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预制模块化数据中心的分类之外观特征

日期:2022-05-13

上期我们了解了数据中心功能模块。本期我们来看数据中心外观特征,一起了解3种基本的预制化数据中心外观特征,即:ISO标准化集装箱式、封闭外观式、滑动底座式。

 

外观特征

 

预制化数据中心有多种外观特征,即多种结构类型、尺寸或形状。具体解决方案的外观特征会影响其可运输性、安放方式以及安放位置(地面—室内、室外或屋顶)。以下是3种基本的预制化数据中心外观特征:

 

01

ISO标准化集装箱式

02

封闭外观式

03

滑动底座式

 

对于一个给定数据中心项目而言,选择合适的外观特征或者外观特征组合,需要满足其可运输性、容量及可扩展性等方面的要求。表2总结了3种外观特征在安放位置、安放方式及可运输性三个方面的比较。此外,模块的外观特征还会影响其容量,因为特定尺寸的模块会局限适合安装在其内的设备类型。

 

这些属性以及其它属性都将在下面的章节中进一步描述,并配图以说明各种外观特征。

 

表2 典型的外观特征

 

ISO标准化集装箱式

ISO集装箱是标准化的可回收再利用的钢化船运箱体,设计初衷是为了保证产品的安全高效运输以及储存安全,同时还方便货物从一种运输方式到另一种运输方式的转移(例如从船运转到铁路再转到公路运输)。多项ISO标准从分类、外形尺寸到角配件的技术规范、吊装集装箱的挂钩以及集装箱上的标识等多个角度来规范货物集装箱。这些标准使得货运过程和操作过程更简便更标准化。

 

用于数据中心模块的集装箱标准尺寸如下:20英尺x8英尺(6.10米x2.44米)和40英尺x8英尺(12.2米x2.44米)。20英尺(6.10米)的集装箱标准高度为8英尺6英寸(2.591米),40英尺的集装箱标准高度为8英尺6英寸(2.591米),其高度还可以是所谓9英尺6英寸(2.896米)的“高柜”高度。通常使用较多的是高柜高度的集装箱,因为它们对于运输置于其内的设备而言,具有更好的灵活性。

 

通常情况下,当集装箱用作数据中心模块的外壳时,需要做以下的改进:

 

01

为门和其它安装好的设备绘制图案

02

将设备与集装箱顶部或两侧固定

 

对集装箱进行上述改进后,可能就不满足ISO标准认证,比如说会限制与其它集装箱堆放在一起的能力。然而,相比于非标尺寸集装箱,具有标准外形尺寸的ISO标准化集装箱在运输、吊装以及安放方面都具有更多操作简便性,可降低安装成本。同时,改造一个标准集装箱比建造一个全新集装箱,成本也会降低很多。

 

ISO标准化集装箱式模块通常对容量有限制,电源和制冷系统容量限制在500kW左右,IT机房容量限制在200-250kW左右。IT模块的容量取决于占地面积上可安放IT机架的数量,并且对于不同的机架排列方式,有不同的空间权衡方法。比如说,如果机架背对着面墙壁安放,将形成一条很宽的冷通道,则热通道只能从外部通过面板或者门进行访问。如果机架在机房中间排成一行长列,冷热通道就必须设计的更窄。最后,如果采用垂直于集装箱长度方向的多条短通道设计方案,则行与行之间将形成窄通道。总而言之,由于IT模块对容量的限制,使得这种方案更适用于一些小型的数据中心。大容量需求的数据中心通常趋向于采用更传统的IT机房。

 

由于操作和维护人员需要进入其中,通常这种外观特征还需要照明和安防系统。

 

ISO标准化集装箱的安装经常涉及到斜坡基座(混凝土基座)的安放。还需要用到起重机将集装箱从卡车吊装到基座上。当集装箱作为补充容量用于一个已有容量搁浅的实体设施场合时,通常会将集装箱安放在靠近楼宇边界的地方,紧挨着它所支持的数据中心。有些时候,电源模块或者IT集装箱被安放在仓库内,旨在保护相关人员在恶劣天气条件下操作和维护作业的安全性,同时还能使关键系统具有更高的安全保证。

 

图5所示为一个电源模块和一个制冷模块,二者都采用ISO标准化集装箱设计,并且为了满足系统要求进行相应的改造。

图5 ISO标准化集装箱安装模式示例

 

封闭外观式

本文提到的“封闭外观式”是另外一种外观特征,就外形尺寸而言,这种模式并不标准,也不需要像ISO标准化集装箱那样去满足特定的船运标准。封闭外观式通常也被称为壳体式、金属屋或者区域模块式。

 

相比ISO标准化集装箱而言,这种方式的运输及装卸成本更高,如果整个架构没有在工厂完成全部组装的话,其现场组装的工作量将更大。例如,一个宽的封闭外观式模块需要分成两个部分,如图6所示,有些通常被称作模块化机房的封闭外观式事实上是在工厂建造,并与数据中心设备集成好,完成测试和调试,然后拆分运输到客户现场再行组装,很像是一个乐高积木模块。

 

这种外观特征的优点在于,对于其所能支持的IT容量具有更好的灵活性,并且所有设备布局都在它的封闭空间内。

 

图6 分两部分船运的封闭外观式IT机房示例

 

大多数的封闭外观式数据中心适用于室外,能经受各种气候条件,但有些却只能安装在室内(比如仓库内)。出于安全人员进出限制等原因,或者为了保护工作人员在搬运设备(如服务器)时免受恶劣天气的影响,即使有些能经受室外条件,有时也要安装在室内。有些封闭外观式就像房间一样,工作人员可以进入进行操作和维护。有些则可以更贴切地描述为一个封闭的“系统”,工作人员通过位于其外侧的检修门进行操作(不可进入类型)。表3概括了封闭外观式模块的进一步分类,并加以举例说明。

 

表3 封闭外观式的类别及举例

 

选择封闭外观式外观特征的一个关键驱动因素是数据中心子系统需要置于室外环境,或者需保护不受外界其它因素干扰,如处于一个有害的、恶劣的、不利的室内环境。置于室外的封闭外观式模块需要有相应等级的安保措施,以防止不良人员进入(如人为肆意破坏行为)。

 

滑动底座安装式

滑动底座安装式是一种分配和储存机械设备的方法,这些机械设备在制造阶段就被永久地安装在框架或者滑动底座或是金属托盘上。这样的话,整套设备就可以安全便捷的作为一个整体单元运输和使用。图7为滑动底座安装式数据中心模块示例。

 

图7 滑动底座安装的模块化数据中心示例

 

滑动底座安装式模块通常不用于室外,因为其元件对室外环境因素无防护性能。这种外观特征通常包含电源模块,与大部分制冷系统做法不一样,该模块中诸如开关柜、UPS、变压器以及配电盘等组件不需要置于室外。因为空间限制的减少,滑动底座安装式(相比封闭外观式和ISO标准化集装箱式)对容量限制要求更低,能支持更大容量的数据中心。因此,随着电源需求不断增加,滑动底座安装式方案更显其合理性。一般而言,预制化滑动底座安装式模块的成本比同级别的封闭外观式成本要低40%左右。

 

值得注意的是:IT设施采用滑动底座外观特征并不合逻辑,因为这样的话,设备在整个空间是开放的,没有将冷热气流从IT设备分离开来。

 

下期随不二师兄来看有关数据中心配置方式属性的介绍。下期见啦~

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