媒体报道

数据中心市场,在发酵

2015/09/16

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在互联网时代,信息的飞速传播以及人们享受到的由此带来的便利都离不开数据中心的高效稳定运行,其重要性不言而喻。数据中心是互联网、云计算和大数据等产业的重要基础设施之一。近几年来,随着我国互联网、云计算和大数据产业的加速发展,数据中心产业也进入了大规模的规划建设阶段。数据中心的稳定可靠运行则少不了中央空调行业的支持,可以说没有空调的存在,数据中心很难长时间保证其正常的运行状态。中央空调行业在数据中心冷却的需求上承担着重要的角色,可以说是其稳定可靠运行的安全卫士,数据中心也是一块正在不断发酵的巨大蛋糕。
  
  随着互联网时代的飞速发展,数据中心建设越来越强调大数据运算和可靠、安全运行,而数据中心在能耗方面的考量也成为冷却技术发展水平的标志。据报告显示,我国IT市场规模2014年已达到近14,000亿元,同比增长8%,在此前提下中国数据中心投资增速日益加快,预计到2020年,中国数据中心保有量将超过8万个,总面积超过3000万平方米。从当前的发展趋势来看,超大型数据中心的数量会逐年递增,IT设备将进一步小型化,机房一体化理念成未来趋势,然而数据中心冷却能耗大,和常规办公楼每平米150W冷量相比,数据中心冷却能耗可以达到10~30倍。数据中心冷却能耗增加正日益受到重视,成为数据中心运营成本的重要部分。
  
  整个数据中心的能耗占全球总能耗基本数据差不多达到1.5%-2%,其中数据中心的冷却占机房总功耗的40%左右,数据中心的PUE值等于数据中心总能耗与IT设备能耗的比值,比值越小,表示数据中心的能源利用率越高,该数据中心越符合低碳、节能的标准。我国各类机房用电量已超过1000亿度,接近全国总电耗的2%,而机房能耗水平偏高,机房冷却有30-60%的节能空间,是我国节能减排的重要领域。不断降低数据中心PUE,提高能源利用效率是未来数据中心发展的必然趋势,数据中心将向着绿色化、自动化的方向发展。
  
  趋势和方向
  
  目前数据中心的建设规模往大型化、园区化发展,其空调系统也逐步从DX直接蒸发式精密空调转变为集中式冷水系统。其中空调主机大多采用离心式及螺杆式冷水机组,磁悬浮式冷水机组也在逐步尝试。同时在自然资源丰富的地区,免费制冷模式也正在被逐步考虑。降低数据中心冷却能源消耗,提升效率,综合来看主要有以下途径:1.提高冷水机组和机房冷却能源效率。这一方面企业的表现集中于不断提升机组的能效以及研发更多专门针对数据中心项目的产品。2.更多应用自然冷却。自然冷却(Free Cooling)解决方案是一种在室外湿球温度比较低时,通过相应的技术手段,将室外冷源引入建筑内而将热量带走,以达到降温的目的。采用自然冷却(Free Cooling)解决方案风冷之冷水机组与传统风冷冷水机组相比,其优势主要在于:随着环境温度的降低,自然冷却的比例越来越大,机组的功耗越来越低,直至完全自然冷却,从而大幅降低机组用电量,随着时间的推移,自然冷却方案也将会在这一市场占据更高的比重。3.更好实现能源综合利用。数据中心作为能耗大户,需要消耗大量的电力资源,间接增加了二氧化碳等温室气体排放;此外,数据中心常年有大量的废热排出,有可能会造成一定程度的热污染。数据中心冷却方案具有系统性特点,不仅仅考虑单一的设备能耗,而是要综合考虑,从而实现最优化设计。
  
  数据中心相对于一般场所,其对冷却负荷的要求也不尽相同,其特点是负荷相对稳定(经过一段时间运行后)且全年运行时间长,每年有较长的过渡季节运行对应低冷却水温度运行状态。目前来说,应用变频冷水机组提升过渡季节冷水机组运行效率,降低数据中心冷却能耗,从而实现更好的全年运行能效是很多企业采用的方案。数据中心硬件安全一直以来都是数据中心最为关键的一部分。一方面,为了保证服务器的安全,尽量避免水或其他载冷液体直接进入到数据中心机房;另一方面,随着数据中心计算速度和存储容量的不断加大,单位面积发热量不断增加。当今的数据中心和网管系统飞速发展,更小、更快、更强大的刀片式服务器、网络交换机等电子设备被应用于越来越小的空间里。以往一个机房里的设备现在被紧凑地压缩到一个机架中,设备的热密度大幅提升,导致传统空调冷却系统机架顶部的服务器经常过热,2/3的故障出现在顶部1/3的位置;在没有空调的情况下,以往25分钟才会引起的服务器过热问题,现在只需要3分钟就会发生。如何满足数据中心安全、高热密度和高能效冷却需求对于企业来说同样是个挑战。开利为此研发出了分布式变频空调系统,采用CO2 作为载冷剂,通过管路输运到数据中心各个区域,再通过分布的末端系统实现对机架的就地冷却;丹佛斯则为其提供了微通道换热器、拥有最小稳态过热度控制方式的丹佛斯电子膨胀阀和控制器等产品的应用带来15%以上的节能。
  
  问题及挑战
  
  目前我国数据中心产业虽然已经开始呈现出向规模化、集中化、绿色化、布局合理化发展的趋势,政府采购云服务也涌现出一些成功的案例,但总体来看,目前全国数据中心产业仍存在一些问题:全国数据中心整体布局尚不够理想,重建轻用的现象仍然存在。仍有一半以上的数据中心设计PUE没有达到1.5的规划要求,特别是中小型数据中心在绿色节能方面差距较大,同时数量庞大的老旧数据中心改造任务也颇为艰巨;政府部门不自建数据中心转而采购云服务的探索刚刚开始,引领作用尚未充分显现,同时对云服务安全的意识也尚需提升。数据中心标准体系仍不够完善,标准工作尚不能满足产业界对数据中心绿色节能、服务质量、评估评测、数据安全等方面的需求。
  
  而我国数据中心冷却也有诸多不同于欧美发达国家的特点值得我们关注:气候环境跨度大,有寒冷、干燥地区,也有炎热高湿地区;大气环境相对恶劣,空气中粉尘、硫化物等含量高等等,因此需要我们相应深入研究并发展出一套适合中国气候特点和机房特点的冷却技术体系。未能“因地制宜”也是我国数据中心冷却技术水平相对落后的一个根本原因,拿PUE(能源利用效率)来说,欧美国家的平均水平在1.2-1.8,而国内的PUE却远远高于这个水平,虽然我国在绿色数据中心方面已经做了大量的工作,但仍有很大的发展空间。人才匮乏也是造成落后的一个重要原因。近几年,我国的数据中心快速发展,这对技术人才提出了更高的要求,即需要他们在设计、建造和运营数据中心方面拥有丰富的经验,从而因地制宜的考虑数据中心实际需求。随着数据中心这一细分领域的不断发展,因地制宜将会被更多的考虑到实际项目应用中去。
  
  蛋糕分享者
  
  中央空调行业内的部分企业已经在数据中心这一细分市场积累了一定的经验,树立起一批样板项目,并且在不断地尝试创新,以求能够为国内的数据中心项目提供最高能效的产品和最优化的服务。丹佛斯为数据中心冷却研发了VZH变频压缩机及配套变频器组合、Turbocor天磁磁悬浮无油变频离心压缩机、风机速度控制器、电子膨胀阀、微通道换热器等产品来保证数据中心的高效运行。台达集团研制了高效率智能风机提供主动式PFC(功率因子校正)来降低电源谐波,尤其在行级空调应用领域,通过主动式PFC在多颗散热风扇串联的情况下确保电力质量。此外,HVDC(高压直流供电)也是台达集团设计散热风扇产品的重要特点,这也符合数据中心使用双电源的需求。作为节能先锋顿汉布什不仅为数据中心提供了多种冷源设备,诸如定(变)频离心机、磁悬浮离心机,定(变)频水冷螺杆系列,带自然冷却的风冷螺杆系列,精密空调系统等等。而且提供了三种节能方案:一是风冷机组自然冷却方案,二是水冷机组自然冷却方案,三是冷热联供节能方案。在环境温度低时,充分利用自然冷却方式,以接近零能耗的状态运行,大幅缩减运行费用。同时因数据中心全年不间断运行,IT设备产生大量热能,顿汉布什也积极探索把这部分热量利用起来,实现冷热联供,从而达到整体系统节能的目的。
  
  元亨对此专门成立数据中心项目部,全面负责数据中心市场开发、产品研发、产品销售。其次,元亨还加强数据中心冷却的技术研发,开发出乎能为客户创造更多价值的产品和解决方案。目前,针对于数据中心,元亨已经有多套成熟的解决方案:提供利用自然冷源进行免费制冷的冷却产品及解决方案;提供制冷系统优化方案,提供冷却系统控制解决方案;提供消除免费制冷方案冬季结冰现象的解决方案;提供消雾防白烟解决方案。江森自控为数据中心除了提供约克品牌的冷水机组外同时也提供Metasys设施管理系统,可为数据中心客户提供全变频系统、自然冷却、冰蓄冷及热回收等多种空调系统解决方案,从而满足不同用户的各种空调需求。其次,江森自控拥有行业内最强大的售后保障体系,可以为数据中心用户提供有效的服务支持,保证数据中心安全可靠运行。最后,江森自控在数据中心行业有很丰富的成功应用经验,我们可以把相关经验分享给数据中心客户。开利一直在为打造绿色数据中心努力着,除了此前百年来的优势,开利将继续加大冷水机组研发投入,全面提升冷水机组能源效率;同时在上海的研发中心,旗下先科方案中心有专门研究数据中心冷却的团队,专门建立的数据中心冷却实验室,研究气流组织和高热密度冷却问题,应对新的挑战。其中开利全线变频机组系列,包含全线变频冷水机组系列,机房专用分布式变频空调系统,满足不同数据中心应用,全力协助数据中心提升全年运行能效,承担着数据中心稳定高效运行的护卫队。
  
  大有未来
  
  巨大的市场空间是企业不断创新的动力之一,我国IT市场规模2014年已达到近14000亿元,同比增长8%,并且将会在未来一段时间内保持高速增长,预计到2020年,中国数据中心保有量将超过8万个,总面积超过3000万平方米。从全球市场看数据中心相关技术、产品、应用和服务产业正向亚太地区转移,中国作为新兴市场,又处在产业转型的战略机遇期,具有巨大的市场空间和潜力。如此巨大的市场蛋糕在中央空调市场整体增速递减的压力下将会成为企业重点发展的目标。
  
  七月份在上海举行的数据中心冷却技术及系统设计高峰论坛暨中国制冷学会数据中心冷却技术工作组成立大会则意味着数据中心这一细分行业将步入新的发展阶段。数据中心这一蕴含着巨大增长空间的市场,参与竞争的企业相对没有民用市场那么激烈,主要在于其对于技术以及产品要求较高,但随着时间的推移,更多的企业踏入到这一市场中来是必然的趋势。不管怎样,这一块正在发酵的蛋糕将成为企业新的发展机遇。