站長資訊網18個月，不只是摩爾定律屢試不爽的黃金周期，也是1000機柜規模數據中心建設完成的通常期限。
東莞華為云數據中心全貌
作為云計算與智能化時代的基座，盡管數據中心的整體數量在不斷增加，但依然難以滿足指數級爆發的算力需求。在更短時間內高質量建設規模化的數據中心，成為解決算力供需缺口、適應多元場景的核心訴求。
與此同時，數據中心還承載著節能減排的使命，探索綠色低碳的建設模式也迫在眉睫。
據國網能源研究院的測算：2020年，我國數據中心用電量突破2000億千瓦時，占用電總量比重約2.7%;預計到2030年，這一數字將突破4000億千瓦時，占比升至3.7%。
正是在這樣的背景下，預制模塊化數據中心日益受到青睞，像搭積木一樣蓋數據中心漸成潮流。在各個單元或系統模塊化、預制化的基礎上，數據中心的建設周期有望縮短50%以上，同時達成節能降耗的目標，并能靈活應對不同類型的需求。
不過，預制模塊化數據中心的穩固性、可靠性、耐久性也曾遭遇質疑，抗震、防風、耐高低溫、耐腐蝕等適應極限環境的能力尚待檢驗;新模式從報建、報規、報批到最后通過驗收拿到不動產權證的全流程運作，亦需樣板工程的示范效應——“眼見為實”。
近日，華為數字能源技術有限公司(以下簡稱“華為數字能源”)打造的大型訪談節目《方博碳討室》第三期走進華為東莞松山湖園區，實地探訪僅用6個月完工的1000機柜數據中心——這是迄今業界規模最大、交付速度最快的預制模塊化數據中心，其建設過程與運維經驗頗具借鑒價值。
從磐石結構到壽命提升
東莞松山湖華為云數據中心園區規劃占地109畝，設計容納8000個機柜。機房區域分為多個可獨立運行的POD(可獨立運行單元)，采用成熟的完全模塊化設計和工廠預制交付模式。一期項目于2018年11月動工，2019年4月上線運營，歷時6個月。
每座POD分解成189個預制化箱體，5層堆疊之后整體高度約24米，內部承載1000個機柜。POD的整體方案結合智能模塊化數據中心和預制模塊化建筑兩大成熟技術，遵循《鋼結構設計規范》與《建筑結構荷載規范》，抗震計算校核符合《建筑抗震設計規范》，按照永久建筑標準通過相關部門的報批報建。
預制模塊化建筑吊裝是業界難題，最重要的是對得準、對得快，還要穩固可靠。箱體每一層的垂直公差不能超過兩毫米，這是傳統混凝土澆筑根本無法完成的任務。只有從點到面、再到整個建筑空間體系進行全局優化，才能實現質的飛躍。
華為數字能源預制模塊化首席專家張勖透露，東莞華為云數據中心借鑒了中國古建筑的榫卯設計理念，與同濟大學聯合開發的磐石結構體系，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，磐石結構主要做了三方面的改進：一是將箱體側向的梁之間做一定的連接以增加結構剛度，二是在箱體內設置不影響使用功能的側向支撐，三是通過頂底部的密肋版構造增加了結構的整體抗震剛度。
為了驗證磐石結構的真實抗震能力，華為在同濟大學土木工程防災國家重點實驗室進行了一次測試——將預制模塊化數據中心與抗震測試臺通過工裝進行連接，地震波模擬強度等效于麥氏九烈度(相當于里氏7.2級)地震，借助多種傳感器監測地震過程中箱體主要構件的變形、應力以及動態響應數據。
抗震測試
測試結果顯示，磐石結構經受住了考驗，預制模塊化數據中心在如此高烈度地震條件下，總體結構及連接部分未出現失效，設備均正常安全運行。
極端環境除了地震，還有臺風。華為在中南大學下屬的國家工程實驗室進行了風洞實驗，最高風速達90米每秒，相當于12級臺風的三倍左右——將預制模塊化數據中心按照1:16的縮尺比加工出縮尺模型，表面布置410個測壓孔，固定在風洞轉盤上，在不同風向與風速下，測量模型表面風壓，進而得到平均脈動以及荷載數據。
經過嚴格的縮尺模型風洞實驗，驗證了華為預制模塊化數據中心的all in one三層堆疊、五層堆疊等結構形式，均能滿足在12級臺風下的安全使用要求。
此外，華為預制模塊化數據中心還進行了防水、耐溫、抗腐蝕等更多復雜環境下的極限測試，均取得良好成果。這為數據中心預制模塊化建設模式的全面推廣奠定了堅實基礎，有助于打消不同場景客戶心頭的疑慮。
箱體防水測試
過去，預制模塊化建筑的平均壽命是20～25年，而華為預制模塊化數據中心通過創新的磐石結構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構材料的5~6倍，并經過特使防腐噴涂處理)，將建筑壽命提升到50年——從設計規范上滿足數據中心拿到不動產權證的要求，為預制模塊化數據中心的落地進一步掃清了障礙。
從以快為美到整體突破
簡單算筆經濟賬，也能看出預制模塊化數據中心的優勢：從開工到交付6個月的時間，比通常數據中心的工期縮短一年。按照1000個機柜一個月收益約1000萬元計算，一年的收益就是1個億。
傳統數據中心為何要用18個月才能完工呢?主要原因是在現場施工中，各項目組的進度經常發生沖突。追根溯源，傳統數據中心施工使用平面化的CAD圖紙，而機房里的管線盤根錯節，呈現立體化特征，在平面圖上很難看到管線之間的交叉干涉。
華為預制模塊化數據中心采用BIM 3D設計方式，加上全數字化的生產管控，每一個模塊附帶“身份證”，提前識別可能發生的碰撞、干涉，降低現場返工率，實現從設計到生產組裝的全流程可視、可控、可管、可監測，從而真正實現“設計即所得”。
在“碳中和”大背景下，PUE成為衡量數據中心綠色程度的關鍵指標，而漏風率是影響數據中心PUE的關鍵因素。預制模塊化數據中心可將漏風率控制在3%以內，進而減少空調運行時間和能耗損失，對降低PUE大有裨益。
值得關注的是，東莞華為云數據中心基于AI的制冷調節iCooling技術、端到端能效調優等手段，云數據中心年均PUE低于1.3。
全面采用智能鋰電解決方案，也是東莞華為云數據中心優化運營模式的有力舉措。鋰電池占地空間小，不到60平方米的面積，就能滿足500個機柜常規正常運行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;從數據中心運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約近20%。
顯而易見，依托預制模塊化、智能鋰電、數字技術的多管齊下，預制模塊化數據中心正在從“以快為美”向整體突圍邁進，按需部署、協同減碳、極簡高效運維的綜合優勢愈發顯著。
目前，亞太、中東、拉美、歐洲等地區已有上百家數據中心采用了預制模塊化的建設方式。國內市場智算、超算中心方興未艾，“東數西算”再掀熱潮，數據中心或將迎來預制模塊化的春天。
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