集装箱式数据中心 电源和制冷模块 第163号白皮书 版本1 作者DennisBouley和WendyTorell 目录 >摘要 点击内容即可路转至具体章节 相比传统数据中心供电和制冷基础设施而言，标准化、 简介 2 预组装和集成化的数据中心电源和制冷基础设施模块可 以加快至少60%的部署速度，并且节约13%以上的初期 标准化与定制化的 2 投入成本.
基础设施模块，即数据中心业内称之为集装 初期投资比较 箱式电源和制冷模块，实现了数据中心设计师从定制化 基础设施模块运营 “工程项目”的思维模式转换到标准化“现场集成”的 成本节约分析 思维模式.
本白皮书将比较两种模式下的成本，分析它 们各自的优缺点，并且验证哪些环境最适于采用基础设 基础设施模块的其它优点 7 施模块.
基础设施模块的不足之处 8 基础设施模块的类型 11 基础设施模块的应用 13 结论 14 资源 15 施耐德电气旗下APC的白皮书现收录于施耐德电气白皮书资料库 Schneider 由施耐德电气数据中心科研中心发表，
集装箱式数据中心电源和制冷模块 简介 当数据中心各利益相关方面临部署新数据中心电源和制冷基础设施（比如，冷水机、泵、CRAC CRAH，UPS.PDU.开关柜、变压器等）的挑战时，通常会思考如下问题：改建建筑内的现有 房间（如果可行）和新建一个房间来安装电源和制冷设备邮个更好？
又或者采购基础设施模块来 提供电源和制冷是否更具成本优势和技术可行性？
基础设施模块是一种预先设计，组装和集成，且事先测试过的数据中心物理基础设施系统（即， 电源和制冷系统），它们作为标准化“即插即用式”模块被运输到数据中心现场.
而数据中心传 统的物理基础设施只能是一次性设计并且组装、安装和集成都在施工现场完成.
基础设施模 块的优点包括节约成本、节约时间、简化规划，提高可掌性，增进灵活性、高效以及增强供应商 责任感.
如图1和图6所示，相比传统方式部署相同的基础设施，部署基础设施模块可加快部署速度 60%，且降低初期投资成本13%以上，考虑到传统数据中心容量选型过大并且需在初期部署与 之相关的电源和制冷系统及控制，那么成本节省将更为可观，达30%以上.
12.2米×2.4米（40英尺x8英尺）的标准ISO集装箱是最常见的基础设施模块.
然而，基础设 施模块也可建在底座上或以多种模块化的形式交付使用，因此，本白皮书使用广义的术语“基础 设施模块”而不仅是狭义的“集装箱”来描述模块化解决方案.
本白皮书将为数据中心专业人员 提供数据中心电源和制冷模块所需的相关信息.
标准华与定制化 部署基础设施模块比使用相同物理基础设施组件的传统部署方式更为快捷和节约成本，其中原因 的初期投资比较 有很多.
图1是对在相同的设计和部署框架下的两种方式初始投入成本逐一比较.
初始成本节省 制冷系统：每瓦$2.00 制冷系统：每瓦$1.75 初始成本节省： 供配电系线：每瓦$2.20 供配电系统：每瓦$1.90 13% 设计/ 安装 安装 图1 传统方式和基础设施模 设计 块初始投资比较 硬件/软件 硬件/软件 基础设施模块 传统基础设施 在本次分析中，反映的是行业价格成本，信息来自设计/施工公司和组件制造商的实际项目，同 时也考虑了行业平均值和经验数据.
本分析基于以下假设条件： 500kW电源和制冷容量 带节能冷却模式的风冷冷水机组 美国密苏里州圣路易斯的劳动力成本以及工业园区的场地状况 施耐德电气一数据中心科研中心 第163号白皮书版本12
集装箱式数据中心电源和制冷模块 不涉及建筑楼体成本节约 不含IT机房基础设施（配风装置、配电单元、机柜） 基础设施模块和传统方式拥有同等物理基础设施组件以确保公平比较材科成本 由于模块化的供配电系统和制冷系统是以标准化方式建设和安装数据中心物理基础设施，因此可 以大幅地节省成本（初始投入成本对应为每瓦$3.65和每瓦$4.20）.
在数据中心所需容量的供 配电系统和制冷系统的生产、交付和安装过程中采用的标准化元件能够实现良好的规模经济效益， 相反，传统方式则需根据必须在现场完成的大部分工作专门定制.
不同供应商提供的不同元件在 经过定制后集成到一个项目中，正如我们在图1中看到的，尽管模块化方案中的材料成本或“系 统”成本相对较高，但是初始成本的净节约值仍然达到了13%，因为它在设计和安装上成本节 省非常著， 我们将在下面的章节介绍图1中每项成本以说明为什么基础设施模块的成本更低.
硬件/软件成本 “硬件/软件”成本包括机械制冷间和电气间内的物理基础设施硬件（开关柜、UPS、配电柜 热交换器、风冷冷水机、泵、过滤器、照明、安保和消防）以及管理和控制系统.
对于模块化设 施来说，这些系统的成本要高出约40%，因为需要购置额外材料（比如集装箱外壳的成本）以 及将硬件，软件和控制装置预组装/集成到一起所产生的成本.
设计成本 基础设施模块首先由研发人员设计，经过测试，最后投入生产.
一旦投入生产，设计就已“敲定” 并将按照这个设计交付产品给最终用户.
而在传统方式下，设计将有多方参与，电气承包商，机 械承包商、设计师、最终用户、厂务部门、IT部门和公司高管需要不断开会讨论.
设计患路被反 复推敲和重新设计，可能还会遇到公司审批流程，而决策往往需要层层批复.
“设计”成本包括两方面的成本：设备选型&布局以及场地规划和施工，如果采用基础设施模块， 设备选型和布局在工厂就已经完成（计入系统成本），场地规划和施工也比传统方式减少了80% 的工作量，因为场地规划和施工会更加简单，只需要四个人员的参与一-结构设计师、土建设计 师、电气设计师和建筑师.
而在采用传统数据中心建设方式时，场地规划和施工可能会占到项目 总成本的5% 安装成本 “安装”成本包括在现场进行的组装、集成和试运行所涉及的工作，特别是： 系统项目管理-由于项目的复杂性降低并且由单一供应商提供全部物理基础设施，模块化设施的 项目监督成本明显减少（约60%）， 场地准备和场地项目管理-这项支出包括为水管和电线挖掘的地沟，场地平整和数设水泥垫层， 以及其它一般性现场支出，不论采用郎种方式，这类支出都存在，因此成本基本上是一样的.
电源和制冷系统安装一硬件安装包括设备的拆装，盘点、整理和组装相关费用，以及设备之间的 互联和系统开机启动相关支出，对于基础设施模块来说，许多此类工作都可以免除（仅需将模块 放到水泥地板上，然后把模块接入已有的建筑开关柜，为制冷设备接上水管，然后启动系统）， 因此可以节省50%以上的安装成本，此外，由于现场施工相比工厂组装的成本更高且耗时也更 多，基础设施模块还可相应节省更多的成本，比如，一个工厂生产线上的工人将一组预设计标准 线缆接入模块的成本就低于现场由电气工程师和电工按照“定制”设计进行专门施工.
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集装箱式数据中心电源和制冷模块 还有一项相关的费用节省（未在图1中反映）是运输成本.
相比运送传统现场安装系统的单件零 件和设备来说，预组装模块的运送成本要低得多.
由于运送更加简单且更易整理，运送中遭受损 失的风险相对较低，因此减少了可能增加的损失成本以及不可预期的时间延误.
管理/控制系统的安装和调试-在传统数据中心内，管理软件和控制系统的安装和调试是一项大 的支出（每瓦$0.30或更高），并且还需支付费用以将管理系统仪表盘/界面集成到供电和制冷基 础设施中，并且调试控制系统使其达到预期性能（如设定制冷系统以优化节能模式的工作时数和 能耗）.
但鉴于系统控制的复杂性，对于大多数定制数据中心来说，这是一个永远无法实现的终 极目标.
而对于模块化设施来说，这部分支出已经包含在工厂成本中，软件和控制系统的调试和 优化在工厂内已经完成标准化设置，几孚不需要任何现场作业，并且数据中心的工作性能也得到 改进.
试运行-试运行包含对数据中心设计/施工结果的记录和验证工作，不同数据中心其试运行 的具体步骤也各不相同，但是通常都包含工厂目击测试，质量保证与质量控制，启动，功能测试 以及系统集成测试.
对于模块化设施来讲，工厂目击测试和质量保证这两个步骤一般认为不再需 要，因为基础设施模块已经是标准化、预设计，预集成和预测试的完整系统.
这可以节省约25% 的成本.
虽然在图1中没有反映，基础设施模块还有一个主要成本优势是可以减少或消除现场的“砖块与 灰浆”施工，这类施工不恒耗费成本（每平方米$1.076-$1 614或每平方英尺S100-$150），而 且还会扰乱设施的正常运行，如图2和图3所示.
图2 数据中心传统 改扩建方法 施耐德电气一数据中心科研中心 第163号白皮书版本14
集装箱式数据中心电源和制冷模块 图3 在“砖块与灰浆”架构 的数据中心内安装高架 地板 由于无需建设楼体外壳且现场安装工作大幅减少，基础设施模块在施工中的侵害性较低，操作也 更为简单.
图4反映的是吊车正在将一个基础设施模块吊装到现场的水泥垫层上，吊装完成后， 电源将被接入主开关柜、制冷基础设施模块和IT机房，同时冷冻水管将被接入IT机房内的空调 设备.
图4 预组装、预设计的数据 中心电源模块的安装现 场 如果数据中心选用供电和制冷基础设施模块，那么许多传统方式的前期设计和施工管理责任将从 数据中心业主/最终用户转移到解决方案供应商，如图5所示（注：如果采用传统方式，很可能 是由一家设计公司来执行这些工作），制造商将负责设计并向不同的客户“签发并重复”提 供同样的数据中心供电和制冷模块.
数据中心供电和制冷物理基础设施成为生产供应链上的一个 环节而不再是现场定制施工的一部分.
这对安装成本有着重要影响.
在传统方式下，业主/最终用户既负责设计解决方案，安装组件，向各种供应商采购设备，或者 雇佣和管理承包商来完成这项工作.
相反，由于设施供电和制冷模块已在工厂内预先安装，业主 施耐德电气一数据中心科研中心 第163号白皮书版本15
