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(jìn)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(dāng)下的政策要求。

       自2020年以來(lái)，國(guó)家部委、地方政府委辦局密集出臺(tái)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(jìn)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(dāng)下的政策要求。

一  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(fēng)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(fēng)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(lèi)數(shù)據(jù)中心普遍具備整體機(jī)架規(guī)模小、單機(jī)柜功率密度低的特點(diǎn)。風(fēng)冷式空調(diào)雖然具備初期投資小、安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于制冷銅管需要連接至室外路由且室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)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(duì)于未來(lái)如何進(jìn)行余熱回收等問(wèn)題仍處于探討與實(shí)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(duì)于風(fēng)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(shí)現(xiàn)數(shù)中心的降溫。相對(duì)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(duì)于響應(yīng)政府節(jié)能政策及降低數(shù)據(jù)中心總運(yùn)行成本都是比較好的選擇。本文對(duì)于暖通系統(tǒng)建設(shè)交付進(jìn)度的分析聚焦于水冷式冷水機(jī)組系統(tǒng)。

二  數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)交付面臨的問(wèn)題

1系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)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(jī)房所在樓層、樓頂、室外、監(jiān)控大廳五個(gè)建筑區(qū)域（見(jiàn)表 1），涉及主要設(shè)備超過(guò) 15 類(lèi)，以一棟能夠產(chǎn)出6000架平均功率25A機(jī)柜的數(shù)據(jù)中心為例，典型配置冷機(jī)、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(tái)，恒濕機(jī)超50臺(tái)，冷凍水精密空調(diào)超300臺(tái)。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(duì)接，極大地消耗了有效的工作時(shí)間。同時(shí)，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(dòng)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(diǎn)包括：400余臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、7000多個(gè)溫濕度傳感器、超400個(gè)管道壓力和水溫傳感器，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、校對(duì)和基于此的自控邏輯調(diào)試工作難以在2個(gè)月內(nèi)全部完成。

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(guò)增加人、料、機(jī)開(kāi)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(xiàng)，若前一道工序未能完成則無(wú)法進(jìn)入下一道工序，這部分工期通過(guò)并行施工是無(wú)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(hù)、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(xiàng)施工工序，一方面，每項(xiàng)工序均有嚴(yán)格的驗(yàn)收檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)相關(guān)驗(yàn)收檢測(cè)后才能進(jìn)入下一道工序，比如承載蓄冷罐的樁基完成之后需要進(jìn)行嚴(yán)格的沉降試驗(yàn)，相關(guān)檢測(cè)結(jié)果直接影響后續(xù)罐體的穩(wěn)固性，相關(guān)檢測(cè)時(shí)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(kāi)，后續(xù)外保溫制作又涉及高空作業(yè)，難以開(kāi)展大規(guī)模并行施工。基于上述原因，蓄冷罐的整體施工普遍需要3個(gè)月以上的時(shí)間。

三  保障關(guān)鍵路徑確保交付時(shí)間

        水冷式冷水機(jī)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(duì)這三條關(guān)鍵路徑中的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)每一節(jié)點(diǎn)的建設(shè)交付管控要點(diǎn)進(jìn)行了明確。

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(jiǎn)化提煉為以下五部分 ：垂直主管道安裝、冷機(jī)等設(shè)備到貨就位、水平管道安裝、水泵開(kāi)機(jī)管道沖洗、冷機(jī)開(kāi)機(jī)，此關(guān)鍵路徑的完成代表著冷凍水系統(tǒng)基本達(dá)到了緊急業(yè)務(wù)上線的保障運(yùn)行能力。具體來(lái)說(shuō)，垂直主管道安裝貫穿冷凍站（往往在建筑物底層）至各個(gè)機(jī)房樓層，建議隨土建工作同時(shí)進(jìn)行，如果在機(jī)電設(shè)備到貨時(shí)垂直主管道還未安裝完成，冷凍水系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度將難以保障。冷機(jī)、板換及水泵是冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的三類(lèi)重要組件，這三類(lèi)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(kāi)始生產(chǎn)的情況，因此要重點(diǎn)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(hù)，在到貨就位過(guò)程中要確保大型設(shè)備運(yùn)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(diǎn)，在此過(guò)程中可以通過(guò)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(kāi)機(jī)是數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)建設(shè)交付過(guò)程中的一個(gè)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(yùn)行能力，更代表著冷凍水管道已完成全部施工，進(jìn)入正式交付前的收尾階段。水泵開(kāi)機(jī)后首先需進(jìn)行管道的多次沖洗直至排出水質(zhì)達(dá)標(biāo)，其后需進(jìn)行管道的鈍化預(yù)膜，此時(shí)，整個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入了建設(shè)交付的階段，在此過(guò)程中要提前關(guān)注管道沖洗的進(jìn)水流量及排水路徑，爭(zhēng)取將進(jìn)度提前。最后，冷機(jī)及末端空調(diào)完成開(kāi)機(jī)調(diào)試代表著整套冷凍水系統(tǒng)初步達(dá)到交付條件，在此過(guò)程中只要確保供電及時(shí)到位，便不會(huì)出現(xiàn)較大的延期風(fēng)險(xiǎn)。

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(jiǎn)化提煉為以下五部分 ：垂直主管道安裝；冷機(jī)、水泵、冷卻塔到貨就位；水平管道安裝；水泵開(kāi)機(jī)管道沖洗；冷塔及冷機(jī)開(kāi)機(jī)。此關(guān)鍵路徑中的水平及垂直管道的安裝、沖洗進(jìn)度管控要點(diǎn)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(gè)機(jī)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(jiǎn)化，若能保證與冷凍水管道同步啟動(dòng)施工，基本不會(huì)成為項(xiàng)目建設(shè)交付的瓶頸。另外，由于冷卻水及冷凍水同時(shí)與冷機(jī)和板換進(jìn)行管道連接，相關(guān)設(shè)備的進(jìn)度管控要點(diǎn)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(tái)且設(shè)備體積大，很容易成為冷卻水系統(tǒng)延期交付的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。對(duì)于冷卻塔，在關(guān)注設(shè)備的訂貨、到貨情況的同時(shí)，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(chǎng)拼裝情況及設(shè)備向樓頂?shù)牡踹\(yùn)準(zhǔn)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(diǎn)關(guān)注。

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(jìn)入調(diào)試階段后，BA系統(tǒng)往往才開(kāi)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(zhǔn)、邏輯設(shè)置、測(cè)試驗(yàn)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(kù)搭建及弱電連接布線兩部分，由于BA系統(tǒng)涉及點(diǎn)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(guò)并行施工壓縮進(jìn)度，對(duì)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(jì)圖紙?zhí)崆皢?dòng)。數(shù)據(jù)采集及校準(zhǔn)工作必須針對(duì)每一個(gè)點(diǎn)位依次開(kāi)展，需要為此規(guī)劃較多的時(shí)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(jìn)行定制化調(diào)整即可，在此過(guò)程中重點(diǎn)要確保系統(tǒng)配置人員的專(zhuān)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(cè)試驗(yàn)證條件，在帶業(yè)務(wù)測(cè)試的場(chǎng)景下，需要關(guān)注測(cè)試方案的完備性，提前制定針對(duì)緊急事件的應(yīng)急處理預(yù)案。

        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(shí)性，也能夠?yàn)橄到y(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)。但同時(shí)，我們也應(yīng)該意識(shí)到，數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)的交付標(biāo)準(zhǔn)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(hù)做好充分溝通，冷機(jī)不完成開(kāi)機(jī)調(diào)試也能使暖通系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，使項(xiàng)目提前交付成為可能。

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