數字福建云計算中心機房建設模式及節能技術

薛瑩瑩

(福建省建筑設計研究院 福建福州 350001)

數字福建云計算中心機房建設模式及節能技術

薛瑩瑩

(福建省建筑設計研究院 福建福州 350001)

數字福建云計算中心(社會和企業云)運用先進的設計理念和節能技術，采用微模塊數據機房模式進行建設。與傳統數據機房對比分析，該機房建設模式采用了節能技術，云計算中心PUE值可達到1.45，PUE效率為0.69，能夠更高效地保證云計算中心的使用。

微模塊；數據機房；建設規模；節能技術

0 引言

“十三五”期間，國家積極推進工業化和信息化融合，并大力推廣云計算技術在國內的應用，為未來數據中心市場發展提供了廣闊的市場空間。云計算的發展離不開數據中心基礎設施的發展。隨著信息化業務發展以及企業用戶量和數據量的增加，IT應用投入不斷加大，傳統數據機房在空間及設備技術方面主要存在空間利用率不高、擴展性較差、電力消耗大，能耗值高等問題[1]。傳統的數據機房在空間及設備能耗上的瓶頸問題日益凸顯，已經不能滿足當前大數據業務的需求。

1 數字福建云計算中心機房建設模式

數字福建云計算中心順應大數據時代的潮流發展，積極響應工業和信息化部與福建合作推進“數字福建”建設的要求。云計算中心采用領先的環保機房設計理念和成熟的云計算技術(如虛擬化技術、大數據管理與分析技術、資源管理與調度技術、云安全保障技術等)，運用先進的節能科技技術，建成集實用性與經濟性于一體，具有高可靠性、高安全性、先進性、可擴展性、開放性、兼容性與高效率的綠色節能的云計算中心。

云計算中心采用微模塊數據機房的建設模式進行設計。總建筑面積為37 500m2，主體建筑為正六邊形，建筑共5層，總高度為23.8m，如圖1所示。主機房采用T3標準，建成后可放置約3 800個機柜[2]。

圖1 數字福建云計算中心(社會和企業云)效果圖

云計算中心采用微模塊機房，將復雜的系統分解為多個可獨立支撐業務的標準功能單元，并根據業務需要配置不同數量的模塊，實現按需投資。在時間維度上，智能微模塊可作為最小復制單元。當業務增長時，無需過多規劃、設計即可直接復制，實現根據規劃進度投資模式，避免一次性投資過多。在空間維度上，對于不同規模的數據中心，只需按需使用不同配置與不同數量的微模塊。

在建設模式上，微模塊數據機房具有易復制、部署快、高效靈活、標準化和可靠性高、建設周期短以及效能水平高等特點。與傳統數據機房相比，云計算中心具有可拓展性，只需要根據用戶的不同需求將相應數量的微模塊安放到位，在各模塊之間連接主干鏈路就可以完成網絡的擴展。作為數據中心基礎設施的重要組成部分，將網絡、供電、制冷、消防、監控等采用模塊化方案部署后，以“搭積木”方式配合客戶投資和業務發展需求進行搭建，從而靈活實現分期建設，大大提升數據中心效率。

建設技術方面，云計算中心采用標準化的接口和模塊化架構，可以根據預期提前調整數據中心的配置避免資源浪費，微模塊數據機房不采用傳統的UPS，而采用“高壓直流(50%)+市電(50%)”的供電模式。市電無中間轉換損耗，效率很高。高壓直流則可采用節能休眠模式，達到全負載范圍內94%以上高效率。另外，可通過提高負載率和運營溫度等優化手段，降低數據中心的PUE值。制冷方面，微模塊機房采用行間空調，在近熱源直接送風，制冷更為精準。將機柜列間的冷通道封閉隔離，冷熱氣流互不干擾，避免氣流串擾而導致熱島效應，避免了風量和冷量損耗。

圖2 微模塊數據機房內部工藝示意圖

2 數字福建云計算中心機房能效分析

數據中心能源效率的指標通常以PUE值為參考指標，PUE值越接近于1，表示一個數據中心的綠色化程度越高。根據調研，傳統數據機房PUE平均值基本在1.6～2.0，中小規模的機房PUE值在2.0～2.5左右。微模塊數據機房在同等硬件設施情況下可以再降低PUE 0.07到0.1。在供電層面，微模塊通過內置模塊化UPS，結合IT業務量迅速匹配最佳供電效率點，UPS效率高，不會出現低載低效情況，較于傳統數據機房，在能耗方面所有降低。數字福建云計算中心采用微模塊方式建設后，PUE值預估可達到1.45，效率為69%，等級為優秀，能源使用效率較高。

圖3 微模塊數據機房能效分析

3 數字福建云計算中心與傳統數據機房對比分析

3.1 建設規模對比分析

數據機房建設規模參考指標主要有兩方面：機房面積及機柜的容積比(即數據機房面積與機柜數量的比率)。通常機房面積越大，則建設規模越大，但同時也需參考機柜容積比的指標，才能得出較為科學的結論。國內部分傳統數據中心與微模塊數據中心建設面積及機柜容積比如表1所示。

表1 數據中心機柜容積比對照表 個

根據表1的數據，機房建設面積及機柜容積比對照表可以看出，傳統機柜的容積比較高，機房的利用率較低。采用微模塊建設模式的數據機房，在利用率上有了較大提升，符合綠色數據中心的要求。數字福建云計算中心(社會和企業云)建成后機柜容積比為4.8，在國內處于較先進水平。

表2為數字福建云計算中心與傳統數據機房綜合對比數據。

表2 數字福建云計算中心與傳統數據機房綜合對比

根據表2對比分析可以看出，在建設規模及周期方面：傳統數據機房單層高度為5m以上。選用的服務器高度約2.2m～2.7m之間。單層建筑高度過高，一方面在空間上形成一些浪費，另一方面也導致機房在空調制冷、能源消耗方面造成額外的消耗。數字福建云計算中心層高約4.8m～5m，單層高度在布局上較為合理，既能滿足微模塊機柜尺寸的安放及維護，又不會因層高過高造成空間及能耗上的浪費。采用微模塊建設模式，利用相同的機房面積可安放更多的機柜，在空間資源上能夠充分利用。在機柜建設周期方面，云計算中心機柜只需2個月～4個月即可建設安裝完成[3]，與傳統數據機房相比，建設周期大幅縮減。

3.2 節能技術水平對比分析

節能技術方面：供電技術上，云計算中心不再采用傳統的UPS，而是采用“高壓直流(50%)+市電(50%)” 的供電模式。高壓直流電結合市電直流技術，在電流轉換上，AC/DC變換器輸出直流電壓，減少了逆變環節，轉換效率至少提升2%，較傳統UPS供電方案，能實現系統節能超過28%，如表3所示。

制冷技術上，微模塊數據機房采用封閉冷通道的形式。微模塊與傳統機房的送回風溫差相差6°～13°，每提高IDC環境溫度1℃，可以節約4%的能耗，封閉冷通道后室內風機送風量可減少30%，室內風機可節省電約2/3，封閉冷通道比封閉熱通道節能2%，比不封閉通道節能4%，如表4所示。

表3 UPS與240V高壓直流對比表

表4 微模塊和傳統機房空調對比表

3.3 能耗對比分析

能耗方面：云計算中心的PUE值可達到1.45，將較于傳統數據機房，在能耗方面所有降低。根據數據中心的PUE值與數據中心綠色節能等級關系，傳統數據中心的PUE效率在0.4～0.67左右，云計算中心的PUE效率為0.69。

4 結論

通過對比分析可以看出，數字福建云計算中心采用微模塊后在機房面積及機柜的容積比以及建設周期上有較大提升。節能技術及能耗方面，通過“高壓直流(50%)+市電(50%)”供電模式及封閉冷通道模式的制冷技術改進，使得最終云計算中心的PUE值達到1.45，PUE效率為0.69，更高效地保證數據機房的使用。

[1] 宋凌，張川.國內外綠色數據中心評價體系綜述[J].建設科技， 2014(6)：92-94.

[2] 林緘光.數字福建云計算中心工程基礎隔震設計分析[J].福建建筑，2016(5)：46-50.

[3] 閆偉.淺談微模塊數據中心的建設與發展[J].智能建筑與城市信息，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

薛瑩瑩(1986.12- )，女，經濟師。

E-mail:173141265@qq.com

2017-02-20

TU-0

A

1004-6135(2017)05-0023-03