模块锅炉_百度百科
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模块锅炉是通过多台锅炉联控，根据设定好的供热温度曲线等有关参数，并参考室外温度智能的自动判断应启动、停运的锅炉台数，自动实现近无人值守模式。
随着时代的发展，如何环保、高效的提供采暖及生活热水越来越紧迫的提了出来，燃煤改燃气将满足人们目前的上述要求。国家重点建设工程西气东输及“气化工程”的不断推进，为燃气锅炉推波助澜，在短短数年内，国内的众多厂家争相研制、开发各类适用燃气锅炉。在这期间，国外应用多年的技术成熟、环保、高效成为众多厂家效仿的焦点。其中美国国家锅炉公司（America’s Boiler Company）生产的模块式锅炉尤为突出，它以全新的设计理念、卓越的技术品质、优异的性能、环保高效的形象迅速大批量进入国内市场，得到众多客户的广泛认可和高度评价。
模块组合式热水锅炉具备高效、耐用、可靠，安装简便、灵活、运行费用低，维护和操作方便，环保效果好、无污染、无噪音等优点。广泛适用于家庭供暖和热水，住宅小区供暖和热水，以及工商业建筑供暖、热水。
一、模块化设计，结构简单，安装灵活、方便
模块锅炉的模块概念就相当于把单体大锅炉拆分为若干个小锅炉 (体积不足1m3)。因此可以说模块锅炉通过在数量上的“简单并联组合”可以达到任意蒸吨单台锅炉的规模，因此 模块锅炉可以取代目前常见的10蒸吨以下的各类采暖及热水锅炉。
锅炉的模块设计决定了其以下特点：
① 每台锅炉互为备用，设备及投资利用率、运行安全性大大提高。一旦某台锅炉意外出现故障，供暖影响非常之小，仅为1/N（N为锅炉台数）。
② 容量扩充性能好。随着小区采暖及生活热负荷的不断变化（增减），可随时通过增加或减少锅炉台数，以较小的投资满足采暖的需要。不像单体大锅炉容量难以调整。
③ 锅炉房基建设施要求不高，可大幅度降低基建投资。小的可以通过普通门进入锅炉房，用户可以根据锅炉房的具体情况布置锅炉，比如：若锅炉房尺寸狭长，则也可以布置成狭长形式。该锅炉对锅炉房没有特殊要求，不需要投入巨额资金深挖基础、建造具有高等级防震能力的砖混结构锅炉房。上述特点决定了 锅炉特别适用于改造及扩容工程。
二、寿命长，维护简单、经久耐用
（铸铁锅炉设计寿命长达50年）
锅炉寿命长的主要原因是使用铸铁炉片。目前，单体大锅炉大多采用钢制炉片，众所周知，铸铁比钢的耐酸碱及氧腐蚀性要好很多。国家标准规定，钢制炉片的使用寿命为14年，而铸铁炉片的寿命可达50年之久。当然，锅炉的寿命长短还在于运行管理是否合理，操作是否正确，以及日常保养得好不好等因素。 锅炉具有一整套严密科学的运行管理、控制系统，并且公司将对操作人员进行技术培训，确保操作安全、正确。
三、控制系统完善，运行安全可靠
1模块锅炉一般具有下列装置确保使用安全：
① 火焰反烧开关；
② 开关性能优异的防漏气燃气电磁阀；
③ 防倒烟开关；
④ 高温限制器；
⑤ 全自动点火装置；
⑥ 燃气泄漏检测联动装置（可选）；
⑦ 安全阀；
2的燃烧方式一般采用大气直燃式，这种燃烧方式大大提高了锅炉的安全性。
单体大锅炉在点火时，一旦吹扫不彻底，炉膛内存有的可燃气体，即会发生爆燃现象，严重的会造成爆炸。而的燃烧方式非常简单，就像我们家里的燃气式热水器一样，燃气由分配管送入燃烧器，空气由锅炉下部条缝进入炉膛与燃气充分混合，点火后燃烧。即使发生因燃气泄漏引起的爆燃现象， 锅炉具有足够的泄爆面积将过量的燃气排到炉膛外，确保安全。而单体大锅炉的燃烧是封闭的，一旦燃气泄漏，炉膛内燃气浓度将增加，这时若点火将发生爆炸，后果不堪设想。
四、清洁、环保、低噪音
大锅炉的空气与燃气混合气要通过鼓风机送入炉膛，而鼓风机会产生很大的噪音，造成声音污染，恶化员工工作环境。而的燃烧方式是大气式燃烧，不需要鼓风机，因此，噪声很低，燃烧时只会听到轻微的“呼呼”声，而不会有其它声音。
模块锅炉燃烧器大多采用特种渗铝钢燃烧器材料，经过空气动力学工艺专门设计，保证了燃气的高效燃烧，经实测证明：燃烧效率高达98%以上。充分的燃烧降低了燃烧产物—烟气中的氮氧化物含量低，对环境污染小。
五、高效、节能、运行费用低
冬季供暖热负荷随着室外气象条件变化而变化，为满足人们对舒适性的要求以及达到节约能源的目的，锅炉提供的出力也要动态可调。近年来，众多厂商虽然在系统自控方面做了一些尝试，但未能有效的解决问题。其原因主要在以下两点：一方面中国设计理论落后于发达国家，这主要表现在一方面国家各类标准中没有将燃烧效率、热效率作为强制性明文规定，由此造成设计制造过程不重视系统效率，这是一个不争的事实。另一方面中国缺乏有效的测试体系及机构，使设计师们缺乏设计依据。而国外则不然，尤其美国是一个非常重视节能的国家，其能源管理体系及机构非常完善。在实际应用中，美国的严格执行了节能方面的法律、法规。对我们国内现状来讲，引进并建立相关体系，引进 模块锅炉代替单体大锅炉，是解决燃煤污染、实施“煤改气”环保进程中的重要举措。
通过对国内众多 锅炉用户年实际运行费用统计得知：同容量模块锅炉比单体大锅炉可节约25%的能源。（模块锅炉可从四方面节约能源）
第一：炉膛热能损失： 锅炉没有传统单体燃油、点火启动时炉膛吹扫带来的热量损失。
为保证停炉、点火时的安全，燃油、在点火前、停炉后必须对炉膛进行吹扫15 min左右，即用冷空气将炉膛内的可燃气体吹净。这样一来炉膛内的余热基本上被消耗掉了。在供暖初期、末期为了适应负荷的变化，不可避免地频繁启、停锅炉，每次都会带走炉膛的大量热量。据分析由于炉膛吹扫造成的热损失占到5%。而大气式模块锅炉没有炉膛的吹扫，也就没有这方面的损失。
第二：排烟热损失： 锅炉比传统单体锅炉降低75%。
单台钢管式大锅炉在运行过程中，为降低尾部受热面的低温腐蚀及结露现象，一般都将锅炉的排烟温度调整到150℃以上。而作为模块组合锅炉，其受热面采用耐腐蚀铸铁材料，具有非常强的抗腐蚀能力。通过合理传热设计后，使排烟温度降低到100℃以下（60℃～80℃）。由此可知， 模块锅炉比传统单体锅炉降低排烟热损失75%。
此外，每个模块都配有一个通风调节器，在每个模块运行时，通风调节器打开，而当模块不参加循环时，通风调节器将关闭，这样就避免了待机模块炉体里残余热量的散失。另外，每台 模块锅炉的炉膛壁均有绝热保温层，最大限度的防止炉膛内热量损失。经过实测，模块锅炉要比单台锅炉节省1%的燃料费用。
第三：锅炉本体电耗： 锅炉电耗非常小，小到可以忽略不计。
单体大锅炉需要用到鼓、引风机，这将消耗电能。而 模块锅炉的燃烧方式是大气直燃式，不需要鼓风机。模块锅炉所需的全部电能只是点火时消耗的那一部分，而这部分电能小到可以忽略的地步。如果将单体大锅炉所耗电能折算成热量,模块锅炉能耗比传统锅炉将降低1%
第四：使用模块组合锅炉与自控系统向结合，可以使系统供水温度按照供热曲线运行(误差≤0.5℃)，可真正实现“按需供热”，大大减少超标热损失及欠热现象的发生。
单体大锅炉的负荷调节灵活性差，而且大多数是通过人工阶段性的粗调节或通过“大小火”、“尖子火”实现的。在外界气象条件变化频繁、幅度较大的采暖初期、末期，传统锅炉的调节性能决定了锅炉机组实际出力很难与实际所需负荷相匹配，经常导致欠热及过热现象的发生，即常说的“供需矛盾”这样，在恶化供热质量的同时造成不必要的额外超标热损失。按照国内有关文献的统计，国内燃油、燃气采暖锅炉的年综合负荷率（包含备用装置）、热效率大多数维持在45%、72.7%以下，这样非常不经济，但此两项指标尚未引起有关专家的重视。按照先进的标准来讲，上述锅炉系统的能量年综合利用率同样是非常低的。
模块锅炉则不会出现年热效率、负荷率、能量年综合利用率低的情况。这是因为，从模块锅炉本身特点来考虑，模块锅炉在控制器的联机模式下，可以实现多台锅炉联控，它能根据设定好的供热温度曲线等有关参数，如室内温度、建筑物的热惯性等,参考室外温度智能的自动判断应启动、停运的锅炉台数，自动实现近无人值守模式。控制过程中，该系统保证运行的每台锅炉都是保持满负荷、高效（91%以上）运行。基本消除了国内广泛存在的热效率、负荷率、能量年综合利用率低的情况，具有明显的经济效益及社会效益。
锅炉的模块化设计，加上智能软件的协调、控制，轻松实现了锅炉机组的调节灵活、高效、经济运行。如供热面积为25000m2的供热站，应用12－18台模快锅炉提供热源。在人工调节状况下其出力最小调节精度为8.3%,其温度调节幅度为2.0℃，在自控软件控制下，其最小出力调节精度为4.0%,其温度调节幅度为0.5℃。由此可以看出， 模块锅炉机组在提高供热质量、降低运行费用及能耗方面是具有明显优势的。无论季节处于什么状态,运行中的单台模块锅炉都能处于满负荷状态，而没有运行的锅炉则不消耗能量，这样总油花能保证整体锅炉机组始终处于高效率状态下运行。
根据客户实际统计资料分析得知：使用 模块组合锅炉与自控系统向结合，可大大减少超标热损失，整体节能15.4%。
六、与其他设备配合，整个锅炉房供暖系统（包括软水制备系统、自控系统、燃气系统等）可实现近似无人值守，大大降低管理及人工成本。
在现代经营管理当中，影响综合成本的一个重要因素就是管理及人工成本。我单位通过优化设计，将锅炉房内的工艺设计、设备匹配水平推向一个新的台阶，基本实现了无人职守。以10T容量锅炉房管理为例，使用单体传统锅炉需要12人，使用 模块锅炉仅需要3人。由此每年可节约人工成本30000元/人.年×9人=27万元/年。因此用 系列模块锅炉取代单体传统锅炉可产生可观的经济效益。
与传统锅炉相比非常易于操作及管理，原司炉人员稍经培训即可熟练操作，其易用性对操作改型、提高管理水平具有重要的意义。
总之，模块锅炉系列对传统锅炉而言，在设计理念、形式上是一种新的突破，该系列锅炉在环保、节能、安全、自控、寿命、、耗电量、容量扩充、占地面积及空间等方面具有不可比拟的优势，在各类新建、改建采暖、热水工程中已经得到广泛的应用。一、模块式组合供暖系统商用燃气锅炉多个模块锅炉组成供暖系统，按需提供热量。充分利用模块的优越性能，热效率高，节能效果显著;各个模块独立工作，单台出现故障不影响整个系统运动，无需备份锅炉。
二、商用燃气模块锅炉高效静音燃烧器模块高效不锈钢燃烧炉排，强制燃烧，燃烧静音无振动，保证安静的环境，适合各种安装场地。锅炉使用20mbar标准市政低压天然气，无需建设独立调压站，降低管路投资，节省工程费用。
三、商用燃气模块锅炉高性能比例燃烧系统商用燃气装备先进的比例式电磁燃气阀，根据实际供热量自动调节输出功率，燃气压力开关实时监测供气压力;次级燃气阀实时监测燃烧安全，保证系统运行安全、可靠。
四、商用燃气模块锅炉“背靠背”设计节约占地燃气锅炉选配独有的“背靠背”设计，一个或多个背靠背模块组成一个供热系统，每个系统可“并联”安装，单台体积小，无需预留吊装孔，节省锅炉房空间。
五、商用燃气模块锅炉安全可靠，开放式安装水压系统在运行过程中除了始终处于常压状态外，还具备多重完善的安全保护功能：熄火保护;防干烧保护;防冻保护;水位过低保护;自动排气保护;防过热保护漏电保护;封闭式安装：密闭的水路系统在运行过程中始终处于0.05~0.3Mpa压力下，该系统除了具有开放式安装的安全保护功能外，还具有如下保护功能：压力式膨胀保护系统;水路低压保护系统、高压时安全卸压保护装置。
六、商用燃气模块锅炉分级启动，节能显著。模块系统通过分级启动功能，根据系统热负荷的大小，自动调节模块启停，当每台模块达到满负荷时再启动另一个模块，从而保证系统的输出热量始终与实际需求热负荷匹配，确保每台锅炉均在最高效率状态下运行，最大限度地提高了整个系统的运行热效率，彻底解决了传统大型锅炉运行中能源浪费的问题。同时，控制系统自动平衡每一个模块的工作时间，延长系统整体使用寿命。
七、智能中央控制器配备室内温度传感器和水温传感器，实时采集室内环境温度信号和供暖自动计算最佳的出水温度，并控制投入运行的模块数量，在维持室温稳定的同时大大节约了燃料，明显降低了运行成本。
商用燃气模块锅炉气候补偿，成本低廉供暖季内不同月份的室外温度各不相同，同一天内不同时段的室外温度也不同，建筑物的热需求量就差别很大。商用燃气进口模块锅炉高效静音燃烧器燃气锅炉模块高效不锈钢燃烧炉排，强制燃烧，燃烧静音无振动，保证安静的环境，适合各种安装场地。锅炉使用20mbar标准市政低压天然气，无需建设独立调压站，降低管路投资，节省工程费用。
商用燃气进口模块锅炉安全可靠，开放式安装模块锅炉水压系统在运行过程中除了始终处于常压状态外，还具备多重完善的安全保护功能：熄火保护;防干烧保护;防冻保护;水位过低保护;自动排气保护;防过热保护漏电保护;封闭式安装：密闭的水路系统在运行过程中始终处于0.05~0.3Mpa压力下，该系统除了具有开放式安装的安全保护功能外，还具有如下保护功能：压力式膨胀保护系统;水路低压保护系统、高压时安全卸压保护装置。[1]
一、简易结构，灵活便利
何为模块锅炉?简单地说，就是把以往的单个大锅炉拆分成几个小型锅炉的组合体。因此，这种组合可以轻松达到整吨单台锅炉的规模，完全能够取代现在常见的十整顿以下传统锅炉。由于各小锅炉互为备用，因此利用率和安全性必然提高，并且具有良好的容量扩充性能。此外，模块锅炉对锅建筑面积及设施要求不高，可降低厂房投资成本，从而提高利润。
二、系统完备，安全可靠
模块锅炉采用“大气直燃式”的燃烧方式，安全性很高。以往的单体锅炉如果吹扫不彻底，残留的可燃气体就会发生爆燃，严重的可致爆炸。而模块锅炉与家庭使用的燃气式热水器相似，气体混合充分，点火燃烧。即使气体泄漏，锅炉也可将过量气体迅速排出，安全可靠。
三、环保、无噪音
模块锅炉燃烧时使用的不是传统锅炉中的制风设备，人耳几乎听不到锅炉运作的声音。同时，模块锅炉的燃烧器大多使用渗铝钢材料，工艺精良，确保高效燃烧，燃烧率在98%以上，对环境基本没有污染。[2]
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李&浩，中建一局集团建设发展有限公司工业化建筑工作室主任。
是金子总会发光
城市住宅：
李&& 浩：20世纪五六十年代推行的建筑工业化，比如预应力大板体系、预应力板柱体系等，从设计来讲，与现在的预制件没有太大区别，也具备模块化、体系化特点。以前的预制构件，如外挂板等现在仍然广泛应用，但预制空心楼板相对应用少些。不过，就墙体来说，以前的预制墙体多是建筑构件，其发挥的作用以建筑围护功能为主，而现在的整体式装配剪力墙结构体系却是承重的，不仅竖向承重，也承受地震力，是结构构件，这是区别所在。在如今的高层住宅中，结构构件也实现了预制化、工厂化，这是与之前工业化最根本的区别。通过钢筋灌浆套筒可以实现构件间纵筋的连接，实现了主体结构的工业化。
城市住宅：
李&浩：预制化自身的优势主要体现在两点，一是混凝土质量显著提高。这种提高表现为两方面，一方面是质量稳定性的提高，预制部件是在加工厂室内恒温恒湿环境中生产的，易于质量控制；而采用现浇模式，虽然每罐混凝土的质量都是合格的，但波动较大，稳定性不易保证；另一方面，是对质量颠覆性的改变。为什么这样说？如外窗防水问题，采用现浇模式的话，至少需要塞框、节点处理、打胶三个工序才能做好，预制则完全不同，在工厂做好，只需要&打胶&一道工序，大大减少了现场作业和管理，还保证了防水效果。再如，建筑外立面墙砖的脱落，这是现浇工艺中难以解决的问题，为此国家专门出台相关规定，严格限制高层建筑面砖的尺寸，而在预制工厂中，这一问题完全可以解决，工厂预制出来的墙砖其抗拉强度能达到现浇的9倍，完全避免了面砖脱落问题，大大改善了建筑施工质量，这是现浇与预制的根本区别。在2012年&7&21&那场暴雨中，我们当时正在承建的长阳半岛项目，采用装配式施工的四栋楼实现了零渗漏，这令当时刚入行的我们欢欣鼓舞，由此可以看到预制对建筑质量的改善是根本性的。
第二大优势是对工期的改变。装配化施工，混凝土部件基本都是在工厂生产，现场施工大大减少，工期缩短是必然的。同时还可以交叉施工，这对整个建设工期是十分有利的，最终也会实现比较可观的经济效益和社会效益。
如果说，工业化有不尽如人意的地方，那就是成本比现浇偏高，不过，我认为这是正常现象。其原因在于，一是混凝土部品预制环节多，本身成本高；二是施工措施部分成本高，而这又是施工工艺改变带来的必然成本上升。从长远来看，随着装配式的&升温&，预制构件厂也会越来越多，强烈竞争之下，预制部品价格也会略降。另外，现在国内人工、机械的使用成本还没达到国外倒挂的程度，虽然人工费用一直在上涨，但相比机械租赁费用还是偏低。整体来看，随着技术的发展，预制成本将会逐步下降。
城市住宅：工业化既然有明显优势，为何这些年来推广却一直不尽如人意？
李&浩：说起这个问题，还是有一定渊源的。首先是节点渗漏问题。当时的装配化绝大部分是向前苏联学习，在节点连接方面，他们提倡&硬碰硬&，采用沥青油膏作为嵌缝材料，这种材料随着结构变形和自身老化，就会造成严重渗漏，住户一投诉，就&一棒子打死了&。现在，接缝材料的性能和节点设计在不断改进、创新，渗漏问题得以解决，为工业化顺利实施创造了良好环境。
其次是国内几次地震的影响，将装配式带入了&歧途&。特别是预应力空心楼板广受诟病，因此被&清除出队&。从专业角度讲，预应力空心楼板到底能不能用，事关设计、使用的恰当与否、构造合理与否。纵观我们周边国家和地区，日本和我国台湾地区现在还在大量使用，其中不乏地震多发地带，可见房屋抗震与否不仅仅在于楼板，当时却都归咎于预制件，即使是今天，对装配式的这种误解还存在着。
最后是成本问题，我个人认为也是根本问题。上世纪80年代90年代初，正是农民进城的高潮，导致现浇成本大大降低，很多建筑企业将力量集中在现浇工艺工法的研发上，低廉的现浇成本导致了预制业的没落。随着社会经济的发展，劳务工的薪酬比例越来越高，而现浇的质量通病得不到根本解决，同时还带来严重的环境污染、高能耗的资源浪费等问题，这些迫使工业化再次成为行业发展的契机。可以说，装配式、工业化是时代与行业发展碰撞的必然选择。
勇于实践& 实现企业可持续发展
城市住宅：面对当前火热的工业化，作为建筑企业如何看待这一现象?
李&浩：我们中建一局发展早在2007年就了解到这一概念，但到2010年才开始接触、跟进，并与万科合作了长阳半岛项目。根据我们的亲身体验，感觉到工业化是行业、企业未来的发展趋势。为什么这么说？首先，今天的工业化已经不同于20世纪五六十年代，技术体系先进了；其次，能切实体验到工业化带来的好处，这是传统现浇方法比不了的。为此，中建一局发展成立了专门的部门进行推进。我们常说&发达国家的今天就是我们的明天&，欧美国家以及日本等国，其预制化已经非常成熟，这就是我们发展的未来。预制化的推广，是不容置疑的。
另外一个方面，工业化是企业自身可持续发展的内在需求。建筑业生产三要素即工人、材料、机具，这三要素中最核心的要求是人，最不可控的也是&人&。现在我们的用人机制是通过劳务公司实现，对一线工人间接管控。劳务工人不是专业工人，相对劳动技能差，即使再高深的技术、高难度的项目也要通过劳务工人才能实现，这本身就是一种风险。再有就是劳务工人的成本问题。虽然用工成本在不断上涨，但可用的工人却越来越少，而且是缺乏专业技能的工人，这个问题迫使建筑企业必须转型。采用预制化，这些问题就迎难而解了，对劳务工人的依赖就会降低，同时也可以提高工人待遇，改善其工作、生活条件，实现劳务工人向产业工人的升级。
从这几个角度来看，建筑企业对工业化的热衷，是自身可持续发展的内在要求，而且，在工业化推进过程中，必然会淘汰一些企业，做大一些企业，这些都是行业发展的必然。
城市住宅：贵公司2010年就开始跟进工业化项目，这些年都做了哪些与此相关的技术研发工作？有哪些经验所得？
李&浩：&装配式剪力墙结构体系&是我们公司、中建系统的课题，关于施工工艺的研究目前已经完成。该体系从技术角度讲，主要包括三大要素，即人、安装工具、安装工艺工法。安装工艺工法，现在已经形成了工艺的标准化，比如墙板、叠合板的安装，既利于质量的保证又能提高速度；安装工具，现在已经基本达到标准化水平，这两个已经做得很成熟。唯一的不足之处，是&人&的因素，现在我们还是以劳务工人为主，如何改变，需要不断摸索。
从施工角度讲，工业化的施工技术研发是第一位的，包括工艺、工法、相应机具、组织技术的研发，除剪力墙结构体系外，框架结构体系研发也在进行中，配套施工工艺也在研究，包括构件的生产、深化设计等等。在这些技术研发之外，我们将新的研发集中在前沿，即如何让构件更适合于施工现场。
工业化的目的是什么？现场操作简单是其中之一。目前在构件设计、生产环节缺少对构件安装便捷的考虑，施工现场便捷安装还很少。工业化理念提倡&三化&，设计标准化、生产工厂化、施工装配化，其中施工装配化的内涵是把施工现场变成一个装配现场，要求现场操作简单，否则就失去工业化的意义。如何设计更合理的构件，怎样与施工操作现场结合起来，这是目前我们研发工作的重点。
信息化与工业化的结合，也是当前工业化的主流趋势。工业化模式下，BIM技术与设计、构件的生产、现场施工实现了更好的融合，可以说，工业化要求BIM技术更大范围、更深度的融合，包括物联网技术的应用。工业化对信息化技术的要求更高，通过这一个信息链各方都可以了解项目的相关信息。
另外，企业运营模式也发生了变化。传统模式下，项目中标，我们拿到图纸着手研究如何做；而在工业化模式下，如果还按照传统方法来做肯定是失败的，建筑企业会处于很被动的状态。现在，我们与万科合作，不管最后是否中标，在项目规划时就进入，做好前期配合，比如进行前期研发，参与设计，双方获益。工业化模式下，&触角伸得很长&，无论设计、业主、施工方，协同推进，可以达到一个很好的平衡。从设计、施工一体化来促进工业化，也就是积极推进工程总承包模式的运行。
采访最后，李浩总结说，工业化的关键不是技术，是理念，变革理念才能更好地推进工业化。
&&&&&&& ■文/本刊记者&李洪艳&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&
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>> 模块化,数据中心,机房,解读：模块化数据中心机房的实现方式
模块化,数据中心,机房,解读：模块化数据中心机房的实现方式
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宇博软件: 本文针对数据中心机房提出模块化设计理念，可以有效解决现有数据中心的一些问题，使数据中心具备灵活性、可扩展性、高标准，绿色节能、并能降低人力成本。本文重点介绍了模块化数据中心的实现方式。
本文针对数据中心机房提出模块化设计理念，可以有效解决现有数据中心的一些问题，使数据中心具备灵活性、可扩展性、高标准，绿色节能、并能降低人力成本。本文重点介绍了模块化数据中心的实现方式。前言当今信息技术已成为企业主要核心竞争力之一，是保障业务持续稳定发展的重要手段，数据中心则是信息技术提供着陆的关键基础设施平台。以电信和金融等行业为首的数据中心，经过近几年大规模的建设和运营，在基础配套设施上陆续暴露出一些弊端，如何建设新一代数据中心的，立足现有资源，长远规划未来的理念已成为业内关注的重点。一、早期数据中心的状况早期数据中心通常是根据已有大楼的条件来划分各类功能分区的，在当时发展前景不明，只能通过小步走，试探性的建设方式，后期逐步调整。因此使用过程中逐渐暴露出诸多问题：(1)电信行业IDC业务大都为机房或机架租用模式，对人驻的客户和业务量，与传统业务相比，没有较为明确的滚动性规划；金融行业数据中心的发展由业务主导，当业务方向及发展前景不明时，在远期规模预估上存在较大的困难。从电信和银行业来看，具备极大的灵活性和可扩展性已成为新一代数据中心所必须考虑的点位。(2)依据数据中心的重要程度，在机房建设等级、系统配置、管理及维护上均有不同的差别，再加上设备厂家和种类繁多，常常会导致建设和管理的复杂化，因此需要耗费大量的人力资源成本。(3)众所周知，数据中心的能源消耗极高，据不完全统计，传统数据中心设备实际能耗约占总能耗的42%，而制冷、供电及照明等的耗能约占58%，有效提高能源利用率，达到绿色节能是需要解决的又一重要课题。二、建设的标准数据中心作为信息化的核心环节，承载着重要的数据，必然对建设标准提出较高的要求。新一代数据中心建设可参考国际、国内以及行业内的相关标准和规范。美国国家标准协会、美国电信产业协会和TIA技术工程委员会编制的《Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers》ANSA/TIA-942-2005，该规范将数据中心划分成T1～T4 4个不同的等级；日出台的GB50174《电子信息系统机房设计规范》则将数据中心划分为3个不同的等级(A、B，C级)。标准中对数据中心选址、安全、外围配套设施，建筑结构以及数据中心机房内的基础配套设施等各方面均提出了要求，在选择标准和等级时，要根据数据中心的重要程度、资金、人力、进度要求进行综合性比较，选择合适的标准和等级。四、数据中心机房模块化的概念为有效避免早期和目前数据中心存在的问题，符合国际、国内标准的要求，从项目实战经验得出：采用模块化数据中心的理念将是解决以上问题较为理想的方式之一。所谓模块化数据中心是指每个模块具有独立功能、统一的输入输出接口、不同区域的模块可以互相备份，通过相关模块的排列组合形成一个完整的数据中心。各模块中可以包含子模块，各模块功能的综合构成了系统功能，而子模块的功能应该是父模块的基本功能。模块层次越多建设、管理的难度越大，当模块层次划分过多，就与非模块化的结构没有差异。|||为构建模块化数据中心，可从功能分区模块化和基础设施系统模块化两方面着手，通过建立模块化数据中心模型，感知模块化带来的显著特点和巨大优势。五、功能分区模块化通常数据中心需要具备的主要功能分区为：高压进线室、高低压配电室、油机房(日用油箱/油库)、冷水机组房、接入室、光缆进线室、监控维护区域、数据机房、电力电池室、空调区域、新风室、钢瓶间、储藏室、拆箱区、吊装平台、值班室及各类管井，功能分区可根据实际情况选择。数据机房、电力电池室、空调区域、新风室、钢瓶间、储藏室、拆箱区和吊装平台等可分布在各楼层；而高压进线室、高低压配电室，油机房(日用油箱/油库)、冷水机组房、接入室和光缆进线室一般设置在底层，整个监控维护平台统一设置。图1是楼层模块化功能分区示意图，楼层平面以中间主走道为界，分为2个模块，每个模块中包含2个数据机房和2个空调区域子模块、1个电力室、电池室、钢瓶间、货梯及管井子模块，每个模块都能实现独立的功能。图1：楼层模块化功能分区示意图数据机房(A、B、C、D)子模块中可包含普通功耗设备区域、高功耗设备区、配线区及配电区。数据机房子模块的面积通常按业务量大小来划分，4个数据机房子模块面积相同，正因为子模块的单一化，使辅助机房面积及系统配置易实现单一模块化，给维护、管理上带来方便。单个模块内的空调区域、电力室、电池室、钢瓶间，其区域是经过理论上严格的推算，结合标准和项目经验确定。本模型的功能划分采用全斜对称模式，尤其适用在前期规划的大型数据中心，对面积过小(例如小于1OO平方米)的数据中心模块化优势不明显。|||另外，大楼功能分区模块化实现方式并非单一，可通过符合机房使用的各种平面组合来实现。受多方面因素的限制，并不是所有机房都能够实现多功能模块分区，对不能实现物理位置功能分区的机房可在单个模块中设置子系统，通过模块化子系统进行备份，从而达到高可靠性。如高压进线室、高低压配电室、油机房、冷水机组房等，参见图2。图2：一层功能划分在规划高压进线室、高低压配电、冷水机组房及电力电池室面积时，应预留充足的辅助发展区域，这样可以有效避免后期扩容带来的大幅度调整。六、基础设施系统模块化如果仅仅把功能分区模块化还不是真正意义上的模块化数据中心，只有基础设施系统也采用模块化结构，相互结合，才能实现全模块化数据中心。合理规划和安排各项信息化基础设施，形成良好的物理环境，使得各种业务、应用系统和数据都能不受约束地实现有效配合。|||基础设施系统主要包括：网络配线系统、高低压供配电系统、交流不间断供电(UPS)系统、空调系统、接地系统、走线系统、消防系统、安防系统以及监控系统等。以图3系统模型中全系统备份高低压供配电系统和UPS系统为例，系统模块的概念定义如下：从高压外市电引入至机架电源输入端，具备独立的供电能力和输入输出接口，且模块间能实现互相备份的系统称之为一个完整的供电系统模块。图3：供配电系统示意图从独立的两个变电站引入外市电，在高低压配电系统上进行容量和多系统备份(1# 子系统、2# 子系统)，利用柴油发电机组作为后备电源，为数据中心提供高可靠性电源。在1#/2#子系统的配电设备上分别预留至楼层主备用供电分路，为楼层电源设备和空调设备供电。系统模型中二层北侧电力室和三层北侧电力室分别设置3台UPS主机，每3台UPS主机并联冗余方式运行组成1套UPS系统，二层北侧电力室A的UPS系统(1#UPS子系统)和三层北侧电力室的UPS系统(2#UPS子系统)组成2N系统，为二层或三层北侧的1个数据机房子模块供电，每套UPS子系统均从不同外市电引入的变压器上接电，UPS正常工作时，2套系统各承载50%的负荷。UPS子系统设置在电力电池室内，其输入端口是UPS交流配电屏，输出端口是UPS输出配电屏；对数据机房，电源的输入接口为交流列头柜的输入端，从列头柜至设备的供电则属于数据机房子模块内部设备供电系统，对空调区域供电，空调配电屏的输入端为统一的输入接口。其他基础配套系统同样可以通过合理的规划达到功能分区和系统模块化。七、模块化结构设计的的优点7.1 具有极大的灵活性和可扩展性数据机房模块可以通过多个模块的自由组合现模块间的备份，根据业务发展，随时启用其中一个模块，在增加新的功能模块时，只需对该模块进行扩展，不会对原有布局结构造成较大变化，当现有功能模块发生变化时，只需对该模块进行改进，模块的变动不会波及到全局；模块式的规划能不受现有机房基础配套设施的限制，随时满足机房扩容的需要，甚至达到全Copy模式，具有极大的灵活性和可扩展性。|||7.2 提高机房利用率．降低建设成本由于数据中心设备综合平均功耗较高，当供电和制冷限制时，常采用牺牲机房面积来保证在机房供电和制冷效果，机房利用率会明显降低。根据实际项目经验统计，采用的模块化数据中心模式，同等情况下主设备区净面积(不含空调区域)约占大楼总建筑面积的30%～36%，而传统的机房利用率约为28%。因此采用模块式数据中心来规划能极大的提高机房的利用率，这就带来建设成本的大幅下降。机房利用率主要与参照标准、选取的等级、功能分区、各项系统的配置、备份情况以及机房的规整度有关，整体规划时要掌握好平衡点。7.3 易实现高标准数据中心的要求模块式数据中心特殊的优势是选取标准等级越高的数据中心越易于实现。TIA-942和GB50174在安全性和系统备份上提出了不同等级的要求，按功能分区的模块对其内部的子模块机房分割明晰，能够实现楼内安全等级管理。如图4所示，设置4个不同安全管理等级，以数据机房为核心的红色高安全区域向绿色低等级区域逐级扩展。图4：安全等级管理示意按N+1、2N或更高级别的备份方式，在模块化方式下，只需要通过模块备份即可，易于操作。7.4 提高了机房的绿色节能大楼功能分区和系统建设模块化有助于机房绿色节能，主要体现在以下两个方面：(1)在空调制冷上传统的数据中心往往是大开间方式，在机房启用初期，难免造成空调制冷的浪费，而模块式数据中心采用小面积划区能够解决这个问题；|||(2)在UPS系统上UPS系统造成能源浪费主要原因是扩大UPS电源的使用规模而导致负荷较低，达不到有效运行状态。模块化数据中心从源头上避免了这个问题，通过合理配置UPS系统容量，使系统运行在最佳状态，达到绿色节能。7.5 节约人力成本．利于维护管理模块化的建设方式带来建设的规范化。模块或子模块种类越少，管理自然简单，因此对建设、管理和维护的人员水平和数量要求降低；基础设施系统中设备配置容易统一，设备类型的减少将大大减少维护工作量，节约了人力成本。简单清晰的模块式系统架构，使维护人员更容易熟悉大楼系统和功能分区，在出现故障时，有助与维护人员快速进行故障定位、诊断和排除。八、结束语构建优秀的数据中心需要用新的理念做出规划，在源头采用集中控制策略。模块式数据中心的建设方式提高了系统的安全性和可靠性，能有效能解决目前大多数数据中心面临的问题，这种构建方式将会在新一代数据中心整体规划得到广泛应用。
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