数字福建云计算中心机房建设模式及节能技术

薛莹莹

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

数字福建云计算中心机房建设模式及节能技术

薛莹莹

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

数字福建云计算中心(社会和企业云)运用先进的设计理念和节能技术，采用微模块数据机房模式进行建设。与传统数据机房对比分析，该机房建设模式采用了节能技术，云计算中心PUE值可达到1.45，PUE效率为0.69，能够更高效地保证云计算中心的使用。

微模块；数据机房；建设规模；节能技术

0 引言

“十三五”期间，国家积极推进工业化和信息化融合，并大力推广云计算技术在国内的应用，为未来数据中心市场发展提供了广阔的市场空间。云计算的发展离不开数据中心基础设施的发展。随着信息化业务发展以及企业用户量和数据量的增加，IT应用投入不断加大，传统数据机房在空间及设备技术方面主要存在空间利用率不高、扩展性较差、电力消耗大，能耗值高等问题[1]。传统的数据机房在空间及设备能耗上的瓶颈问题日益凸显，已经不能满足当前大数据业务的需求。

1 数字福建云计算中心机房建设模式

数字福建云计算中心顺应大数据时代的潮流发展，积极响应工业和信息化部与福建合作推进“数字福建”建设的要求。云计算中心采用领先的环保机房设计理念和成熟的云计算技术(如虚拟化技术、大数据管理与分析技术、资源管理与调度技术、云安全保障技术等)，运用先进的节能科技技术，建成集实用性与经济性于一体，具有高可靠性、高安全性、先进性、可扩展性、开放性、兼容性与高效率的绿色节能的云计算中心。

云计算中心采用微模块数据机房的建设模式进行设计。总建筑面积为37 500m2，主体建筑为正六边形，建筑共5层，总高度为23.8m，如图1所示。主机房采用T3标准，建成后可放置约3 800个机柜[2]。

图1 数字福建云计算中心(社会和企业云)效果图

云计算中心采用微模块机房，将复杂的系统分解为多个可独立支撑业务的标准功能单元，并根据业务需要配置不同数量的模块，实现按需投资。在时间维度上，智能微模块可作为最小复制单元。当业务增长时，无需过多规划、设计即可直接复制，实现根据规划进度投资模式，避免一次性投资过多。在空间维度上，对于不同规模的数据中心，只需按需使用不同配置与不同数量的微模块。

在建设模式上，微模块数据机房具有易复制、部署快、高效灵活、标准化和可靠性高、建设周期短以及效能水平高等特点。与传统数据机房相比，云计算中心具有可拓展性，只需要根据用户的不同需求将相应数量的微模块安放到位，在各模块之间连接主干链路就可以完成网络的扩展。作为数据中心基础设施的重要组成部分，将网络、供电、制冷、消防、监控等采用模块化方案部署后，以“搭积木”方式配合客户投资和业务发展需求进行搭建，从而灵活实现分期建设，大大提升数据中心效率。

建设技术方面，云计算中心采用标准化的接口和模块化架构，可以根据预期提前调整数据中心的配置避免资源浪费，微模块数据机房不采用传统的UPS，而采用“高压直流(50%)+市电(50%)”的供电模式。市电无中间转换损耗，效率很高。高压直流则可采用节能休眠模式，达到全负载范围内94%以上高效率。另外，可通过提高负载率和运营温度等优化手段，降低数据中心的PUE值。制冷方面，微模块机房采用行间空调，在近热源直接送风，制冷更为精准。将机柜列间的冷通道封闭隔离，冷热气流互不干扰，避免气流串扰而导致热岛效应，避免了风量和冷量损耗。

图2 微模块数据机房内部工艺示意图

2 数字福建云计算中心机房能效分析

数据中心能源效率的指标通常以PUE值为参考指标，PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。根据调研，传统数据机房PUE平均值基本在1.6～2.0，中小规模的机房PUE值在2.0～2.5左右。微模块数据机房在同等硬件设施情况下可以再降低PUE 0.07到0.1。在供电层面，微模块通过内置模块化UPS，结合IT业务量迅速匹配最佳供电效率点，UPS效率高，不会出现低载低效情况，较于传统数据机房，在能耗方面所有降低。数字福建云计算中心采用微模块方式建设后，PUE值预估可达到1.45，效率为69%，等级为优秀，能源使用效率较高。

图3 微模块数据机房能效分析

3 数字福建云计算中心与传统数据机房对比分析

3.1 建设规模对比分析

数据机房建设规模参考指标主要有两方面：机房面积及机柜的容积比(即数据机房面积与机柜数量的比率)。通常机房面积越大，则建设规模越大，但同时也需参考机柜容积比的指标，才能得出较为科学的结论。国内部分传统数据中心与微模块数据中心建设面积及机柜容积比如表1所示。

表1 数据中心机柜容积比对照表 个

根据表1的数据，机房建设面积及机柜容积比对照表可以看出，传统机柜的容积比较高，机房的利用率较低。采用微模块建设模式的数据机房，在利用率上有了较大提升，符合绿色数据中心的要求。数字福建云计算中心(社会和企业云)建成后机柜容积比为4.8，在国内处于较先进水平。

表2为数字福建云计算中心与传统数据机房综合对比数据。

表2 数字福建云计算中心与传统数据机房综合对比

根据表2对比分析可以看出，在建设规模及周期方面：传统数据机房单层高度为5m以上。选用的服务器高度约2.2m～2.7m之间。单层建筑高度过高，一方面在空间上形成一些浪费，另一方面也导致机房在空调制冷、能源消耗方面造成额外的消耗。数字福建云计算中心层高约4.8m～5m，单层高度在布局上较为合理，既能满足微模块机柜尺寸的安放及维护，又不会因层高过高造成空间及能耗上的浪费。采用微模块建设模式，利用相同的机房面积可安放更多的机柜，在空间资源上能够充分利用。在机柜建设周期方面，云计算中心机柜只需2个月～4个月即可建设安装完成[3]，与传统数据机房相比，建设周期大幅缩减。

3.2 节能技术水平对比分析

节能技术方面：供电技术上，云计算中心不再采用传统的UPS，而是采用“高压直流(50%)+市电(50%)” 的供电模式。高压直流电结合市电直流技术，在电流转换上，AC/DC变换器输出直流电压，减少了逆变环节，转换效率至少提升2%，较传统UPS供电方案，能实现系统节能超过28%，如表3所示。

制冷技术上，微模块数据机房采用封闭冷通道的形式。微模块与传统机房的送回风温差相差6°～13°，每提高IDC环境温度1℃，可以节约4%的能耗，封闭冷通道后室内风机送风量可减少30%，室内风机可节省电约2/3，封闭冷通道比封闭热通道节能2%，比不封闭通道节能4%，如表4所示。

表3 UPS与240V高压直流对比表

表4 微模块和传统机房空调对比表

3.3 能耗对比分析

能耗方面：云计算中心的PUE值可达到1.45，将较于传统数据机房，在能耗方面所有降低。根据数据中心的PUE值与数据中心绿色节能等级关系，传统数据中心的PUE效率在0.4～0.67左右，云计算中心的PUE效率为0.69。

4 结论

通过对比分析可以看出，数字福建云计算中心采用微模块后在机房面积及机柜的容积比以及建设周期上有较大提升。节能技术及能耗方面，通过“高压直流(50%)+市电(50%)”供电模式及封闭冷通道模式的制冷技术改进，使得最终云计算中心的PUE值达到1.45，PUE效率为0.69，更高效地保证数据机房的使用。

[1] 宋凌，张川.国内外绿色数据中心评价体系综述[J].建设科技， 2014(6)：92-94.

[2] 林缄光.数字福建云计算中心工程基础隔震设计分析[J].福建建筑，2016(5)：46-50.

[3] 闫伟.浅谈微模块数据中心的建设与发展[J].智能建筑与城市信息，2016(1)：67-71.

The Construction Mode and Energy-saving Technology to The Digital Fujian Cloud Computer Room

XUEYingying

(Fujian Provincial Institute of Architectural Design and Research,Fuzhou 350001)

The digital Fujian cloud computing centre(Society and Enterprise Cloud) use advanced design concepts and energy-saving technologies and micro-module construction model. Comparative to the traditional data room, the cloud computing centre use energy saving technology, with the technology the PUE value can reach 1.45, PUE efficiency is 0.69, which ensure the use of the cloud computing centre more efficient.

Micro-module; Data room; Construction mode; Energy-saving technology

薛莹莹(1986.12- )，女，经济师。

E-mail:173141265@qq.com

2017-02-20

TU-0

A

1004-6135(2017)05-0023-03