对建设模块化数据中心机房的思考

对建设模块化数据中心机房的思考

何易泽、安伟、青和勇、徐超、徐发、左振

中建四局安装工程有限公司 广东广州 510000

摘  要：数据中心是推进金融业实现信息化、网络化、数字化转型和承载金融电子化业务的重要信息基础设 施。传统数据中心机房存在建设周期长、扩容难度大等现实困难，而新兴的模块化数据中心在缩短机房建设周期、 增强机房部署灵活性等方面具有独特优势。文章基于对传统数据中心机房和模块化数据中心机房的比较分析，提出金融业建设应用模块化数据中心机房的建议。

关键词：传统数据中心；模块化数据中心；建设应用

随着大数据、云计算、人工智能等新兴技术在金 融行业深化应用，金融数据中心信息化布局需求与日俱 增，为此，数据中心建设规模需逐步扩张以满足日益增 长的业务发展需求。但传统金融数据中心建设存在建 设架构复杂、建设周期长、灵活性和扩展性不足等局限 性。此外，国家对数据中心能耗提出了明确要求，但金 融数据中心的PUE普遍大于1.5，低碳转型的困难和挑 战突出。模块化数据中心凭借高可扩展性、高效能、建 设周期短等特性成为应用新型数据中心。本文比较分 析了传统数据中心机房建设应用不足及模块化数据中 心的优势，并对建设应用模块化数据中心提出建议。

一、传统数据中心机房建设应用的困境

(一)初期成本高，容量扩展难度大

传统数据中心建设需考虑未来5-10年的业务需

求，在建设初期会根据未来业务需求充分考虑UPS、 空调制冷量及供配电等基础设施容量的较大冗余。这 导致数据中心初期建设成本偏高，但初期机房利用率 低，且UPS、制冷、供配电等设备低效率运行，数据中 心整体运营成本因此居高不下。业务发展趋势难以准 确预测，当传统数据中心机房基础设施容量不足时， 则需要在保障现有业务连续性的基础上进行后期扩 容，同时也需按照传统数据中心建设的流程及规范开 展新机房扩容工作。

(二)建设周期长，施工管理难度大

数据中心机房建设项目是专业性较强且具有一定 规模的复杂工程，包括立项、设计、造价、招标、施工、 验收、搬迁及试运行等阶段，整体建设周期较长。其 中，施工阶段可能涉及土地建设审批、土建装修、强 弱电安装等多个环节，各阶段、各环节环环相扣，往往

完成一个阶段才能开展下一阶段的工作。因此，若某 一阶段工作未能按期完成，将对后续工作进度造成影 响，对项目进度的把控和管理带来极大的挑战。

(三)制冷效率低，机房能耗较大

传统数据中心建设往往过多关注安全性和可靠 性，对数据中心后期运营能耗、效率及环保等方面不 够重视。然而，由于机房承载的计算设施、网络设备等 在运行时，除了耗费一定的电能外还会散发大量的热 量，从而直接导致数据中心温度升高。因此，数据中 心是高能耗的基础设施。为避免温度过高影响设备性 能，数据中心机房需借助空调系统及时转移设备运行 所产生的热量，以调控机房环境温度。因此，空调设 备也成为数据中心机房主要的能耗设备。部分数据中 心机房由于建筑物层高较低，静压箱可用高度受限， 加上受强弱电桥架的影响，机房内部气流循环效率 不高，存在局部散热不佳的情形。为保障整体制冷效 果，常需过度制冷，节能减排效益低。

(四)涉及专业多，专业人员欠缺

数据中心建设不仅是一个信息化建设项目，同时 也是一个基建项目，涉及建筑、电气、安装、网络等多 个专业技术，数据中心机房设计与施工的优劣直接关 系到数据中心机房运行的稳定性和安全性。从金融业 情况看，数据中心建设的牵头部门往往是科技部门，科 技人员需要完成数据中心设计方案及设计图纸、施工 过程需求变更的审核，但科技人员多为计算机专业背 景，对土建装修、电力、通风空调、加固、消防等方面 缺乏系统性的认识，对建设指标准确性难以把控。数 据中心建设不仅对专业技术能力有较高的要求，也对 管理人员协调能力、项目经验等提出挑战。数据中心 建设过程中不仅需要与设计方、监理方、代理招标方、 承建方等各方进行对接协调，而且要紧抓施工进度、成 本、质量及风险等各项管理工作，因而通常需要配备 具有大中型基建项目管理经验的人员来进行整体性管 理，但实际上，金融机构普遍缺乏该类型人才。

二、模块化数据中心定义

数据中心机房是重要的基础设施，不仅包含计算 设备、存储设备及网络设备等，还包括供配电系统、制 冷系统、监控系统、消防系统等子系统，各设备、系统 相互联动实现金融数据传输、存储、处理等功能。模 块化数据中心是通过解耦传统机房的各子系统功能， 结合标准化的架构设计使机房每个子系统成为独立 运行的单元，并通过统一的输入输出接口将独立的运 行单元组合起来的集成化数据中心解决方案。

三、建设模块化数据中心的优势分析

(一)集成化部署，有效缩短数据中心建设周期

模块化数据中心建设只需依据实际需求，采用工 厂预制方式，即可直接系统部署UPS、电池、空调、消 防等IT基础设施，大大降低对科技人员知识储备的

要求。此外，模块化数据中心实现了关键设备标准化 建设，产品出厂前经过严格的质量检验和机柜的预安 装，降低了施工工艺对建设效果的影响，使数据中心 建设质量得到一定保证。产品到货后只需实施接通外 部电源、固定机柜等操作即可使用，极大地缩短机房 建设周期。此外，模块化机房与机房基础设施建设解 耦，对部署环境要求低，适应部署环境能力强，甚至可 直接在水泥地面、架空地板上安装，因而可通过优化 数据中心设计方案，最大限度简化数据中心机房物理 装修，进一步缩短数据中心建设周期。相对于传统数 据中心而言，模块化数据中心建设周期可缩短50%。

(二)灵活性建设，降低初期投入和运营成本

一般来说，网络设备和计算设备的生命周期短于 数据中心，设备升级迭代速度快，模块化数据中心可 灵活调整供配电和制冷的配比来适应未来设备配置 的变化，提高机房可用性和运行效率。一方面，模块化 数据中心具有高可扩展性，其制冷、供配电等基础设 施可根据当前业务需求部署配置，并预留一定的电力 供应和通信端口，后期可按需添加、移除相关模块，降

低了数据中心初期投入成本和整体运营成本；另一方 面，模块数据中心具有高灵活性，模块内的部件与通 道结构件解耦，能在系统不停止运行的前提下对模块 化部件进行升级、修理、替换，可灵活应对变化。

(三)精细化监控，显著提高制冷效率

精密空调通过回风温度来感知机房环境温度，进 而完成温度调控。传统数据中心的空调回风是IT设备 出风混合机房环境空气后形成的，模块化数据中心通 过技术调控让IT设备出风直接作为空调回风，使精密 空调可以准确感知设备运行温度，实现精细化环境监 控，并智能控制通道内部的温度，避免过度制冷。此 外，模块化数据中心通过建设密封冷通道，尽可能缩 小、精简制冷空间，实现冷热气流隔离，降低能耗。据 估算，模块化数据中心的月用电量仅为传统数据中心 的65%，符合双碳战略目标。

四、对金融业模块化数据中心建设应用的思考

(一)打破分区管理模式，转变建设及管理理念 在建设理念方面，传统数据中心机房往往按照主

机房、辅助区、支持区等功能分区实施管理，然而模 块化数据中心的建设理念是将供配电、制冷、监控、 机柜等各子系统模块通过合理规划排列成一个集成 度高的综合机房，与传统数据中心建设理念不同。在 机房运维管理方面，传统数据中心主要是依据分区功 能及重要性，在各区设置不同的安全防护措施来实现 对机房进出人员的有效管控和监控，但模块化数据中 心是将所有功能分区高度集成的综合性数据中心，无 法通过划分区域权限和访问控制策略来保障机房物 理安全。建议金融机构转变理念，秉持开放性态度， 建设数据机房时，在全面调研、科学规划、因地制宜 的前提下，合理探索实践模块化数据中心机房的落地 应用。

(二)增加行业标准供给，促进产业发展

技术标准化有利于促进技术发展和产品市场化

进程，形成行业良性竞争的生态。模块化数据中心是 一种新兴的机房建设技术，由于其具有快速、高效、灵 活、成本低等特点，特别适合中小型机房。但目前模块 化机房建设缺乏统一的标准和规范，导致了当客户需 要在原模块化数据中心增加相关供配电容量、制冷容 量、机柜容量等时，考虑到产品、接口的兼容性，不得 不选择原厂商，从而形成供应商集中风险。因此，建议 健全行业模块化数据中心建设标准。

(三)完善运维管理，加大技术运维培训力度

IT基础设施设备运维通常需要远程运维和现场 运维相结合，其中精密空调、UPS等设施以现场运维 为主。模块化数据中心机房通常采用封闭冷通道技 术，形成机柜内制冷循环，并最大限度缩小制冷空 间，以提高机房制冷效率和制冷效果，降低数据中心 能耗，但这也使得运维人员的活动空间变得狭窄，不 利于开展现场运维。此外，模块化数据中心是新型的 数据中心部署形式，运维人员难免对模块化数据中心 运行机制缺乏全面认识，缺少处理故障的相关实践经 验。倘若模块化数据中心出现故障，由于运维人员能 力有限，可能难以快速排查、分析故障原因，从而难 以及时有效地采取相应的应急处置措施。因此，建议 模块化数据中心机房建设时，充分考虑使用和运维需 求，完善运维管理设计，增强模块化机房智能监控、 智能运维能力，同时，加大对运维人员关于模块化数 据中心相关技术和运维管理等知识的培训力度，便于 机房建成后更好地使用和运维。

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