微模块数据中心的优势浅谈

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【摘 要】为了解决传统数据中心的建设周期长、扩展性差等问题，满足数据中心快速部署的需求，提出了微模块数据中心的建设模式。通过介绍微模块数据中心，并与传统数据中心的技术特点进行对比以及案例分析，证明了模块化是未来数据中心的发展方向。

【关键词】数据中心 微模块 行级空调 密闭通道 TCO

1 引言

随着物联网、大数据和云计算的不断发展，国内数据中心进入了快速建设抢占市场的阶段，面对如此巨大的市场，作为基础设施的数据中心面临着巨大的机遇和调整。由于传统数据中心部署缓慢、密度低、扩展性差等弊端逐渐显现，因此为了应对快速发展的市场需要，诞生了新的稻葜行慕ㄉ枘J健―微模块数据中心。微模块数据中心的出现可以很好地解决数据中心目前所面临的各种问题，具有很大的发展前景。

2 微模块数据中心介绍

为了应对云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化，提高数据中心的运营效率并降低能耗，实现快速扩容且互不影响的需求，才推出了微模块数据中心[1]。

微模块数据中心是一套完整的数据中心解决方案，它集成了制冷系统、配电系统、机柜系统、密闭通道、监控系统、综合布线、消防等系统于一体[2]，采用模块化的部件和统一的接口标准，实现了供电、制冷和管理组件的无缝集成。各功能组件均实现工厂预制、现场积木式拼装，部署快速简单，并且扩容方便。

微模块数据中心示意图如图1所示：

2.1 制冷系统

根据研究显示，在整个数据中心的能耗中，制冷的能耗约占一半，所以数据中心的能效水平在很大程度上是由制冷技术的优劣来决定的[3]。微模块数据中心的制冷技术采用行级制冷技术。

在微模块数据中心内，行级空调同设备机柜一起，共同组成密闭冷（热）通道，实现冷热空气隔离。微模块数据中心采用的空调为水平送风方式，气流路径为后进前出，将服务器排出的热风吸入冷却后吹出，冷空气再被服务器吸入、排出，如此反复。

水平送风空调靠近热源，送风距离大大缩短，仅为2～6 m，不受限于风道及开孔地板，从而减少了气流沿程压力损失和冷空气的泄露量，提高了冷量的利用效率，解决了局部热点问题。

空调系统可以采用风冷或冷冻水两种制冷方案，灵活适配客户需求。

2.2 配电系统

电气工程是整个机房的基础系统工程，其供配电系统的可靠性要求极高。供配电系统的安全性、可靠性、可维护性和在线扩展性是数据机房的重点。

微模块数据中心的配电系统包括UPS（Uninterru-ptible Power System/Uninterruptable Power Supply，不间断电源）系统、一体化配电柜和PDU（Power Distribution Unit，电源分配单元）。

UPS系统采用模块化UPS或机架式UPS。支持单机20 kVA～320 kVA多种容量的UPS，按需部署，柔性扩容。

配电柜采用一体化配电柜，集成IT配电单元、空调配电单元、UPS配电单元，真正实现一体化集成配电，大幅节省空间，并带上智能电量测试仪，可测量输入电源电压、电流、功率因数和每一路的输出电流，实现7×24小时不间断监控。

2.3 机柜系统

微模块数据中心配置的尺寸统一的机柜符合IEC 60297-1标准化机柜，完全兼容第三方IT设备。

机柜采用前进风、后出风机柜，冷空调从机柜的前门被IT设备吸入，热空调从机柜的后门排出。其中，前门的通风率不小于60%，后门的通风率不小于50%。

2.4 密闭通道

密闭通道主要是由天窗、端门与机柜连接组合而成，将冷热气流隔离，工厂预制结构件，实现快速部署。

密闭天窗主要用于模块通道的密封，分为控制天窗、旋转天窗和平顶天窗三种。旋转天窗采用偏心结构，当触发装置动作后，天窗在重力作用下打开翻转。旋转天窗的驱动方式是通过电磁锁触发装置翻转。如果将消防系统引入模块内，则选用不旋转天窗；如果模块与机房共用消防系统，则选用旋转天窗。

端门分为推拉门和门两种。在密闭通道的两端安装端门，使得整个模块形成一个独立的整体，在提升设备工作效率的同时保证工作人员或设备进出。

2.5 综合布线

微模块数据中心在顶部安装走线槽，以实现线缆的有序管理。走线槽分为信号线走线槽和电源线走线槽，分别用于信号线和电源线走线。具体如图3所示：

在每个机柜顶部中间有走线孔，从而方便线缆连接至机柜中。走线槽可实现长度方向的扩容，且在相交时分上下两个通道走线，实现电源线和信号线的分层管理。

在天窗的结合部有线缆绑扎孔，从而方便线缆的绑扎。

3 微模块数据中心与传统数据中心技术

特点对比

3.1 传统数据中心建设模式面临的挑战

传统数据中心建设模式面临的主要问题如下：

（1）选址困难，场地利用率低

传统数据中心要求满足各个专业机房的所有环境条件，对楼层高度、楼板承重等指标要求严格，造成选址困难。

每个功能板块都要求有独立的区间，过多区间划分必然会造成空间的浪费[2]。

（2）建设周期长

建设周期就是机房基础设施系统从规划、设计、安装到付诸运营的时间。从以往经验来看，建设周期大概在400天左右。

期间还会因为各种未知的因素影响工期，比如：按照专业设计、建设，各专业交叉施工，相互影响且工程复杂；设备发货零散，产生额外仓储及二次搬运费用；厂商过多，设备无库存备货，货期难以统一协调等。

（3）扩展性差

扩展能力对于适应性十分重要。由于只能准确分析目前的业务需求，无法预见未来的业务需求，因此容易造成过度建设或容量不足。