微模块数据中心优势分析.docx
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微模块数据中心优势分析
层级
三位一体模块化设计
具体含义
最大优点
第一级
园区模块化设计
提供最优化园区容积率设计，充分满
足园区整体规划、分期建设的需求
一次规划、按需
建设，节约投资
微模块数据中心优势分析
随着“互联网 +”“中国制造 2025”等国家战略的全面深化，云计算、大
数据、物联网、移动互联网等新兴产业迅猛发展。
在此推动下，国内云计算数
据中心的数量与建设规模日益增长，建设等级和单机柜功率密度也逐渐趋高。
全面规划、分期建设、快速部署、灵活扩展、高可用性、低 PUE 值和最优
TCO，一直是各行业用户的核心需求。
微模块数据中心具备集约、绿色、安全、
高效的优势，能有效满足超大型、大型、小型数据中心快速部署和分期建设的
需求。
1. 微模块方案概述
每一套微模块就是一个标准的数据中心，包含 IDC 数据中心应具备的供配
电系统、制冷系统、综合运维管理系统、消防系统，各微模块之间相互独立性，
运行时互不干扰，IT 设备稳定性和可靠性得以提高。
微模块基础设施如基础底座、框架、电池柜、电池组、IT 机柜、顶部封闭
反板、通道门、闭门器等能在工厂按统一标准配备和预制。
设计者根据用户 IT
机柜负荷要求，通过 ICEPAK、6SigmaET、Flotherm 软件建模，按照 IT 负荷散
热和进排风需求，优化设计有组织散热和进排风模型，为用户快速定制最优方
案。
最优方案结合工厂预制的优势，缩短方案设计和现场组装时间，最大化的
提高交付速度。
1.1 模块化设计理念
模块化设计理念贯彻园区、楼层及机房三个层面，各层面相辅相成，匹配
得当，让数据机房达到合理规划、节约投资、施工便捷、智能运维的效果。
第二级
楼层模块化设计
提供多种楼层平面模型，实现各功能
分区配比最佳化，机房平面布局最优
化
空间利用率最高，
布局简单合理
第三级
机房微模块设计
机房内部采用集成框架式微模块布局，
满足各类功率密度机房使用需求
施工便捷、智能
运维、高端实用
表 1 机房微模块设计理念
1.2 传统建设模型
国内数据中心机房大部分仍采用传统的地板下送风+冷热通道隔离+冷通道
封闭的非框架式模块化设计，根据电源及空调设备摆放位置的不同，大致可以
划分为电源及空调均内置、电源及空调均外置、电源外置空调内置三种模型。
这三种模型均采用了冷通道封闭，制冷方式可采用地板下送风或者行间空调就
近送风两种模式，在单列机柜数量不多或单机架功耗不高的情况下，可以将
UPS 及蓄电池内置在模块内部。
在施工安装时，这三种模式通常都要求做
600mm 高架空地板，且所有设备的机墩需要焊接固定，整体建设周期长，不易
拓展。
1.3 微模块应用方案及典型配置
相对传统建设模型，微模块数据中心能改善施工繁琐周期长，统一质量标
准，解决机房末端智能运维的问题。
框架式微模块相对非框架微模块，能更好
的实现集成化、定制化和工厂预制，以适应中高功率密度及未来整机柜（云柜）
的应用需求，本文以框架式微模块数据中心的优势展开讨论。
根据单机柜功率密度不同，框架式微模块也可以分为高、中、低三类方案，
以高功率密度框架式微模块应用方案为例阐述三种模式。
型号
主要参数
高功率密度机房
中等功率密度机房
低功率密度机房
长×宽×高
（mm）
6480×3600×31
50
8540×3600×31
50
8440×3600×2650/
2850
10000×3600×2650/
2850
IT 机柜数
12
18
22
18
模块最大功率
（kW）
80
120
100
40
单柜平均功率
（kW/R）
6.5
6.5
4.5
2
配电系统
2N
电源配置
1 路市电+1 路高压直流
2 路 UPS
机柜尺寸
600×1200×2500（52U）
600×1200×2000/2200（42U/47U）
冷通道封闭+列间空调
图 1 高功率密度框架式微模块应用方案
高功率密度应用方案如图 1 所示，其中冷冻水分配柜可以分别设置在两列
最右侧的机柜位置。
中等功率密度应用方案通常将电源及蓄电池外置，模块内
只设置列头柜，制冷系统通常选择风冷列间空调，部分选择水冷列间空调。
低
功率密度应用方案通常选择将选电源及蓄电池内置，模块内设置一体化 UPS 电
源柜和电池柜，制冷系统选择风冷列间空调，无冷冻水分配柜。
根据高、中、低功率密度推出 K12、K18、K22、B18 的 KeCloud 系列微模块
数据中心配置方案详见《科华 KeCloud 系列微模块数据中心解决方案》产品手
册 P10。
高、中、低三类应用方案典型配置选型表如表 2 所示，基本可以覆盖
当前绝大多数数据中心机房建设需求。
制冷类型
冷冻水列间空调
风冷列间空调
制冷量（kW）
25×（3+1）
25×（5+1）
35×（3+1）
25×（3+1）
后备时间
（min）
30
可选
30-120
电池监控
内阻、电压、温度
可选
内阻、电压、温度
系统检测
双路市电，ATS 状态，电压电流，
空开状态，视在功率，有功功率，
电能，母排温度，高压直流模块工
作状态、功率、电流，逆变器状态
监测，蓄电池内阻、温度、电压监
测，空调工作状态，机柜温湿度监
测，漏水检测，极早期烟雾探测，
视频监控，开关门状态监测等
双路市电，ATS 状态，电压电流，空开状
态，视在功率，有功功率，电能，母排温
度，UPS 工作状态、功率、电流，蓄电池
内阻、温度、电压监测，空调工作状态，
温湿度监测，消防烟感和温感探测，漏水
检测，视频监控，开关门状态监测等
系统告警
支持主回路过压欠压告警，过流告
警，频率异常告警，单路掉电告警，
三相不平衡告警，ATS 故障告警，
高压直流模块异常告警，空调异常
告警，温湿度异常告警，漏水告警，
极早期探测告警，非法开门告警等
支持主回路过压欠压告警，过流告警，频
率异常告警，单路掉电告警，三相不平衡
告警，ATS 故障告警，UPS 异常告警，空
调异常告警，温湿度异常告警，漏水告警，
消防烟感温感告警，非法开门告警，短信
告警通知等
门禁
推拉门、密码、IC 卡
自动平移门、指纹机、密码、IC 卡
天窗
翻转玻璃天窗、消防联动控制
安装方式
框架式、支持地流平或静电地板安装
地脚架
250mm-600mm，双重调平
IP 等级
IP20
表 2 框架式微模块典型配置选型表
2. 框架式微模块方案优势
2.1 安全高可靠
●严格执行国内外主流数据中心建设标准和工艺规范，最大限度保障 IT
设备稳定运行；
●电源采用 2N 冗余设计，空调采用 N+1 冗余设计，采用高倍率蓄电池，
保证系统运行的安全性与可用性；
项目指标
微模块解决方案
传统解决方案
PUE
1.3－1.5
2.0－2.2
IT 设备负载
20000kW
20000kW
平均 PUE 值
1.4
2.1
●具备完整的安全策略和可靠安全手段，做到了器件级、设备级、系统
级三重防护可靠设计；
●数字化、智能化、网络化运维管理系统，确保数据中心的高效安全运
营；
●采用环保材料制作设备，保证人员工作安全和环境舒适性；
●微模块平时运行时，反板处于密封闭合的状态，当发生火灾时反板在
消防体系的控制逻辑的驱动下全部打开。
更佳有效的提高
FM200、IG541、高压细水雾的灭火性能，提高数据中心运行的安全效
率，降低运行安全风险。
2.2 绿色高能效
●高效节能的行间制冷系统，靠近 IT 设备热源配置就近制冷，缩短送风
及回风距离，通过封闭冷通道和高气密性设计实现气流组织最优化，
提升制冷效率；
●采用高效率列间空调和 EC 变频风机，实现精准制冷和变频节能；
●采用高效率模块化 UPS 或高压直流（具备 ECO经济运行模式、模块休
眠功能），电源系统效率高达 96%；
●根据案例实测数据，框架式微模块可实现 PUE＜1.45。
PUE 节能效果测算表
每小时耗电
（kWh）
20000*1.4=28000
20000*2.1=42000
电费标准
0.9 元/kWh
0.9 元/kWh
月电费（万元）
1814.4
2721.6
年电费（万元）
21772.8
32659.2
电费节省（万元）
10886.4
/
节 能
33.33%
/
因此，20000kW 的数据中心采用微模块设计方案，相对传统方案每年可节
省电费 1.08 亿元，节能 33.33%。
2.3 快速部署
●产品模块化、配件统一化、生产标准化；
●所有组件工厂预制，统一编码，拆卸搬运灵活，在机柜、空调、电源、
电池、配电等设备陆续到场前进行框架组装，施工现场管理便捷；
●微模块底座自带高度可调节地脚螺丝（20mm 范围内可调），针对厂房
地面不完全平整的问题，可以节省客户对地面水平修葺成本。
因此，
无论对于新建厂房，还是旧厂房改造，底座的可调性具有很大的意义；
●将机柜拖至机柜空位，单人或两人将机柜推入微模块即可，方便快捷；
为保障机柜在数据中心的安全运行，需要将机柜进行并柜，目的是当
发生地震时，降低机柜的静态加速，提升抗倾斜度和稳定性；
●根据项目现场实测数据，单个微模块安装加调测的进度可达 6 人•5 天/
套；
●建设周期由传统的 2-3 月缩短至 1-1.5 个月，快速组装后即可投入使用，
最大化的提高交付速度。
2.4 智能云管理
●配置智能友好的集中监控运维管理系统，覆盖综合布线、动力监控、
视频安防监控、出入口控制、环境设备集中监控、火灾自动报警及消
防联动控制等子系统的管理，实时监控各模块运行状态，实现 7*24 小
时无人值守；
●每个微模块均配置一台平板电脑（或触摸屏），连接综合运维管理系统，
通过平板电脑实时查看微模块内设备运行数据与告警信息，进行日常
巡检与故障处理，降低运维人员直接操作设备导致误操作的概率，提
升设备运行安全性；
●具备多种数据管理方式和强大的报表功能，通过能效管理、3D 虚拟展
示等功能，实现对机房的精细化管理，提高运维管理效率和降低运营
成本。
2.5 成效分析
●根据实际案例测算，同等功率情况下采用框架式微模块设计方案相比
传统模块化数据中心方案，可以降低客户运营成本约 30%，扩容能力
增强约 30%，节省能耗达 20~30%，建设交付周期提前 50%；
●在不知未来机柜需求数量的情况下，采用微模块布局是最佳选择。
按
需实施分期部署，减少前期一次性投资金额，缩短了资金占用周期，
进一步提高投资回报率。
后期扩容通过工厂预制，批量复制，快速组
装即可投入使用。
3. 微模块各系统分析
3.1 供配电系统
微模块内部的供配电系统主要包括 UPS 系统或高压直流系统、可集成 ATS
的精密配电柜系统、PDU 以及配电附件，进行不断电的热插拔扩展、智能数据
采集、全面电力监测、防雷、电网隔离等操作，为 IT 设备提供冗余的智能化配
电，全面提升配电管理水平。
3.1.1 UPS
传统的数据中心 UPS 系统设计容易出现配置过大或过小的情况，过大则带
载率低，导致 UPS 效率下降，过小则后期扩容困难，无法满足业务发展需求。
微模块数据中心解决方案的 UPS 主要采用模块化 MR 系
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