自2020年以來，國家部委、地方政府委辦局密集出臺了大量關(guān)于建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心降低數(shù)據(jù)中心PUE的政策性文件。北京、上海、廣州等核心城市要求新建數(shù)據(jù)中心PUE控制在1.3以下，但目前大量數(shù)據(jù)中心的PUE在1.5以上，與政府要求差距較大。數(shù)據(jù)中心除去IT設(shè)備用電外，暖通系統(tǒng)耗電量占比最高，約占建筑總用電量的35%以上，從如何優(yōu)化暖通系統(tǒng)建設(shè)交付的關(guān)鍵路徑角度出發(fā)進行相關(guān)研究，將有利于大型低PUE數(shù)據(jù)中心快速投產(chǎn)，滿足當下的政策要求。
1數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀
目前，北京及周邊區(qū)域數(shù)據(jù)中心暖通空調(diào)系統(tǒng)主要以風冷式及水冷式為主，僅有少量超算中心采取了液冷式。其中，風冷式空調(diào)在2012年之前投產(chǎn)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用較為廣泛，這類數(shù)據(jù)中心普遍具備整體機架規(guī)模小、單機柜功率密度低的特點。風冷式空調(diào)雖然具備初期投資小、安裝簡單、維護方便等優(yōu)點，但由于制冷銅管需要連接至室外路由且室內(nèi)機與室外機距離受限，因此不適宜大規(guī)模部署。而液冷式雖然可以大幅提高數(shù)據(jù)中心的能源使用效率，但仍處于技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，對于未來如何進行余熱回收等問題仍處于探討與實踐階段，目前還不具備大規(guī)模部署的條件。目前，主流大型數(shù)據(jù)中心以水冷式空調(diào)系統(tǒng)為主，相對于風冷式空調(diào)，水冷式系統(tǒng)能夠在冬季利用室外自然條件實現(xiàn)數(shù)中心的降溫。相對于液冷式，水冷式系統(tǒng)已經(jīng)形成了一套成熟的建設(shè)交付體系，因此，水冷式系統(tǒng)對于響應(yīng)政府節(jié)能政策及降低數(shù)據(jù)中心總運行成本都是比較好的選擇。本文對于暖通系統(tǒng)建設(shè)交付進度的分析聚焦于水冷式冷水機組系統(tǒng)。
2數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)交付面臨的問題
2.1系統(tǒng)構(gòu)成復雜
數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)位于數(shù)據(jù)中心支持區(qū)，主要涉及冷凍站、各主機房所在樓層、樓頂、室外、監(jiān)控大廳五個建筑區(qū)域（見表1），涉及主要設(shè)備超過15類，以一棟能夠產(chǎn)出6000架平均功率25A機柜的數(shù)據(jù)中心為例，典型配置冷機、板換、冷卻泵、冷凍一次泵、冷凍二次泵、冷卻塔、冷卻水冷凍水處理系統(tǒng)各8臺，恒濕機超50臺，冷凍水精密空調(diào)超300臺。如此大規(guī)模的設(shè)備安裝施工不僅涉及水管路的連通也包括相關(guān)配電系統(tǒng)的對接，極大地消耗了有效的工作時間。同時，數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)除相關(guān)硬件設(shè)備的安裝外，也包括BA、動環(huán)等軟件系統(tǒng)的調(diào)試。相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集點包括：400余臺設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、7000多個溫濕度傳感器、超400個管道壓力和水溫傳感器，對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、校對和基于此的自控邏輯調(diào)試工作難以在2個月內(nèi)全部完成。
2.2施工工序存在較大制約關(guān)系
數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)的主要流程如圖1所示，其中存在一定因工作面分散，可以通過增加人、料、機開展并行施工趕工的工作，但其中也存在大量的固化流程施工項，若前一道工序未能完成則無法進入下一道工序，這部分工期通過并行施工是無法提前完成的。這種制約關(guān)系是影響暖通系統(tǒng)建設(shè)交付的關(guān)鍵所在。以大型蓄冷罐建設(shè)為例，涉及地勘、打樁、基礎(chǔ)制作及養(yǎng)護、罐體拼接、管道連接、探傷、打壓、電伴熱、保溫、彩殼、調(diào)試等10余項施工工序，一方面，每項工序均有嚴格的驗收檢測標準，通過相關(guān)驗收檢測后才能進入下一道工序，比如承載蓄冷罐的樁基完成之后需要進行嚴格的沉降試驗，相關(guān)檢測結(jié)果直接影響后續(xù)罐體的穩(wěn)固性，相關(guān)檢測時間必須保證；另一方面，蓄冷罐為大型立體圓柱形結(jié)構(gòu)，高度可近30m，相關(guān)罐體拼接必須逐層展開，后續(xù)外保溫制作又涉及高空作業(yè)，難以開展大規(guī)模并行施工?；谏鲜鲈?，蓄冷罐的整體施工普遍需要3個月以上的時間。
3保障關(guān)鍵路徑確保交付時間
水冷式冷水機組數(shù)據(jù)中心主要有冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)及BA系統(tǒng)三條關(guān)鍵路徑，下面對這三條關(guān)鍵路徑中的重要節(jié)點進行分析，同時對每一節(jié)點的建設(shè)交付管控要點進行了明確。
3.1冷凍水系統(tǒng)建設(shè)交付關(guān)鍵路徑
冷凍水系統(tǒng)建設(shè)交付全流程中的關(guān)鍵路徑可簡化提煉為以下五部分：垂直主管道安裝、冷機等設(shè)備到貨就位、水平管道安裝、水泵開機管道沖洗、冷機開機，此關(guān)鍵路徑的完成代表著冷凍水系統(tǒng)基本達到了緊急業(yè)務(wù)上線的保障運行能力。具體來說，垂直主管道安裝貫穿冷凍站（往往在建筑物底層）至各個機房樓層，建議隨土建工作同時進行，如果在機電設(shè)備到貨時垂直主管道還未安裝完成，冷凍水系統(tǒng)建設(shè)進度將難以保障。冷機、板換及水泵是冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的三類重要組件，這三類設(shè)備到齊就位代表著水循環(huán)管環(huán)路具備施工連通條件，部分設(shè)備存在簽署訂單后才開始生產(chǎn)的情況，因此要重點關(guān)注其生產(chǎn)、到貨周期，在到貨前要確保完成設(shè)備基礎(chǔ)的制作及養(yǎng)護，在到貨就位過程中要確保大型設(shè)備運輸通道的暢通性，在完成就位后，要加快相關(guān)管路的連接及供電系統(tǒng)安裝。水平管道安裝既包括了冷凍站內(nèi)部各管道的制作和連通，也包括了空調(diào)間區(qū)域的管道制作，具有施工量大的特點，在此過程中可以通過增加人員并行施工及施工完成后分段打壓的方式，縮短建設(shè)工期。水泵開機是數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)交付過程中的一個極為重要里程碑事件，既代表著供配電系統(tǒng)具備水泵高功率設(shè)備運行能力，更代表著冷凍水管道已完成全部施工，進入正式交付前的收尾階段。水泵開機后首先需進行管道的多次沖洗直至排出水質(zhì)達標，其后需進行管道的鈍化預膜，此時，整個項目已經(jīng)進入了建設(shè)交付的階段，在此過程中要提前關(guān)注管道沖洗的進水流量及排水路徑，爭取將進度提前。最后，冷機及末端空調(diào)完成開機調(diào)試代表著整套冷凍水系統(tǒng)初步達到交付條件，在此過程中只要確保供電及時到位，便不會出現(xiàn)較大的延期風險。
3.2冷卻水系統(tǒng)建設(shè)交付關(guān)鍵路徑分析
冷卻水系統(tǒng)建設(shè)交付全流程中的關(guān)鍵路徑可簡化提煉為以下五部分：垂直主管道安裝；冷機、水泵、冷卻塔到貨就位；水平管道安裝；水泵開機管道沖洗；冷塔及冷機開機。此關(guān)鍵路徑中的水平及垂直管道的安裝、沖洗進度管控要點與冷凍水系統(tǒng)基本一致，主要的差別在于冷卻水系統(tǒng)管路不涉及各個機房空調(diào)間區(qū)域，增加了樓頂區(qū)域，施工難度及工作量都有所簡化，若能保證與冷凍水管道同步啟動施工，基本不會成為項目建設(shè)交付的瓶頸。另外，由于冷卻水及冷凍水同時與冷機和板換進行管道連接，相關(guān)設(shè)備的進度管控要點與冷凍水系統(tǒng)一致，但是，冷卻塔是冷卻水系統(tǒng)特有的，通常安裝在樓頂平臺且設(shè)備體積大，很容易成為冷卻水系統(tǒng)延期交付的風險點。對于冷卻塔，在關(guān)注設(shè)備的訂貨、到貨情況的同時，既要關(guān)注設(shè)備到貨前的屋頂防水墊層施工及設(shè)備基礎(chǔ)制作，也要關(guān)注設(shè)備到貨后的現(xiàn)場拼裝情況及設(shè)備向樓頂?shù)牡踹\準備，在設(shè)備就位后，因冷卻塔的供電路徑普遍大于數(shù)據(jù)中心其他用電設(shè)備，其相關(guān)配電系統(tǒng)的建設(shè)需重點關(guān)注。
3.3 BA系統(tǒng)建設(shè)交付關(guān)鍵路徑分析
在冷凍水及冷卻水系統(tǒng)完成設(shè)備安裝進入調(diào)試階段后，BA系統(tǒng)往往才開始搭建，相關(guān)關(guān)鍵路徑涉及系統(tǒng)搭建、數(shù)據(jù)采集及校準、邏輯設(shè)置、測試驗證四部分。系統(tǒng)搭建主要包括控制系統(tǒng)界面及數(shù)據(jù)庫搭建及弱電連接布線兩部分，由于BA系統(tǒng)涉及點位極多，基本覆蓋了暖通系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備及主要管路，相關(guān)弱電布線工作可以通過并行施工壓縮進度，對于基于服務(wù)器的軟件系統(tǒng)定制化工作，則可以要求廠家根據(jù)設(shè)計圖紙?zhí)崆皢?。?shù)據(jù)采集及校準工作必須針對每一個點位依次開展，需要為此規(guī)劃較多的時間。關(guān)于邏輯設(shè)置工作，目前主流廠家都有較為清晰的模板，基于此進行定制化調(diào)整即可，在此過程中重點要確保系統(tǒng)配置人員的專業(yè)性及工作的連續(xù)性。由于數(shù)據(jù)中心BA系統(tǒng)的建設(shè)往往在投產(chǎn)數(shù)月之后才具備測試驗證條件，在帶業(yè)務(wù)測試的場景下，需要關(guān)注測試方案的完備性，提前制定針對緊急事件的應(yīng)急處理預案。
4結(jié)束語
管理好數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)所涉及的三條關(guān)鍵路徑，不僅能夠有效保障系統(tǒng)建設(shè)交付的及時性，也能夠為系統(tǒng)穩(wěn)定運行打下基礎(chǔ)。但同時，我們也應(yīng)該意識到，數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)的交付標準并非固化，存在著調(diào)整的可能性，例如，在冬季交付的數(shù)據(jù)中心，只要數(shù)據(jù)中心服務(wù)提供方與客戶做好充分溝通，冷機不完成開機調(diào)試也能使暖通系統(tǒng)穩(wěn)定運行，使項目提前交付成為可能。（文：姜欣廷，任若楠）
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