全生命周期概念与数据中心的模块化机房设计

袁霁

摘要：随着时代的发展大数据的发展越来越先进，对于数据的处理要求也越来越严格，与此同时在进行数据机房设计时所需要考虑的限制也凸显出来，尤其是投资以及耗能的问题。因此，在现代化的数据机房设计中，有人提出将生命周期概念应用到其中，以此来对机房实行模块化的设计以求降低数据中心全生命周期的投资及耗能。

关键词：全生命周期；数据中心：模块化机房

1.前言：在进行模块化的机房设计中加入全生命周期的概念，是在的数据处理部门力求降低设计及建造成本的最新方法。在进行模块式的数据中心设计时，需要工程师关注系统的效率和操作的特性，而机房数据中心的设计需要考虑的相关基础设施对于数据中心的设计提出了更高的要求，在既能够高效运行处理的同时还要能够降低耗能。

2.全生命周期的概念

2.1全生命周期的出现是基于当今人们对于社会需求而出现的一种崭新的交易理念，任何事物都存在生命周期。例如在人类的种族群体中生命周期之从摇篮到坟墓的生命过程：在建建筑工程中指建筑项目从规划、立项、设计、施工到维护管理直至拆迁的全过程：数据中心的全生命周期类似于建筑的全生命周期，只是多了一个回收的阶段。因此全生命周期的过程可分为规划、立项、设计、制造、运营及最后的处理阶段，在数据中心机房的模块化建设中对生命周期进行科学的规划及合理的设计是保证全生命周期更好进行的关键。

2.2全生命周期的作用包括很多，其作用的根本是降低能耗及投资。

第一，在进行具体的机房数据中心设计和建造时，对于设备运行所消耗的能源，电能的使用效率要进行最合理的规划和设计以求减低能耗。电能的使用效率是评价数据中心是否能够成为绿色数据中心的在行业内应用最为广泛的指标。电能使用效率的定义是数据中心耗能与IT设备负载在满负载工作下耗能之比，比值的大小越接近1则证明节能的效果越好。当然了在实际使用期间用户对于设备的需求不同所产生的比值是會有差别的。在进行数据中心的全生命周期概念建设中引入电能使用效率，其表现为数据中心耗能与IT设备在非满利用率情况下耗能比。

全生命周期通过对数据化中心建设所采用的模式进行分类，进行客观的比较。其中一次性的投资采用了传统的数据中心建设模式，所有设备一步到位：分期建设则是进行模块化安装，IT设备和其他设备分批次进行安装。两种安装方式在前期差距不是很明显，但是在正式投入使用后通过数据采集进行比对后发现一次性投资的耗能较分期投资高出60%，而且电能使用效率的比值比波动也较为明显。由此可以看出通过引入全生命周期概念来进行数据化中心的建设所能带来的能耗节约效果是非常可人的，全生命周期概念通过对电能使用效率的控制，很明显的降低了数据中心耗能，对节约能源具有显著作用。

第二，在数据中心建设中资金的投入是很重要的问题，现在的资金投入方式有两种，分为一次性投资和分期投资。一次性投资是传统的方法，即按照数据中心的最终需求一次性将资金投入来达到效果；分期投资则是以全生命周期概念所表现出的建设阶段为根本，在有需要的阶段进行投资，将资金分批流入以达到数据中心的最终目标，有效的使资金的使用效率达到最大，也最大程度的节约了投资金额。而通过实践应用也确实证明了引入全生命周期概念的投资方式节约成本40%。由此可以得知将全生命周期概念引入到建设项目中后，通过整体控制明显的控制了资金流向，节约了项目成本。

3.数据中心的发展情况

随着各行各业的迅猛发展，行业发展所产生的信息所体现的价值也越发的重要起来。各行业开始大规模的建设信息系统以满足市场竞争需要，力求为客户打造更满意的消费环境。如今的数据中心经过了五代发展而来，正在向第六代迈进。目前全球的数据中心已达到三百多万个，其运行时所消耗的能源在全能源消耗比例已经达到了百分之一。在国外数据中心的电能使用效率普遍较低，但是在我国数据中心的数量占全球的14%，但电能使用效率却不尽人意，是国外的一倍左右。

我国的数据中心电能利用效率整体偏低，企业在进行费用缴纳时电费已经成为了很大一笔开支。所以提倡数据中绿色化建设已是必然趋势，引入全生命周期概念也是必要的。

4.模块化设计

模块化的概念最早是在计算机软件领域出现的，其意义指一段能完成一定功能并且与其他程序相互联系的独立的程序。模块可以分为结构和功能两类，其中功能模块是指模块化产品具有相应的功能体现，包括基本模块、辅助模块、专用模块、附加模块和扩充模块：结构化模块则是指不具备使用功能，但是却是功能模块的载体。为保证各模块之间准确结合，对于尺寸的要求极其严格。

5.数据中心机房模块化设计

数据中心机房的设计包含了IT设备和其他物理基础设备，这其中IT设备本就是模块化的产品，所以我们谈到的数据中心机房模块化建设是指对于基础物理设施进行模块化建设。在机房的物理设施包括供配电系统模块、机柜系统模块、空调系统模块、布线系统模块和智能集成管理系统模块。各模块之间相互配合，供配电系统采用模块化的UPS，随着设备得增加来增加UPS模块，节能绿色又环保：空调系统模块接受来自供配电的能源采用房间级精密空调，对机房内部进行精确制冷，节约能源40%：机柜系统模块是一种集成模块，包含了其他四种模块的作用，但不是主要作用，还需要和其模块配合使用才能正常工作，但是集成模块大大缩短了其工作流程，也间接的降低了能耗：布线系统模块则是采用工厂生产的预端接布线模块，支持即插即用，可实现快速连接，降低了工程成本；智能集成管理系统模块则相当于人的大脑对己方的各种系统设施进行监督，以保证其正常运行，提高系统运行效率和安全性。结束语：在进行数据中心模块化机房建设中，引入全生命周期的概念在模块建设所需阶段进行合理配置既能够保证数据中心的高效运行，又能够降低能耗及生产成本，节能减排，最终达到建设绿色数据中心的目标。