深度解读华北宝之云基地的绿色低碳设计

以下为演讲实录：

第一，项目概况；

第二，规划设计；

第三，绿色节能。

第一，项目概况

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华北宝之云基地项目位于河北省张家口市宣化区，属于“东数西算” 八大枢纽节点之一，距北京约150公里，G6、G7两条高速，以及高铁均可直达。

项目处于数据中心比较集中的一个区域，包括怀来、下花园、张北、阳高，以及更靠西的乌兰察布，宣化基本上属于相对比较中心的位置，离北京的位置也比较近，这就是宝信在华北地区的数据中心基地。

项目投资主体情况，河北宝宣数据科技有限公司由上海宝信软件股份有限公司和河北河钢宣钢两家集团共同投资，宝信深耕数据中心行业已经十多年，河钢宣钢是河北地区的一家百年钢铁企业，目前正处于转型阶段，在本地拥有基础资源较多。

目前项目已经完成了包括土地、能耗、电力和投资的各项申请，以及河北省发改委的能耗批文，大概建设两万个8kW的机柜能耗。

关于电力资源，项目将从中部电网和南部电网分别引入110kV电力供应，园区建设两座110kV变电站，单路容量200MW，可满足2万个8kW机柜的供电。

华北宝之云基地效果图

第二，规划设计

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重点分享规划设计，可以看到项目整体的效果图，方案策划之初，包括项目选址和设计方案都经历了多次变化，以效果图作为最终定稿。设计院给的最初方案其实更加惊艳，但是成本较高，综合考虑形成及集技术、经济性与实用性于一体的解决方案。

华北宝之云基地园区平面图

园区的整体平面包括六栋数据中心楼，其中四栋采用多层的间接蒸发冷却，两栋采用水冷 。这么设计的主要原因是有很多客户，尤其是金融类型，或者是政企类型的客户还是会选择水冷的制冷方式。

单从暖通的节能效果以及节水角度来说，间接蒸发冷却的表现更优异，但其定制程度更高，需在规划之初就很了解客户的功率密度，包括冗余配置的要求，甚至整个建筑物要围绕间接蒸发冷却的设备特点来定做，不利于后期改造；间接蒸发冷却是以风冷向外散热的方式，且需要大量的散热面积，很难做高层的形式。而水冷系统通用性更强，更适合多种密度组合，例如3kW、5kW、6kW的小功率密度的客户，也可以做到8-15kW的高密度。两种冷却方式的组合应对多变的需求更加灵活。

建筑物的规划，考虑了整个的功能性在外，中间是一个预留中央公园的模式，在两端做了入口广场，既兼顾了美观又照顾了功能性的需要。

分为主要的业务区域、运维办和总控中心，生活配套与整个业务区域是分开的，运维区域放在中间位置，可以更好的照顾到两边的业务区域。总控中心在园区的入口处，除了可以更快捷的到达每一栋建筑物之外，也可以做整个园区安检、展示比较集中的功能区域，更利于安保等级的层次，进园区有一级的初步的安检，到总控中心、运维办公区域有第二级的安检，确保各用户隐私有多级管控。

项目中间的环线设计很有巧思，车停在运维指挥中心，通过连廊可以到每一栋机房楼，都无需风吹日晒，可通过连廊进行互通，连廊跟每栋楼的连接处就是二级安检的位置，可确保不同客户在不同楼栋的隐私和安全。

华北宝之云基地园区效果图

这是相对比较更清楚的一个效果图，前面两栋是水冷，后面是间接蒸发冷却，两侧是柴发、水处理和变配电站。

华北宝之云基地园区侧面效果图

这是侧面的效果。中间这个圆环在建筑师提到这个方案，早期讨论时，联想到它比较像即插即用的母线，就是说中间这几个建筑物，甚至可以在后期增加功能，可以像小母线一样给他增加新的模块，这个创意我觉得很棒，包括连廊的顶部也计划铺设光伏，虽然说量比较少，但是给整个园区带来的科技感、宣传、效果等都是非常不错的亮点，这部分区域的造价也经过了非常仔细的讨论，对整个工程的造价其实并无太多影响。还有一个非常好的功能在于，因为能源供给，包括水、电到每栋楼，要走不同路由，走地下路由时其实管线非常多，有连廊可以让它形成园区的管廊，但又不会像以前古老的工业建筑一样有不美观的外露管线，一个看似很简单的设计，可以去承担很多的功能和效果。

这是进入园区立面图的效果。

华北宝之云基地园区立面效果图

关于数据中心内部的平面图也进行了诸多考量，早期的想法是首层作为动力设备层，即作为供电、外市电的引入、变配电、UPS等全设置在首层，二层和三层作为机房。这样仅需有两层间接蒸发冷却的设备，互相的干扰也会小一些。

后来有客户提出了均布的要求，即每一层的配电和IT设备要同层。我们出了第二个方案，每一层的配电和IT设备是平均分配的，三层都平均分配。这里面也存在负载变化的问题，我们不知道客户到底要多大的负载，可能会发生变化，所以设置了一些机动房间，比方说如果功率大的情况下，可以作为设备间，功率小可以作为机房，它是具有弹性可变的空间，可以适应8-15kW功率的变化。虽然都是高密度，但对于空间的变化和要求是不同的。

二层也一样，但两侧多了供给间接蒸发冷却的供电设备。

三层的屋面上就是供变配电间氟泵空调的室外机，间接蒸发冷却机组放到屋面上去。

这是屋面的情况，包括屋面给三层供应的间接蒸发冷却机组，还有一些屋顶的设备间和氟泵空调的室外机。

这是水冷楼的平面图，大家都很熟悉，首层是冷冻站，还有10kV变电站，还有一些动力的变配电设备。

上面的标准层也是机房和动力同层配置。

屋面没有特殊设置，摆放完冷却塔之后，剩下的区域计划铺设了一些光伏。

第三，绿色节能

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宝之云不断努力尝试绿色节能技术。主系统采用间接蒸发冷却和氟泵自然冷系统。水冷楼采用自然冷却+冷冻水蓄能，核心的节能措施主要有采用热泵技术的余热回收采暖系统，还有余热回收用于废水回收工艺。电力方面用尽可能多的采用屋顶光伏系统+锂电储能系统，给与园区动力设施以及办公提供电力。

总体技术路线图

关于总体技术路线，宝之云会在各个方面思考采用什么样的节能措施。

关于宝之信节能技术方案及实施路径，首先包括绿色能源的供应，因为张家口市有大量风电和光伏的存量，积极申请“四方机制”，争取获得更多绿色能源的份额，利用宣钢转型绿色能源项目，包括风电，太阳能，燃料电池等，辅助以外部储能项目和电网为项目提供绿色电力。电力方面的的基本方案还是储能和太阳能结合的方式来促进绿电的使用，包括UPS的ECO模式等细项逐步提高。节能的核心在暖通方向，因为暖通是降低PUE的关键。暖通方案主系统采用间接蒸发冷却，辅助系统采用水冷系统。

结合到机房里，把这些所有的节能措施有机的关联起来，在整个的技术路径跟建筑物本身做了一个关联的逻辑图，其中最大的亮点就是余热回收，因为以往余热回收通常也就是采暖，通过热泵提升温度，用于冬季采暖。但是其实包括张家口地区，可能也就冬季几个月供暖用到余热，夏天呢？后来想到了可以一部分用于废水回收，但这个技术目前实际上还没有见到成熟的案例，也是在摸索中，真正的能用于水处理的热水，理论上讲要一百多度的蒸汽才可以，数据中心的余热还有很大的差距。另外一些奇思妙想的方案，包括养鱼、种草、种菜，目前暂时还基本不具有实际可操作性。

利用CFD解决多层叠放的气流组织的问题，通过最终CFD结果反向指导设计去修改方案，调整方案至最终解决问题。最大的问题是中间的几台间接蒸发冷却的吸气温度大约超过周围环境5-8度，基本失效，完全得靠DX直膨系统来制冷，失去了本身靠外接自然环境来冷却的意义，通过CFD进行模拟，修改设计之后，把排风通过风管送上去，最终结果与周围环境的温差降到了大约2度以内，基本上认为间接蒸发机组不受其他机组的影响，可以正常使用。

这是进风温度对比图，可看出从一开始差异达到23%、27%，一直降到最后基本接近于0，通过不断地优化得到这个结果，这也是CFD用于实际项目中非常好的案例。