武漢中電通電力設備有限公司
? ? ? ?不論何種規模的數據中心,在準備提高其環境容量前,都必須首先進行需求評估。需求評估基本可以確定由IT設備負責的業務應用的可用性需求。
? ? ? ?可以將時間不緊迫或分批處理性質的業務流程的負載功率和空調系統設置為”N” 拓撲結構配置,沒有內部冗余提高可用性。時間緊迫的工作可能需要關鍵組件系統中有某種程度的冗余,使用”N+1″拓撲結構配置。每個關鍵系統元件都有一個冗余設備,這樣如果某個單元出現故障,系統仍然可以維持IT關鍵負載的正常運行。要求絕對可用性的最關鍵應用環境應使用2N拓撲結構,這樣關鍵系統就擁有完全冗余。雖然某個關鍵系統會出故障,但是另一系統 會保持負載的正常運行。這也提供了某種程度的可同步維護性,可以在另一系統承擔負載時對該系統進行維護。
? ? ? ?無論實際UPS供電系統設計是何種配置( N、N+1、2N ) , 其核心問題都是如何為關鍵負載提供充足電力并對其進行冷卻。對所需容量估計不足可能會導致將來被迫中斷電力以增加容量,而估計過高則會導致額外的初始成本以及高額的運行維護費用。
? ? ? ?大多數數據中心都位于大型建筑物內, 在計算功率容量需求時,穩定狀態功率和峰值功率之間的差值十分關鍵。如果所安裝的空調系統或備用發電機等關鍵組件需要共用或需要為之外的設施提供負載，估算系統容量需要進行更為全面而復雜的分析。
? ? ? ?圖2-1說明了電力容量在各種負載間的典型分配比例,假設的面積為5000ft2 ( 465m2) , 初始穩定狀態關鍵負載為50kW ,未來穩定狀態負載再增加50kW.假定制冷系統為直接膨脹(DX)式,并且市電電壓為450V交流電。
? ? ? ?不論是單機架環境還是完整規模的,正確規劃的第一步就是確定要為其供電并提供保護的關鍵負載的容量。關鍵負載是指構成IT業務結構的所有IT硬件組件:如服務器、路由器、計算機、存儲設備、通信設備等,還包括保護它們的安全系統、消防和監控系統。這個過程首先需要列出所有這些設備,包括它們的銘牌額定功率、電壓要求以及是單相設備還是三相設備。然后必須調整銘牌信息以反映預期的真實負載。在絕大多數情況下,該值遠遠高于預期的運行功率水平。大多數IT設備的銘牌額定值至少超出實際運行負載33%。美國國家電氣標準( NEC )和類似的國際規范組織都已認識到這一事實， 允許電氣系統設計中累加預期負載的銘牌數據，再乘以不同的系數，來計算實際運行的負載。計算步驟如下:
? ? ? ?①累加預期負載的銘牌功率。如果設備上沒有列出功率,可以將電流(安培)和設備電壓相乘得到VA值,該值近似等于設備消耗的功率。
? ? ? ?②將預期的VA數乘以0.67 ,以計算負載的實際功率(以瓦計)。將計算的負載的實際功率值除以1000就得到預期關鍵負載的千瓦級( kW )負載數值。
? ? ? ?負載并不是一成不變的, 在建成后的生命周期內, IT設備幾乎一直處于一種不斷變化的狀態。IT設備更新至少每3年一次循環,到時候會添加新的、功能更強大或效率更高的設備, 或者替換初始規劃列表上的設備。
? ? ? ?想要更合理的規劃,盡可能節省電力設施方面的損耗,應該對IT設備將來的變化和升級的范圍和時間做出切實的評估,這樣可以正確規劃最初確定的功率需求。對于電源和配電系統的元器件,可以根據目前和未來的負載情況進行擴展或調整。
? ? ? ?必須充分估算為系統供電的電力線路的容量以承擔已知初始負載和未來負載,或者可以在不造成停機這一嚴重影響可用性的前提下增加功率容。在估算出未來負載量后,將其加到計算出的基本負載信息上,這樣就可以得到以kW表示的電源關鍵負載量。
? ? ? ?1 ) UPS負載
? ? ? ?假設需求評估可用性確定所需UPS的容量,那么總負載功率必須考慮UPS系統的效率損耗以及蓄電池充電所需的額外功率。UPS效率隨產品型號不同而異,而且受UPS負載的影響很大。實際上UPS的效率約為88%。
? ? ? ?蓄電池充電也需要消耗大量電力,但不會連續消耗。在蓄電池已充滿電的正常工作作狀態下,可忽略蓄電池充電負載。但是,當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負載的20%。盡管這樣的負載極少出現,但在估算備用發電機和線路容量時必須包含該負載。
? ? ? ?2 )照明設施負載
? ? ? ?照明設施負載包括建筑物的部分照明設施和的全部照明設施,此類型負載可采用經驗公式估算,即每平方英尺2W或者每平方米21.5W。
? ? ? ?3)制冷負載
? ? ? ?有關制冷負載,首先計算要冷卻IT設備所產生熱量必需的制冷量,然后選擇制冷設備可獲得制冷負載的功率。
