18個月，不只是摩爾定律屢試不爽的黃金周期，也是1000機(jī)柜規(guī)模數(shù)據(jù)中心建設(shè)完成的通常期限。

東莞華為云數(shù)據(jù)中心全貌

作為云計算與智能化時代的基座，盡管數(shù)據(jù)中心的整體數(shù)量在不斷增加，但依然難以滿足指數(shù)級爆發(fā)的算力需求。在更短時間內(nèi)高質(zhì)量建設(shè)規(guī)?；臄?shù)據(jù)中心，成為解決算力供需缺口、適應(yīng)多元場景的核心訴求。

與此同時，數(shù)據(jù)中心還承載著節(jié)能減排的使命，探索綠色低碳的建設(shè)模式也迫在眉睫。

據(jù)國網(wǎng)能源研究院的測算：2020年，我國數(shù)據(jù)中心用電量突破2000億千瓦時，占用電總量比重約2.7%；預(yù)計到2030年，這一數(shù)字將突破4000億千瓦時，占比升至3.7%。

正是在這樣的背景下，預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心日益受到青睞，像搭積木一樣蓋數(shù)據(jù)中心漸成潮流。在各個單元或系統(tǒng)模塊化、預(yù)制化的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期有望縮短50%以上，同時達(dá)成節(jié)能降耗的目標(biāo)，并能靈活應(yīng)對不同類型的需求。

不過，預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)固性、可靠性、耐久性也曾遭遇質(zhì)疑，抗震、防風(fēng)、耐高低溫、耐腐蝕等適應(yīng)極限環(huán)境的能力尚待檢驗(yàn)；新模式從報建、報規(guī)、報批到最后通過驗(yàn)收拿到不動產(chǎn)權(quán)證的全流程運(yùn)作，亦需樣板工程的示范效應(yīng)——“眼見為實(shí)”。

近日，華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司（以下簡稱“華為數(shù)字能源”）打造的大型訪談節(jié)目《方博碳討室》第三期走進(jìn)華為東莞松山湖園區(qū)，實(shí)地探訪僅用6個月完工的1000機(jī)柜數(shù)據(jù)中心——這是迄今業(yè)界規(guī)模最大、交付速度最快的預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心，其建設(shè)過程與運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)頗具借鑒價值。

從磐石結(jié)構(gòu)到壽命提升

東莞松山湖華為云數(shù)據(jù)中心園區(qū)規(guī)劃占地109畝，設(shè)計容納8000個機(jī)柜。機(jī)房區(qū)域分為多個可獨(dú)立運(yùn)行的POD（可獨(dú)立運(yùn)行單元），采用成熟的完全模塊化設(shè)計和工廠預(yù)制交付模式。一期項目于2018年11月動工，2019年4月上線運(yùn)營，歷時6個月。

每座POD分解成189個預(yù)制化箱體，5層堆疊之后整體高度約24米，內(nèi)部承載1000個機(jī)柜。POD的整體方案結(jié)合智能模塊化數(shù)據(jù)中心和預(yù)制模塊化建筑兩大成熟技術(shù)，遵循《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》與《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，抗震計算校核符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，按照永久建筑標(biāo)準(zhǔn)通過相關(guān)部門的報批報建。

預(yù)制模塊化建筑吊裝是業(yè)界難題，最重要的是對得準(zhǔn)、對得快，還要穩(wěn)固可靠。箱體每一層的垂直公差不能超過兩毫米，這是傳統(tǒng)混凝土澆筑根本無法完成的任務(wù)。只有從點(diǎn)到面、再到整個建筑空間體系進(jìn)行全局優(yōu)化，才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

華為數(shù)字能源預(yù)制模塊化首席專家張勖透露，東莞華為云數(shù)據(jù)中心借鑒了中國古建筑的榫卯設(shè)計理念，與同濟(jì)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的磐石結(jié)構(gòu)體系，能夠做到189個模塊堆疊之后多而不散、大而不倒、高而不晃。

與既有的集裝箱模塊化建筑相比，磐石結(jié)構(gòu)主要做了三方面的改進(jìn)：一是將箱體側(cè)向的梁之間做一定的連接以增加結(jié)構(gòu)剛度，二是在箱體內(nèi)設(shè)置不影響使用功能的側(cè)向支撐，三是通過頂?shù)撞康拿芾甙鏄?gòu)造增加了結(jié)構(gòu)的整體抗震剛度。

為了驗(yàn)證磐石結(jié)構(gòu)的真實(shí)抗震能力，華為在同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一次測試——將預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心與抗震測試臺通過工裝進(jìn)行連接，地震波模擬強(qiáng)度等效于麥?zhǔn)暇帕叶龋ㄏ喈?dāng)于里氏7.2級）地震，借助多種傳感器監(jiān)測地震過程中箱體主要構(gòu)件的變形、應(yīng)力以及動態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)。

抗震測試

測試結(jié)果顯示，磐石結(jié)構(gòu)經(jīng)受住了考驗(yàn)，預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心在如此高烈度地震條件下，總體結(jié)構(gòu)及連接部分未出現(xiàn)失效，設(shè)備均正常安全運(yùn)行。

極端環(huán)境除了地震，還有臺風(fēng)。華為在中南大學(xué)下屬的國家工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，最高風(fēng)速達(dá)90米每秒，相當(dāng)于12級臺風(fēng)的三倍左右——將預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心按照1:16的縮尺比加工出縮尺模型，表面布置410個測壓孔，固定在風(fēng)洞轉(zhuǎn)盤上，在不同風(fēng)向與風(fēng)速下，測量模型表面風(fēng)壓，進(jìn)而得到平均脈動以及荷載數(shù)據(jù)。

經(jīng)過嚴(yán)格的縮尺模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的all in one三層堆疊、五層堆疊等結(jié)構(gòu)形式，均能滿足在12級臺風(fēng)下的安全使用要求。

此外，華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心還進(jìn)行了防水、耐溫、抗腐蝕等更多復(fù)雜環(huán)境下的極限測試，均取得良好成果。這為數(shù)據(jù)中心預(yù)制模塊化建設(shè)模式的全面推廣奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)，有助于打消不同場景客戶心頭的疑慮。

箱體防水測試

過去，預(yù)制模塊化建筑的平均壽命是20～25年，而華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心通過創(chuàng)新的磐石結(jié)構(gòu)與高性能的基材選擇（高性能耐候鋼的防腐蝕性能是普通鋼結(jié)構(gòu)材料的5~6倍，并經(jīng)過特使防腐噴涂處理），將建筑壽命提升到50年——從設(shè)計規(guī)范上滿足數(shù)據(jù)中心拿到不動產(chǎn)權(quán)證的要求，為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的落地進(jìn)一步掃清了障礙。

從以快為美到整體突破

簡單算筆經(jīng)濟(jì)賬，也能看出預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢：從開工到交付6個月的時間，比通常數(shù)據(jù)中心的工期縮短一年。按照1000個機(jī)柜一個月收益約1000萬元計算，一年的收益就是1個億。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心為何要用18個月才能完工呢？主要原因是在現(xiàn)場施工中，各項目組的進(jìn)度經(jīng)常發(fā)生沖突。追根溯源，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心施工使用平面化的CAD圖紙，而機(jī)房里的管線盤根錯節(jié)，呈現(xiàn)立體化特征，在平面圖上很難看到管線之間的交叉干涉。

華為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心采用BIM 3D設(shè)計方式，加上全數(shù)字化的生產(chǎn)管控，每一個模塊附帶“身份證”，提前識別可能發(fā)生的碰撞、干涉，降低現(xiàn)場返工率，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計到生產(chǎn)組裝的全流程可視、可控、可管、可監(jiān)測，從而真正實(shí)現(xiàn)“設(shè)計即所得”。

在“碳中和”大背景下，PUE成為衡量數(shù)據(jù)中心綠色程度的關(guān)鍵指標(biāo)，而漏風(fēng)率是影響數(shù)據(jù)中心PUE的關(guān)鍵因素。預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心可將漏風(fēng)率控制在3%以內(nèi)，進(jìn)而減少空調(diào)運(yùn)行時間和能耗損失，對降低PUE大有裨益。

值得關(guān)注的是，東莞華為云數(shù)據(jù)中心基于AI的制冷調(diào)節(jié)iCooling技術(shù)、端到端能效調(diào)優(yōu)等手段，云數(shù)據(jù)中心年均PUE低于1.3。

全面采用智能鋰電解決方案，也是東莞華為云數(shù)據(jù)中心優(yōu)化運(yùn)營模式的有力舉措。鋰電池占地空間小，不到60平方米的面積，就能滿足500個機(jī)柜常規(guī)正常運(yùn)行10~15分鐘的備電——如果采用鉛酸電池，至少要占用兩到三倍的面積；從數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的全生命周期來看，鋰電雖然前期采購成本較高，但使用壽命至少在十年以上，整體成本相比鉛酸電池節(jié)約近20%。

顯而易見，依托預(yù)制模塊化、智能鋰電、數(shù)字技術(shù)的多管齊下，預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心正在從“以快為美”向整體突圍邁進(jìn)，按需部署、協(xié)同減碳、極簡高效運(yùn)維的綜合優(yōu)勢愈發(fā)顯著。

目前，亞太、中東、拉美、歐洲等地區(qū)已有上百家數(shù)據(jù)中心采用了預(yù)制模塊化的建設(shè)方式。國內(nèi)市場智算、超算中心方興未艾，“東數(shù)西算”再掀熱潮，數(shù)據(jù)中心或?qū)⒂瓉眍A(yù)制模塊化的春天。

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