Datacenter Stroomverdeling: Casestudy

Projectoverzicht

Een grote cloudserviceprovider gaf opdracht tot de bouw van een nieuw Tier III datacenter in Amsterdam, ontworpen voor 2.000 serverkasten met een totale IT-belasting van 12MW. De faciliteit vereiste ultra-lage spanningsval door het gehele distributiesysteem om stabiele werking van gevoelige computerapparatuur te waarborgen en aan strenge efficiëntiedoelstellingen te voldoen.

Datacenters vertegenwoordigen een van de meest veeleisende toepassingen voor stroomverdeling. Waar residentiële of commerciële gebouwen een spanningsval van 3-5% kunnen accepteren conform NEN 1010, eisen datacenters doorgaans minder dan 2% totale spanningsval van de netaansluiting tot aan de server-rack PDU. Deze strenge eis bestaat om twee belangrijke redenen: apparatuurprestaties en energie-efficiëntie.

Moderne servervoedingen zijn ontworpen om te werken binnen een bepaald ingangsspanningsbereik, doorgaans 200-240V voor internationale compatibiliteit. Deze voedingen bereiken hun hoogste efficiëntie wanneer de ingangsspanning dicht bij het ontwerpoptimum ligt. Een lagere spanning betekent hogere stromen voor hetzelfde vermogen, wat meer warmte genereert en de efficiëntie van de voeding verlaagt. In een 12MW datacenter dat continu draait, vertalen zelfs kleine efficiëntiewinsten zich in substantiële energie- en kostenbesparingen.

Ontwerpvereisten

Stroomverdelingsarchitectuur

Het datacenter gebruikt een 2N-redundante voedingsarchitectuur, wat betekent dat elke server stroom ontvangt via twee onafhankelijke paden. Elk pad omvat zijn eigen netvoeding, hoofdverdeling, UPS-systeem en distributie-infrastructuur. Als een component op een pad uitvalt, blijft de server functioneren op het andere pad zonder onderbreking. Deze architectuur verdubbelt effectief de distributie-infrastructuur en biedt talrijke mogelijkheden voor spanningsvaloptimalisatie.

De faciliteit ontvangt 10kV middenspanning van het net, die via het hoofdtransformatorstation wordt getransformeerd naar 400V voor distributie door het gebouw. De UPS-systemen werken op 400V en de uitvoer wordt via stroomrails verdeeld naar PDU's op rijniveau. De PDU's transformeren de spanning naar 230V voor levering aan de serverkasten via kabels onder de verhoogde vloer.

Spanningsvaloptimalisatiestrategie

De kern van de ontwerpstrategie was het minimaliseren van de afstanden tussen vermogensbronnen en belastingen op elk niveau van de distributiehiërarchie. De UPS-systemen werden centraal geplaatst ten opzichte van de serverrijen die ze bedienen, waardoor de gemiddelde kabellengte werd verkort. Rij-PDU's werden in het midden van elke rij geplaatst, zodat de maximale afstand naar een serverkast werd gehalveerd.

Resultaten en Conclusies