摘要：据调查，我国服务器保有量约为366万台，服务器总耗电量约132亿kWh，数据中心总耗电量约364亿kWh，约占当年全国电力消耗总量的1%。若我国数据中心保持当前能效水平，服务器平均功耗保持当前增速，2015年我国数据中心能耗将达到1000亿kWh左右，相当于三峡电站一年的发电量;2020年将超过2500亿kWh，或将超过当前全球数据中心能耗总量。随着云计算等新概念、新技术的迅速发展，在给IT产业和用户带来革命性改变的同时，也使数据中心基础设施建设与运维面临更多的挑战。降低能耗、节省成本，成为建设绿色数据中心的核心目标。2011年在国家发改委、工信部和财政部联合开展的云计算示范工程中，明确要求数据中心PUE小于1.5。因此本文主要结合数据中心现状，介绍建筑建模技术在绿色数据中心设计中起到的作用。

关键词：数据中心绿色参数化建模 信息模型 
　　中图分类号：C37文献标识码： A 

绿色数据中心是指在数据中心的全生命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境并减少污染，为人们提供可靠、安全、高效、适用的数据中心使用空间，与自然和谐共生。 
　　绿色数据中心的设计过程是非常复杂的，有很多来自不同领域又互相关联的参数，包括建筑结构，电气系统，消防系统，环境控制系统，机房监控系统，制冷系统等。我们需要大量的数据，比如建筑几何，环境气候，材料属性，通风空调系统性能，气流组织分布，运行功率等信息，通过一系列工程计算，分析PUE是否满足节能要求。随着元素的增加，设计也变为复杂。 
　　一、建筑信息模型 
　　如今我们可以使用新的计算机建模技术来辅助设计，从而促进数据中心设计与优化。参数化建模技术就是其中之一。参数化设计可以利用建筑结构，设备材料等物理参数，进行数据中心建设的模拟与优化。 
　　建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）是目前用的比较普遍的建筑建模技术。利用BIM方法进行模型创建，而不是传统的绘图（三维模型可以导出二维施工图）。 
　　回顾过去，信息技术的应用在建筑业发展中起到了关键作用！第一次信息技术融合是我们熟悉的CAD（计算机辅助设计），这与城市发展进程和信息技术在建造领域的应用有很大关系，并起到非常大的促进作用。改革开放之前靠手工绘制建筑图，现在从手工劳动发展成计算机。CAD的应用给施工带来非常大的便利，为大规模复杂的工程的建造提供了支撑，同时也提升了建筑工程的质量，对完善建筑功能起到了推动作用。 
　　最近几年国家节能减排可持续发展的理念赋予了数据中心行业新的内涵。BIM技术在工程建造领域是一个开端，建筑信息技术处于第二次的融合，面对新的形势和需求如何结合数据中心项目更好地理解和应用BIM技术才是关键。 

二、数据中心现状分析 
　　1、数据中心现状 
　　工信部电信研究院通信标准研究所在2011年8月“第13次中国科协论坛绿色IT与能效通信论坛”上表示，目前中国数据中心平均PUE值在2.2-3.0之间，而实际能耗可能远远高于这一数字。随着数据中心的规模和数量越大越多，耗电量无疑会逐步增大。数据中心的高能耗，不仅给企业带来了沉重的负担也造成了全社会能源的巨大浪费。 
　　2、当前数据中心节能研究方向分析 
　　巨大的能源消耗是促使人们研究绿色数据中心的主要推动力。数据中心能耗从研究角度不同可分为两类：一是从宏观上研究，力求获得数据中心总体的耗能情况。主要是采用一种间接估算方法来研究服务器的能耗总量。主要依据服务器消费及运行信息。将服务器按其价格分为三类，通过市场调查分析出各类服务器的历史安装数、制造厂家出货数及报废的台数。在每类服务器中选取一个最具代表性的典型服务器来测量其能耗数据，再将测得的各典型服务器全年能耗乘以每一类服务器实际运行台数则可以得到全球服务器总能耗估计值。这类研究可以在未来的发展方向为进一步提高估算的准确性及考虑数据中心其它部分能耗（其他IT设备及制冷等辅助设备的能耗）的统计，并从单纯统计转变为对未来能耗的预测。 
　　二是以特定的数据中心作为研究对象，通过对个体研究以反映出总体特点，这类研究一方面依赖于测量仪器的发展（这一点对于电源供应不独立的数据中心来说尤为重要），另一方面依赖于所研究数据中心数量的增加和每个数据中心历年数据的累积，将数据以数据库的形式建立起来以供业内人士进一步研究。 

三、BIM技术在数据中心的应用 
　　针对数据中心现状，将参数化建模技术应用到数据中心建设当中。建筑信息模型（BIM）的使用可以覆盖数据中心全生命周期。包括：设计、施工、模拟、造价评估、测试及运维管理。避免人员花费大量的时间精力在反复修改图纸、参数计算、算量、沟通交叉点等问题上。 
　　参数化建模 
　　参数化建模是设计方法的改变。参数的内涵不仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料材质、耐火等级、传热系数、型号、性能等。实际上BIM 就是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，对数据中心的建筑结构、基础设施系统内所有材料和设备进行编码，构建一个完整、一致、逻辑的建筑信息库。 
　　管线碰撞检测 
　　检查各专业管线碰撞一直是数据中心设计当中一个繁琐费时的工作。利用BIM可视化功能进行管线碰撞检测，用图形表达的方式知会查询人员关于各类构件在空间中彼此碰撞或干涉情形的详细信息，第一时间减少施工中返工现象。 
　　该功能对大型数据中心UPS、精密空调、新风排风的设计非常有帮助。可以将设计人员从复杂计算过程中解放出来，无论如何修改模型，都能得到最新冷量分析结果；我们还可以设定每一个机柜耗电量，从而得到真实的UPS 负载及设备发热情况。也可以将建筑模型导入到专业的CFD(Computaional Fluid Dynamics计算流体动力学)软件中进行模拟得到更精确的气流组织结果。 
　　协同设计 
　　借助BIM技术，可尽早发现并解决多专业协同中的问题，降低招标与合同履约风险。BIM使数据中心建筑、结构、给排水、空调、电气等专业基于同一个模型进行工作，真正意义上实现三维协同设计。而传统2D 制图则等到汇总时才能发现各专业间存在的问题。 
　　BIM技术的价值 
　　设计模型是一个起源，设计师在最源头创建这样的模型，后面的模型会基于这样的模型去修改增加，在设计模型的基础上形成算量模型。 
　　BIM在数据中心应用的价值，可以从成本，进度、质量、管理协调四方面了解。成本方面，它最大的好处可以提高生产效率节约成本缩短工期。第二BIM可以提高建筑质量，通过BIM技术可以做很多模拟如：模拟光照，模拟气流组织，能耗分析等。第三BIM在精度方面可做很多的优化，利用BIM在设计阶段模拟施工全过程，这样就能提早发现施工过程中很多问题，加强改进。最后是管理协调，包括甲方和监理都很关注的，可以通过各种的设备去看设计的模型，直观了解施工过程。 

结束语 
　　BIM技术不是单个软件或某个技术人员就可以实现的，需要很多软件及各专业人员 
　　共同完成。未来数据中心建设，是一个参数化过程，虚拟现实技术的运用使整个建设过程在施工之前就一目了然。随着技术的完善为未来绿色数据中心的建设带来了无限可能。 
　　 
　　主要文献： 
　　1、新一代绿色数据中心的规划与设计.电子工业出版社.2010年 
　　2、严卫.可持续建筑的计算机建模、模拟与评估 
　　3、吕天文. 2013年数据中心能效现状深度分析 

来源:https://www.xzbu.com/2/view-6080565.htm

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