2021数据中心科技成果奖二等奖——数据中心冷冻站预制化技术 

2021年11月,在上海隆重召开“2021数据中心科技成果奖”颁奖仪式,对获奖单位和个人进行表彰。


大连金融服务产业园有限公司和捷通智慧科技股份有限公司联合申报的数据中心冷冻站预制化技术荣获二等奖。


2021数据中心科技成果奖二等奖——数据中心冷冻站预制化技术(图1)

2021数据中心科技成果奖二等奖——数据中心冷冻站预制化技术(图2)

实际应用情况


项目概况


大连金融服务产业基地天港云数据中心70#楼,工程总建筑面积约为10310.38㎡,建筑高度约22.7m,地上四层。工程主要功能为数据机房和电力机房等,其中制冷机房设置于一层。


机柜规划总数为1912个,单机柜功率约2.8kW,总IT用电功率5088kW,一期上机柜680个。


数据中心设计等级:国标A级。


本项目采用集中式冷冻水一级泵变流量空调系统,冷冻水系统供/回水温度12/18℃,通信机房、变配电室空调末端均采用冷冻水型机房专用空调;冷冻水空调系统根据计算容量,设计约冗余1.1富裕系数,设计容量6635.2kW,设计配置3台(2用1备)3341kW的水冷离心式机组。


集中式冷冻水空调系统中每台水冷离心冷水机组配套1台板式换热器,利用过渡季节或冬季较低的室外气温,由冷却塔及板式换热器提供冷源,减少冷冻机组开启时间、降低能源消耗;为保证系统节能运行,本设计水冷离心冷水机组、冷却塔、水泵等均一对一配套变频控制,冷冻水空调系统配套集中自控系统,系统管道选用电动切换阀门,实现远程监控与自动切换控制,提高空调系统整体能效。


本项目冷冻机房位于数据中心一层,冷水机组、板式换热器、水泵等安装在冷冻机房内,冷却塔于该楼屋面布置。空调冷冻水采用一级泵变流量环网系统,各机房管路设计考虑互用互通,提高安全性。同时在每个节点两端设置阀门,保证单点故障或单点维护时不影响整个水系统的运行。


科技成果介绍


一、数据中心冷冻站预制化的总体思路


一层冷冻站内含3套制冷单元,其中每套制冷单元包含1台离心式冷水机组、1台板式换热器、1台冷冻水泵、1台冷却水泵以及配套管道、阀门等,冷却塔位于屋面。为满足市电中断、连续供冷的需求,还设置了6台35m³的闭式蓄冷罐作为应急冷源。


数据中心冷冻站由于设备、管道、水泵、阀门、法兰、螺栓等繁多,传统做法为将各设备、各材料以最小生产单位采购运输到现场,然后由现场人工吊装、装配、焊接、清理等各项散碎的工作,同时由于管道众多、交叉、复杂性极强,造成效率低下,焊接量众多造成现场环境污染。


基于此,捷通于2020年开始对数据中心冷冻站的预制化的工作进行探索与摸索,并在大连金融服务产业基地天港云数据中心项目中进行实践。


二、预制化冷冻站的亮点与特点


国内首创:传统的数据中心冷冻站制作方法都是采用在现场制作焊接及安装的方法;


快速交付:与传统数据中心冷冻站制作方法相比,时间及人工成本均大大减少,且在数据中心冷冻站不具备施工条件时,也能提前在工厂进行预制化加工,缩短交付时间。


质量可靠:属于BIM精确建模,工厂预制,相比人工现场制作,质量更高更可靠。


三、数据中心冷冻站预制化技术的探索与实践


1、 预制化内容


本项目冷冻站内管路等采用工厂化预制、现场装配的技术,其中管路总长1520m,最大管径DN400,阀门359只、法兰622片、螺栓7340套。


2、 基于BIM技术完成高精度模型的建立和全专业深化设计


要想完成冷冻站内的工厂预制化工作,首先需完成基于BIM的高精度建模。


对制冷机房进行全专业的精准测量、建模,根据厂家提供的冷水机组、水泵、板式换热器等设备图纸进行设备族库的建立,出具精细的装配图纸,支架位置、支架细部节点详图。


“数字化工厂”技术是企业迎接21世纪挑战的有效手段。在设计部门,BIM系统的应用非常广泛,但在解决制造、生产环节工艺参数精确确认等关键问题上,还需要对空间进行精确测量。


在改建项目中,管道的结构往往错综复杂,传统的图纸无法有效准确地表达出空间关系,尤其复杂结构的数字模型准确建立十分困难。


在新建项目中,土建结构完成后与原有BIM设计也会有一些误差,对装配式机电施工而言,需要将误差控制在2mm以内,也需要对现场环境进行精确地测量。


如何准确高效地将数字化模型建立起来,是数字化工厂系统的基础。三维激光扫描,为建立工厂数字化模型提供了更加高效、准确的途径和方法,自动建模软件则为数字化模型的建立节省了大量的时间。


建立准确数字模型的扫描工作一般分为三个阶段:数据采集、数据拼接和输出、管道建模。通过三个阶段的工作记录下三维影像,并以三维数字模型的形式还原体现,建立BIM模型,为数字化工厂的构建提供模型基础。


外部扫描结束之后,需要对采集的三维数据进行拼接。利用标靶纸及标靶球进行精确拼接,形成整体的三维点云数据,为之后的模型提取阶段提供高质量的点云数据。


应用自动建模软件提取管道BIM模型,之后使用管道自动提取功能提取90%以上的管道,删除错误的管道、手动提取遗漏的管道,然后一键自动连接管道,应用管道标准后将模型导入Revit,节省了70%以上的建模时间。


3、 预制化生产线的选择与生产


1)管道预制化生产线的选择与生产


本工程管道预制任务由捷通BIM团队负责深化设计,“捷通机电项目预制化基地”的合作单位负责生产加工,现场组装。


2)风管预制化生产线的选择与生产


由捷通自有的物流加工中心对通风管道加工生产线加工。


3)金属半成品预制化生产线的选择与生产


母线槽与配电柜连接铜排、接地扁钢成品弯头、机电设备型钢基架等金属半成品加工件由捷通工艺团队负责深化设计,捷通北京合作库房机加工生产线负责加工。


4)组装式成品生产线


母线槽直线段、弯头、插接件;冷热通道封闭,强弱电桥架,成品支吊架等由捷通BIM团队、工艺团队、供应商团队共同设计,供应商提供成品,现场组装。


4、预制化加工流程


1)下料


相贯线切割:


由3D模型数据直接导入相贯线切割数据,所有管道采用相贯线切割下料,保证下料精准。


2)组对


所有法兰及管道构件全部采用高精度法兰对接平台进行精准预制。


3)工厂焊接


管道构件全部采用氩保连续环缝自动焊接。


4)防腐


管道喷砂除锈、管道外刷漆。


5)编码、标识


通过二维码标识可以进行物料追踪


6)下料包装


包装必须符合运输、现场存放、搬运吊装的成品保护要求。


7)运输管理


运输车辆的选择要根据预制化产品的规格进行匹配,上下车应采用合理的装卸工具。


其余按照常规运输规范进行。


5、现场装配


● 现场装配必须是机械化、专业化。


● 现场装配施工按照机电安装工程要求进行,满足相关施工验收规范。


● 通过二维码扫描,确定管段位置。


6、打压检测验收


其余相关子项,按照工程正常流程进行即可。


关于申报单位


大连金融服务产业园有限公司


大连金融服务产业园有限公司是天港科技集团基于大数据产业布局,整合IT业务和数据中心运营业务,面向全国布局数据中心运营、云服务、数据运营、IT运维等服务业务而设立的高科技企业,致力于推动传统行业数字化转型升级和数字经济发展。公司注册资金1.2亿元,拥有员工500多人。大连金融服务产业园有限公司二十多年来,公司致力于为企业级客户提供IT管理服务, 依托自营的多座T3+高等级数据中心,业务范围横向覆盖数据中心资源租赁、数据中心运维管理、数据挖掘及交易等服务,纵向贯穿基础架构管理平台、自动化运维、运维可视化、运维大数据分析、数据挖掘与交易等创新技术与服务。


捷通智慧科技股份有限公司


捷通智慧科技股份有限公司(以下简称“捷通”)成立于1994年,注册资金3.08亿元,是中国领先的绿色智慧数据中心全生命周期解决方案提供商,服务于人工智能、云计算、大数据、物联网等各种新兴智慧科技产业,为客户提供数据中心、指挥中心、洁净工程等高端、智慧、专业的工程建设服务。二十六年来,捷通致力于建设和运营安全可靠、让客户满意的数据中心基础设施,涉及行业包括金融、互联网、交通、能源、通信等全球及国内500强企业以及政府、教育机构等,累计承建项目逾2000个,服务客户逾1000家。目前,公司拥有超过500名员工,业务遍及中国大陆所有省市及港澳地区,年营业额逾20亿元。