Načrtovanje podatkovnega centra: napajalni sistemi, hlajenje in transformatorji

Oblikovanje podatkovnega centravključuje veliko več kot urejanje strežnikov in omrežne opreme. Zanesljiv objekt potrebuje skrbno načrtovan električni sistem, učinkovito hlajenje, protipožarno zaščito, fizično varnost in dovolj prilagodljivosti za podporo prihodnje širitve. Ker računalništvo v oblaku, aplikacije umetne inteligence in visoko zmogljivo računalništvo še naprej rastejo, sta zmogljivost napajanja in energetska učinkovitost postali še posebej pomembni.

Za razvijalce podatkovnih centrov in inženirske ekipe lahko pravilna zasnova od začetka pomaga zmanjšati operativne stroške, izboljšati zanesljivost in se izogniti poznejšim dragim spremembam.

Načrtovanje podatkovnega centra je proces načrtovanja fizične infrastrukture in tehničnih sistemov, potrebnih za varno in neprekinjeno delovanje opreme IT. Zajema postavitev zgradbe, napajanje, hlajenje, omrežno povezljivost, nadzor in redundanco.

Električna infrastrukturazasluži posebno pozornost, saj lahko celo kratka prekinitev napajanja vpliva na strežnike, sisteme za shranjevanje in poslovno kritične aplikacije. Dobro zasnovan podatkovni center torej ne upošteva le normalnih delovnih pogojev, temveč tudi okvare opreme, zahteve glede vzdrževanja in spremembe prihodnjih delovnih obremenitev.

Ključni vidiki načrtovanja vključujejo razpoložljivo električno energijo, skupno obremenitev IT, povpraševanje po hlajenju, zahteve glede redundance, energetsko učinkovitost in veljavne lokalne električne standarde.

Električna zasnova in distribucija električne energije

Zanesljiv električni sistem je temelj zasnove podatkovnega centra. Napajalna arhitektura mora zagotavljati stabilno električno energijo iz električnega priključka do posameznih obremenitev IT, hkrati pa omogočati kritični opremi, da ostane operativna med vzdrževanjem ali okvarami izbrane opreme.

Tipična distribucijska pot lahko vključuje:

Komunalno omrežje → Srednjenapetostne stikalne naprave → Močnostni transformator → Nizkonapetostne stikalne naprave →UPS → Napajalna razdelilna enota (PDU)→ Strežniški regali

Dejanska konfiguracija je odvisna od napetostnih nivojev objekta, zmogljivosti, rezervne strategije in lokalnih zahtev. Nekateri veliki objekti uporabljajo tudi generatorje na lokaciji, sisteme za shranjevanje energije ali alternativne vire energije.

Inženirji bi morali izračunati pričakovano obremenitev IT in upoštevati opremo za hlajenje, razsvetljavo, pomožne sisteme in druge storitve zgradbe.

Ustrezne rezerve zmogljivosti so pomembne, vendar lahko prevelika velikost vsake komponente poveča začetne stroške in zmanjša učinkovitost, ko oprema deluje pri nizki obremenitvi.

Izbira pravega transformatorja za podatkovni center

Transformatorji so bistveni za energetsko infrastrukturo podatkovnih centrov, ker prilagajajo napetosti ali distribucijske napetosti na ravni, ki jih zahteva nadaljnja električna oprema.

Pravi transformator je odvisen od vhodne napetosti, zahtevane zmogljivosti, okolja namestitve, ciljev učinkovitosti in strategije zanesljivosti objekta.

Suhi transformatorji

Suhi transformator se pogosto obravnava za notranje električne prostore, poslovne zgradbe in objekte, kjer je izogibanje tekoči izolaciji prednostna naloga. Transformatorji iz lite smole so običajna možnost za instalacije, ki zahtevajo trdno izolacijo in zmanjšano rutinsko vzdrževanje, povezano s tekočinami.

Pri izbiri suhega transformatorja bi morali inženirji oceniti nazivno zmogljivost, razred izolacije, dvig temperature, način hlajenja, zaščito ohišja, zahteve glede hrupa in prezračevanja.

Oljni transformatorji

Oljni transformatorji se pogosto uporabljajo v podpostajah in zunanjih sistemih za distribucijo električne energije. Zaradi njihove toplotne zmogljivosti in možnosti zmogljivosti so lahko primerni za večje zahteve glede moči, odvisno od zasnove projekta.

Načrtovanje namestitve mora obravnavati požarno zaščito, zadrževanje tekočine, kjer je to potrebno, okoljske predpise, dovoljenja in dostop za vzdrževanje.

Srednjenapetostni in močnostni transformatorji

Srednjenapetostni transformatorji povezujejo vhodno distribucijsko napajanje z električno infrastrukturo objekta. Večji kampusi in podatkovni centri hiperscale lahko zahtevajo več transformatorjev ali namenskih transformatorskih postaj za podporo visokemu povpraševanju po energiji in odpornosti na delovanje.

Zmogljivost transformatorja je treba izbrati na podlagi podrobne študije obremenitve in ne zgolj na podlagi nazivne tablice IT. Inženirji bi morali oceniti tudi harmonično obremenitev, zagonski tok, regulacijo napetosti, impedanco, odpornost proti kratkemu stiku in združljivost s sistemi UPS.

Zasnova hladilnega sistema in energetska učinkovitost

Hlajenje je še en pomemben del zasnove podatkovnega centra. Strežniki, sistemi za shranjevanje, napajalna elektronika in druga oprema nenehno ustvarjajo toploto, neustrezno odvajanje toplote pa lahko vpliva na zmogljivost in življenjsko dobo opreme.

Tradicionalni objekti lahko uporabljajo sisteme za klimatizacijo računalniških sob (CRAC) ali klimatske naprave za računalniške sobe (CRAH). Okolja z večjo gostoto vse pogosteje razmišljajo o zadrževanju vročih in hladnih hodnikov, hlajenju v vrsti ali hlajenju s tekočino neposredno na čip.

Prostori za transformatorje in stikalne naprave potrebujejo tudi ustrezno prezračevanje in nadzor temperature. Električno opremo je treba namestiti v skladu s toplotnimi in okoljskimi zahtevami proizvajalca, z dovolj prostora za vzdrževanje.

Energetsko učinkovitost je treba oceniti v celotnem objektu. Učinkovitost porabe energije (PUE) je ena pogosto uporabljena metrika, izračunana tako, da se skupna poraba energije podatkovnega centra deli s porabo energije opreme IT. Nižji PUE na splošno kaže boljšo splošno učinkovitost infrastrukture, čeprav ne meri vseh vidikov delovanja objekta.

Redundanca in zanesljivost pri načrtovanju podatkovnega centra

Podatkovni centri morajo biti zasnovani glede na posledice okvare opreme in načrtovanega vzdrževanja. Redundanca pomaga zmanjšati tveganje prekinitev storitev, vendar je ustrezna raven odvisna od poslovnih zahtev in proračuna.

Pogoste konfiguracije vključujejo N, N+1, 2N in 2N+1.. Na splošno N predstavlja zmogljivost, potrebno za podporo predvidene obremenitve; N+1 doda redundantno komponento, medtem ko 2N zagotavlja dve neodvisno veliki poti zmogljivosti.

Redundanca se lahko uporabi za transformatorje, stikalne naprave, UPS module, generatorje, hladilno opremo in distribucijske poti. Vendar namestitev podvojene opreme ne odpravi samodejno vsake posamezne točke okvare. Pomembna je tudi koordinacija zaščite, nadzorni sistemi, vzdrževalni postopki in fizična ločitev.

Projektantske skupine bi morale opraviti analizo načina odpovedi in preveriti, kako se objekt obnaša, ko posamezne komponente ali napajalne poti postanejo nerazpoložljive.

Načrtovanje za AI in podatkovne centre visoke gostote

Usposabljanje z umetno inteligenco in visoko zmogljivo računalništvo spreminjata zahteve za načrtovanje podatkovnih centrov. Gostota moči omare je lahko bistveno večja kot v običajnih podjetniških okoljih, kar povečuje zahteve za transformatorje, sisteme UPS, vodila, PDU-je in hladilno infrastrukturo.

Oblikovalci bi morali oceniti trenutno gostoto regalov in realne prihodnje zahteve. To vključuje oceno obremenitve transformatorja, harmoničnih tokov, distribucije hlajenja, obremenitve tal, napeljave kablov in razpoložljivega prostora za električno opremo.

Modularne električne sobe in postopno širjenje zmogljivosti lahko pomagajo objektom dodati moč, ko povpraševanje raste. Hkrati mora zasnova ohranjati varne delovne razdalje in zagotoviti, da je mogoče integrirati novo opremo brez ogrožanja obstoječih operacij.

Kontrolni seznam za načrtovanje podatkovnega centra

Pred dokončanjem zasnove podatkovnega centra mora projektna skupina pregledati naslednja področja:

Končni načrt morajo potrditi usposobljeni inženirji elektrotehnike in strojništva glede na dejanske pogoje na lokaciji in veljavne predpise.

Sodelovanje z zanesljivim proizvajalcem transformatorjev za podatkovne centre

Izbira transformatorja bi morala potekati zgodaj v inženirskem procesu, ne tik pred nabavo opreme. Zgodnje usklajevanje pomaga uskladiti električne nazivne vrednosti, dimenzije, ureditev povezav, zahteve glede zaščite, razporede dostave in pogoje namestitve.

Jiangsu Yawei Transformer Co., Ltd.ustanovljeno leta 1993, proizvaja transformatorske rešitve za distribucijo električne energije in industrijske aplikacije. Z več kot 30-letnimi izkušnjami v proizvodnji lahko Yawei podpira razprave o projektih, ki vključujejo suhe transformatorje, oljne transformatorje in prilagojene električne zahteve.

Pri projektih podatkovnih centrov morajo nabavne ekipe ob zahtevi za ponudbo zagotoviti nazivno zmogljivost, primarne in sekundarne napetosti, frekvenco, impedanco, vektorsko skupino, zahteve za hlajenje, okolje namestitve, veljavne standarde in pričakovani razpored dostave.

Pravilno določen transformator, integriran v dobro zasnovan električni sistem, lahko pomaga ustvariti zanesljive temelje za delovanje sodobnega podatkovnega centra.

Zaključek

Učinkovita zasnova podatkovnega centra zahteva usklajeno načrtovanje električne infrastrukture, hlajenja, redundance, varnosti in prihodnje zmogljivosti.

Transformatorji so še posebej pomemben del tega procesa, saj njihova zmogljivost in konfiguracija vplivata na distribucijo električne energije, zahteve glede namestitve in dolgoročne obratovalne stroške.

Z ovrednotenjem celotne električne obremenitve, izbiro ustrezne transformatorske tehnologije ter načrtovanjem vzdrževanja in širitve lahko projektne skupine zgradijo podatkovne centre, ki so bolj zanesljivi, učinkoviti in pripravljeni na spreminjajoče se računalniške zahteve.

Načrtujete sistem napajanja podatkovnega centra?Obrnite se na Yawei Transformer, da se pogovorite o specifikacijah transformatorja, prilagojenih rešitvah in zahtevah glede ponudbe projekta.

Kontaktirajte zdaj