) 集装箱箱体应牢固地固定在运输工具上,并安装减震装置。

(6) 运输过程中应保持集装箱式数据中心箱体的门、窗及各种排气孔、进线孔的密封。

3.2.11.安装技术要求

(1) 集装箱数据中心应按照设计、工艺要求的规定进行装配。

(2) 装配环境应保持清洁。

(3) 零部件应具有检验合格证或经检验合格后方可进行装配。

(4) 装配过程中和装配完毕后应确保设备及零部件表面无划伤和锈蚀。

(5) 箱体内设施的重量应均匀布置。

(6) 箱体内、外部所有设备应按图纸和工艺要求安装到位。

(7) 安装过程中,应避免损伤箱体内装饰。

(8) 试验、检验合格后,应排出试验用油、水、气等,保证功能箱的内部清洁。

(9) 防静电地板安装需对地面进行防尘、防潮的预处理,地板下方的管道铺设应严格按照图纸和工艺要求安装。

3.2.12. 测试验收

(1)出厂试验

液冷系统综合检验

绝缘、接地电阻及耐压测试

供水特性试验

压力试验

6小时连续运行试验

自控及保护性能试验

出厂验收的检验原则,见表12所示。

表12 出厂验收内容表

表12 出厂验收内容表.jpg

(2)现场试验

安装检验

绝缘、接地电阻及耐压测试

6 小时连续运行试验

一次侧管路密封性试验

自控及保护试验


四、场地要求

4.1集装箱数据中心场地安装要求

1.1.选址要求

(1) 电力供给应稳定可靠,容量满足实际应用需求。

(2) 场地具备加湿水源、冷凝水排除条件,设置隔离围栏等条件。

(3) 应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或储存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所,如煤矿、炼钢厂、水泥矿山、危险品仓库等。

(4) 不能在低洼和易受洪水侵入地带,如地下室、车库、山脚下、池塘边等,且水平面应高于该地区历史最高水位。

(5) 应远离强振和强噪声源、强电磁场所,如铁道边、爆破车间、变电站、多雷击区域等。

(6) 应选择地质坚实的场所,不得在地质断裂带上,不得有橡皮土、软弱土层等不良地质情况,避免选择易积水和易下沉的地面。

(7) 设备及集装箱运输、吊装、运维地基结实、路径顺畅,没有障碍物和危险设备,如高压线下、小巷小径等。

(8) 与居民居住区至少保持50m的距离以减少日常生活影响(噪音、垃圾、污水等)。

(9) 其它请参照相关国家和行业标准规范(如GB50174、GB/T2887等)。

1.2.混凝土地基要求

(1) 所使用钢筋屈服强度、抗拉强度、伸长率和重量偏差符合国家现行标准规定 。

(2) 对有抗震设防要求的结构,其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求。

(3) 混凝土应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55 的有关规定,根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。

(4) 结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。

(5) 凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。同一施工段的混凝土应连续浇筑,并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。

(6) 混凝土平台表面平整度误差要求小于每米小于5mm,全长小于10mm,无裂纹,无明显缺陷。

(7) 集装箱支座安装位置承受集中载荷,地基承载能力大于50000kg/m2。

(8) 具备当地历史最大暴雨排水能力,保证水泥平台无积水。

1.3. 供排水要求

(1) 供水要求:

1)加湿器水源需一直处于供水状态,水源稳定,不应断续供水。

2)加湿器供水管水压范围:0.1MPa-0.8MPa 。

3)水管材质可采用 PPR,规格为 DN20,并安装闸阀、Y 型过滤器、水压表等必要部件 。

4)低温地区,为防止供水管冻结,需要根据当地环境气候情况对管路增加橡塑保温管,并视环境温度考虑是否增加电伴热带设备。

5)水质要求:洁净的自来水,水质硬度不宜太高,电导率介于 125~1250us/cm 之间,温度介于 4~40℃之间。

(2) 排水要求

1)集装箱的空调室外机安装区域有冷凝水排水口,需要按照当地法律法规将排出的水进行处理 。

2)集装箱要位于排水良好的区域,建议建设水泥地基前,规划好排水渠道,避免暴雨积水影响设备正常使用。

3)加湿器排水温度较高,为避免烫伤,冷凝水排水管需保温处理,同时排水管耐温大于 100℃。

4)采用水管导引冷凝水时,水管朝水流方向坡度不低于千分之五 。

5)冷凝水排水管需要制作存水弯,防止蚊虫进入 。

6)低温地区,为防止冷凝水管冻结,需要根据当地环境气候情况对管路增加橡塑保温管,并视环境温度考虑是否增加电伴热带设备。

1.4.防雷接地

(1) 防雷

1)为防止集装箱数据中心遭受雷击破坏,应设置独立避雷针,但当集装箱处于附 近避雷装置的防护范围之内时可以不再设置避雷针,保护范围按照滚球法确定 独立避雷针应符合以下要求。

2)独立避雷针应采用直径不小于 16mm 的热镀锌圆钢。

3)避雷针通过 40×4mm 的热镀锌扁钢作为引下线与接地极可靠焊接。

4)应采用搭接焊,其搭接长度必须符合下列规定: 扁钢为其宽度的 2 倍(且至少 3 个棱边焊接) 圆钢为其直径的 6 倍 圆钢与扁钢连接时,其长度为圆钢直径的 6 倍。

(2) 接地

1)接地装置必须为由水平接地极和垂直接地极组成的综合接地网 。

2)接地网宜采用钢材,接地装置的导体截面应符合热稳定和机械强度的要求,但规格应应符合以下要求:热镀锌扁钢不小于50×5mm,热镀锌角钢 不小于50×50×5mm 。

3)接地体顶面埋没深度不应小于0.8米,角钢及钢管接地体应垂直配置。除接地体外,接地体的引出线应作防腐处理;使用镀锌扁钢时,引出线的螺接部分应补刷防腐漆 。

4)接地干线至少应在不同的两点与接地网相连接

5)接地网的外缘应闭合,外缘各角应做成圆弧形,圆弧半径为不小于1800mm 。

6)综合接地网接地电阻应小于1Ω。

1.5.安全措施建议

(1) 根据集装箱放置场地安全条件,设置物理隔离和电子监控设备保障产品安全 。

(2) 基于物理安全原则,考虑防火、防盗、防潮、防尘、防洪灾及雨雪、防盐雾、防鼠等,进行针对性的安全防范,建议设置如门岗、建造隔离围墙、砌防水墙、疏导排水沟渠等。

(3) 建议在集装箱周围安装枪机或云台摄像机,集装箱箱门要锁好,门禁卡和钥匙管理有效 。

(4) 集装箱周围安装防护栅栏,并在显眼位置悬挂警示牌集装箱进线、进管口处要做好安全防护措施,防止虫鼠咬坏水管、电缆,进入箱内部 。

(5) 集装箱放置区域宜制作雨棚,防止集装箱日晒雨淋,增加集装箱使用寿命。

4.2集装箱地基制作要求

(1) 集装箱数据中心地基部署需要满足设计的合理性、安装的可行性和美观性等要求。

(2) 本项目采用在集装箱的 4 个角和底梁处均布12 个钢制底座方式,将其放置于地面上,每个钢底座的尺寸为 300mm*300mm。如图22所示。

图22 集装箱箱体的安装方式.jpg

图22 集装箱箱体的安装方式

(3) 45 英尺集装箱数据中心柜体的预估重量约为 30 吨左右,因此要求钢制底座处水泥基础的承重能力应满足箱体的承重要求。若现有的水泥地面无法满足承重要求,须按要求重新设计制作水泥基础,建议水泥基础高出地面200mm。

(4) 不考虑扩容的条件下,水泥基础可以放置一套集装箱数据中心(1 个标准集装箱)的最小面积为 14m*3.4m,即地基平台四边各外延 0.1m 。


五、集装箱冷板式液冷数据中心应用场景

5.1.交通

随着5G、物联网、边缘数据中心等新兴技术的推广应用,汽车行业开始面临着数字化转型,智能驾驶(辅助驾驶、自动驾驶、无人驾驶)逐渐成为现实。智能驾驶技术对通信时延的要求非常严格,超低的传递时延及快速的信息处理可以保证汽车在突发情况时及时采取躲避和刹车等动作,避免交通事故。智能驾驶汽车还要求对采集的图形和视频等数据进行实时处理与分析,并指导下一时刻动作的下发,这需要高实时性的数据计算能力需求。此外还要与数据中心的数据进行交互,可以判断各区域车流量大小,从整体上优化规划路径。集装箱冷板式液冷数据中心可以满足以上技术的所有需求。

5.2.金融

在金融方面,无人银行的投入使用展示了生物识别、语音识别、数据挖掘等最新金融的科技成果,并融入了当前炙手可热的机器人、VR、人脸识别等科技元素。在无人银行中,智能服务机器人担任起大堂经理的角色,通过语音识别技术与到店顾客进行交流互动、了解客户需求,进而引导顾客到达不同的服务区域完成所要处理的业务。在办理业务方面,顾客可以通过网点内大量的智能化自助终端与多媒体展示屏将银行各环节的智能服务串联起来,实现智能化流程自助操控。

无人银行中的智能客服基于自然语言处理能力和语音识别能力,拓展客服领域的深度和广度,大幅降低服务成本,提升服务体验。此种场景对于时延性要求极高,需要跟上发言人的语速和思维,快速理解并及时反馈。如果时延性过高,会影响客户体验。此外,身份识别和智能客服均对高实时性计算能力要求较高。集装箱冷板式液冷数据中心可以满足以上技术的所有需求。

5.3.工业制造

智能制造是未来先进制造技术发展的必然趋势,作为智能制造产业中非常重要的一环,边缘数据中心在智能制造产业中的运用场景也越来越大。在工业平台部署边缘数据中心,可增强其收集和管理数据的能力,实现传感器、控制系统、管理软件等不同来源的海量数据的集成与汇聚,提升对数据的实时分析能力,从而更好的满足工业用户对实时性和可靠性的要求。另外,在工业平台部署边缘数据中心,可提升其边缘计算能力。主要体现在以下方面:充分实现设备间的互联、互通、互操作;串联数字工厂的各个环节——智能生产、智能装备、智能产品、智能物流;实现生产模式的定制;满足设备的灵活更换要求,生产计划的灵活调整,新工艺/新流程的快速部署等。

5.4.教育

未来教室可以实现交互式学习、翻转课堂、互动课堂需求的高品质解决方案,用先进的信息化设备,实现双屏教学、交互式教学、分组讨论式教学、课堂直录播、远程同步等多种教学模式的创新,为学生主体地位发挥提供保障。

虚拟现实技术是建设未来教室不可缺少的技术,广泛应用于学习情境的创设,增加学习内容的形象性和趣味性,进而实现模拟训练。

为了保障教学体验,对于网络时延和速率提出了极高的要求,需要将网络功能和业务处理功能下移到靠近接入网的位置;为了保证良好的交互性体验,需要高实时性计算能力。集装箱冷板式液冷数据中心可以满足以上技术的所有需求。

5.5.电力

智能电网是在传统电力系统基础上,通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术,形成的新一代电力系统,具有高度信息化、自动化、互动化等特征,可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。智能电网无线通信应用场景总体上可以分为控制、采集两大类。其中,控制类包括智能分布式配电自动化、用电负荷需求侧响应、分布式能源调控等;采集类主要包括高级计量、智能电网大视频应用。智能电网具有超低时延需求、高实时性计算能力需求。集装箱冷板式液冷数据中心可以满足以上技术的所有需求。

六、结束语

集装箱冷板式液冷数据中心解决方案,作为一种新新的边缘数据中心解决方案,符合当下的政策背景,响应了国家的号召,能够解决产业升级带来的痛点。期望本技术规范的发布,能够为行业的发展带来帮助。


本文标题:集装箱冷板式液冷数据中心解决方案

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