数据中心除IT设备能耗外，供暖系统能耗最高，约占建筑总能耗的35%以上。 从如何优化供暖系统建设交付的关键路径角度进行相关研究有利于大型低PUE数据中心的快速投产，满足当前政策要求。
2020年以来，国家部委、地方政府委办局发布了大量关于建设绿色数据中心降低数据中心PUE的政策性文件。 北京、上海、广州等核心城市要求新建数据中心PUE控制在1.3以下，但目前大量数据中心的PUE在1.5以上，与政府要求差距较大。 数据中心除IT设备能耗外，供暖系统能耗最高，约占建筑总能耗的35%以上。 从如何优化供暖系统建设交付的关键路径角度进行相关研究有利于大型低PUE数据中心的快速投产，满足当前政策要求。
一 数据中心暖通系统建设现状
目前北京及周边地区的数据中心暖通空调系统主要以空冷式和水冷式为主，只有少量的超级计算机中心采用液冷式。 其中，空冷式空调在2012年前投产的数据中心应用广泛，这类数据中心普遍具有机架整体规模小、单机柜功率密度低的特点。 空冷式空调具有初期投资小、安装简单、维护方便等优点，但制冷剂铜管需要接入室外通道，室内机与室外机距离有限，不适合大规模部署。 另一方面，液冷式可以大大提高数据中心的能源使用效率，但还处于技术产业发展初期，未来的废热回收等问题还处于探讨和实践阶段，尚不具备大规模部署的条件。 目前主流大型数据中心以水冷式空调系统为主，相对于空冷式空调，水冷式系统冬季可以利用室外自然条件实现几个中心的降温。 与液冷系统相比，水冷式系统已经形成了成熟的建筑交付体系，是应对政府节能政策、降低数据中心总运行成本的绝佳选择。 本文对暖通系统建设交付进度的分析主要集中在水冷式冷水机组系统。
二 数据中心暖通系统建设交付面临的问题
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数据中心供暖系统位于数据中心支撑区域，主要涉及制冷站、各主机机房所在楼层、屋顶、室外、监控大厅五大建筑区域，主要设备超过15种，可生产平均功率25A机柜6000架配置冷却泵、制冷一次泵、制冷二次泵、冷却塔、冷却水冷冻水处理系统各系统的这种大规模的设备安装工程不仅包括自来水管路的连通，还包括相关配电系统的对接，大大消耗了有效的作业时间。 数据中心供暖系统还包括安装相关硬件设备，以及调试BA、动圈等软件系统。 相关系统的数据采集点包括400多台设备的运行状态监测、7000多个温湿度传感器、400多个管道压力和水温传感器，相关数据的采集、校准和基于此的自主逻辑调试工作难以在2个月内全部完成。
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数据中心供暖系统建设的主要流程如图1所示，由于其中工作面一定是分散的，可以增加人员、材料、机械在并行工程中进行抢修，但其中存在许多固化工艺工程项目，上一道工序未完成就要进入下一道工序这种约束关系是影响供暖系统建设交付的关键。 以大型蓄冷水箱建设为例，涉及地勘、打桩、基础制作与养护、水箱拼接、管路连接、探伤、打压、电热、保温、彩壳、调试等10余项施工工程。 而每道工序都有严格的检验检测标准，检验检测合格后才能进入下一道工序。 例如，承载蓄冷罐的桩基完工后，需要进行严格的沉降试验，检测结果直接影响后续工序，而蓄冷罐为大型立体圆柱形结构，高度可达近30m，相关罐体拼接需逐级展开由于这些原因，蓄冷罐的整体施工一般需要三个月以上的时间。
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水冷式冷水机组数据中心主要有冷冻水系统、冷却水系统和BA系统三条关键路径，以下分析了这三条关键路径中的关键节点，同时明确了各节点的建设交付管理要点。
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冷冻水系统建设交付全流程的关键路径可简化提取为以下五个部分： 垂直主管路的设置、冷冻机等设备的到达位置、水平配管的设置、泵起动配管的清洗、冷冻机起动。 该关键路径的建成，标志着冷冻水系统基本达到应急业务上线保障运行能力。 具体建议垂直主管道的安装应贯穿冷冻站(多为建筑物下层)至各机房楼层，与土建工作同时进行。 如果机电设备到达时垂直主管路的安装还没有完成，就很难保障冷冻水系统的建设进度。 制冷机、板式交换及泵是制冷水循环系统的三个重要组件。 这三类设备的齐全，意味着水循环管环路具备施工连通条件，部分设备可能需要在订单上签字后才能投产。 因此，应重点关注其生产、到货周期，确保到货前完成设备基础的制作和养护，确保到货时大型设备运输通道的畅通
完成就位后，要加快相关管路的连接及供电系统安装。水平管道安装既包括了冷冻站内部各管道的制作和连通，也包括了空调间区域的管道制作，具有施工量大的特点，在此过程中可以通过增加人员并行施工及施工完成后分段打压的方式，缩短建设工期。水泵开机是数据中心暖通系统建设交付过程中的一个极为重要里程碑事件，既代表着供配电系统具备水泵高功率设备运行能力，更代表着冷冻水管道已完成全部施工，进入正式交付前的收尾阶段。水泵开机后首先需进行管道的多次冲洗直至排出水质达标，其后需进行管道的钝化预膜，此时，整个项目已经进入了建设交付的阶段，在此过程中要提前关注管道冲洗的进水流量及排水路径，争取将进度提前。最后，冷机及末端空调完成开机调试代表着整套冷冻水系统初步达到交付条件，在此过程中只要确保供电及时到位，便不会出现较大的延期风险。2冷却水系统建设交付关键路径分析
冷却水系统建设交付全流程中的关键路径可简化提炼为以下五部分 ：垂直主管道安装；冷机、水泵、冷却塔到货就位；水平管道安装；水泵开机管道冲洗；冷塔及冷机开机。此关键路径中的水平及垂直管道的安装、冲洗进度管控要点与冷冻水系统基本一致，主要的差别在于冷却水系统管路不涉及各个机房空调间区域，增加了楼顶区域，施工难度及工作量都有所简化，若能保证与冷冻水管道同步启动施工，基本不会成为项目建设交付的瓶颈。另外，由于冷却水及冷冻水同时与冷机和板换进行管道连接，相关设备的进度管控要点与冷冻水系统一致，但是，冷却塔是冷却水系统特有的，通常安装在楼顶平台且设备体积大，很容易成为冷却水系统延期交付的风险点。对于冷却塔，在关注设备的订货、到货情况的同时，既要关注设备到货前的屋顶防水垫层施工及设备基础制作，也要关注设备到货后的现场拼装情况及设备向楼顶的吊运准备，在设备就位后，因冷却塔的供电路径普遍大于数据中心其他用电设备，其相关配电系统的建设需重点关注。
3BA系统建设交付关键路径分析
在冷冻水及冷却水系统完成设备安装进入调试阶段后，BA系统往往才开始搭建，相关关键路径涉及系统搭建、数据采集及校准、逻辑设置、测试验证四部分。系统搭建主要包括控制系统界面及数据库搭建及弱电连接布线两部分，由于BA系统涉及点位极多，基本覆盖了暖通系统内的所有设备及主要管路 ，相关弱电布线工作可以通过并行施工压缩进度，对于基于服务器的软件系统定制化工作，则可以要求厂家根据设计图纸提前启动。数据采集及校准工作必须针对每一个点位依次开展，需要为此规划较多的时间。关于逻辑设置工作，目前主流厂家都有较为清晰的模板，基于此进行定制化调整即可，在此过程中重点要确保系统配置人员的专业性及工作的连续性。由于数据中心BA系统的建设往往在投产数月之后才具备测试验证条件，在带业务测试的场景下，需要关注测试方案的完备性，提前制定针对紧急事件的应急处理预案。
四 结束语
管理好数据中心暖通系统建设所涉及的三条关键路径，不仅能够有效保障系统建设交付的及时性，也能够为系统稳定运行打下基础。但同时，我们也应该意识到，数据中心暖通系统的交付标准并非固化，存在着调整的可能性，例如，在冬季交付的数据中心，只要数据中心服务提供方与客户做好充分沟通，冷机不完成开机调试也能使暖通系统稳定运行，使项目提前交付成为可能。
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