數據中心集裝箱模塊室內搬運空間的研究

李曉紅

中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

進入新世紀以來，隨著全社會信息化的迅速發展，數據中心的發展態勢空前迅猛。近年來，國內數據中心市場以每年約30%的幅度增長，2020 年國家明確“新基建”發展戰略，對數據中心的建設與發展更是形成了國家層面的推動，帶動供給側尋求更多的建設提速方法，數據中心模塊化建設思路加速演進。

數據中心模塊化既可以是機柜模塊、配電模塊、制冷模塊等單一功能的模塊，也可以是將傳統機房的機柜、空調、消防、布線、配電、監控、照明等部分或全部功能組成一個多功能集成的模塊。模塊化建設充分利用標準設計和生產優勢，實現快速部署，不僅降低建設成本，更突出的是能夠大幅縮短數據中心建設周期。

集裝箱模塊、微模塊是目前數據中心模塊化建設的典型模式。眾多國際公司Google（圖1）、微軟（圖2）等和國內公司華為（圖3）、騰訊、電信運營商、IT 服務商等在此方面不斷創新實踐。本文對應《模塊化組合式機房設計規范》中的空間尺寸數據，重點闡述集裝箱模塊搬運設備的選用和搬運空間的研究。

圖1 Google 集裝箱數據中心（兩層-鋼架式）

圖2 微軟集裝箱數據中心（兩層-堆垛式）

1 集裝箱模塊室內搬運的特點

集裝箱模塊，其顯著特點就是其外殼使用標準貨運集裝箱（20 英尺或40 英尺）改良而成。它充分利用集裝箱成熟的貨運方式、模塊化結構、大批量生產、低成本運輸等現代工業的特征。而且其空間也很適合IT 機柜、UPS、空調機柜及走線等的布放。

集裝箱模塊外殼是一個整體、不適于拆卸再拼裝。其外殼尺寸較大，在應用于建筑物內時，其搬運所需經過的通道和門的寬度、高度均不同于傳統數據中心的設計標準要求。集裝箱搬運還有一個特征是其轉彎（主機房內布置宜≤30°）所需空間很大，為充分利用室內空間，提高機房利用率，設計階段需避免這個不利因素，即集裝箱模塊在室內搬運中不需大角度轉彎也能方便搬運和裝卸的流線。

這里需要說明一點，集裝箱模塊數據中心設置于建筑物內時，其適用于單層大跨建筑，集裝箱可單層設置也可雙層堆疊設置，所通過的門宜靠外墻，不宜設置搬運內走道。這樣才能既經濟合理，又能充分發揮其快速部署的市場適應優勢。

下圖為華為某一款集裝箱模塊內部示意圖（圖3）。

圖3 華為某集裝箱模塊內部示意圖

2 適用于集裝箱模塊搬運的設備選擇與分析

通過對使用集裝箱最多的港口、碼頭、鐵路、公路貨運站搬運設備的收集、調研和分析，不同的搬運設備其作用各不相同，比如適用不同的場所、不同的運輸距離、不同的碼垛層數等等。通過對其中體型相對較的集裝箱搬運設備分析，不同搬運設備的適用場景歸納如表1 所示，搬運設備式樣如圖4 所示。

圖4 常見集裝箱搬運設備式樣

表1 不同集裝箱搬運設備的適用場景

2.1 集裝箱叉車

圖5 叉車產品外觀尺寸圖

圖6 叉車搬運放置集裝箱實景圖

表2 叉車特征數據表

對以上特性數據分析，當選擇叉車作為數據中心集裝箱模塊搬運的設備時，搬運所經過的門、裝卸通道、主機房凈高尺寸取決于叉車自身長寬高、集裝箱長寬高、叉車運輸中的抬高、高度方向富裕量、寬度方向側身過人及寬度方向富裕量等。其中裝卸通道寬度需重點考慮箱體寬度、叉車轉向寬度，室內搬運裝卸中箱體不轉向，長向進出，短向借助叉車或人力平移調整到位。機房門、裝卸通道、主機房凈高尺寸如表3所示。

表3 機房門、裝卸通道、主機房凈高尺寸（適用于集裝箱叉車搬運設備）

2.2 集裝箱自裝自卸車（車側裝卸方式）

集裝箱自裝自卸車組由集裝箱牽引車、集裝箱半掛車和裝卸機構組成。集裝箱自裝自卸車組可以在沒有其他裝卸機械的條件下，自行完成集裝箱的裝卸和運輸，適用于集裝箱運量，沒有起重裝卸設備的場所，適應于中短途“門到門”運輸。具有自重大、運輸方便、裝卸成本低的特點。集裝箱自裝自卸車產品尺寸圖（圖7、圖9）、搬運實景圖（圖8、圖10）、特征數據表（表4）分別如下。

圖7 集裝箱自裝自卸車外觀尺寸圖

圖8 集裝箱自裝自卸車搬運實景圖

圖9 集裝箱自裝自卸車外觀尺寸圖

圖10 集裝箱自裝自卸車搬運實景圖

表4 集裝箱自裝自卸車特征數據表

對以上特性數據分析，當選擇集裝箱自裝自卸車作為數據中心集裝箱模塊搬運的設備時，搬運所經過的門、裝卸通道、主機房凈高尺寸取決于自裝自卸車的寬高、自裝自卸車起升高度、高度方向富裕量、裝卸載擺幅寬度、寬度方向單邊過人及寬度方向富裕量等。其中裝卸通道寬度相對較，因其集裝箱模塊的卸載可以最大化靠近設計定位。機房門、裝卸通道、主機房凈高尺寸如表5 所示。

表5 機房門、裝卸通道、主機房凈高尺寸（適用于集裝箱自裝自卸車搬運設備）

2.3 集裝箱跨運車

集裝箱跨運車是用于集裝箱碼頭前沿和庫場之間短途水平搬運和堆碼集裝箱的專用機械。它以門形車架跨在集裝箱上，由裝有集裝箱吊具的液壓升降系統吊起集裝箱，進行搬運堆碼。具有自重輕、成本低、靈活性、可拆裝、場地空間利用率高、無線遙控器操作簡單的特點。集裝箱跨運車產品尺寸圖（圖11）、搬運實景圖（圖12）、特征數據表（表6）分別如下。

圖11 集裝箱跨運車外觀尺寸圖

圖12 集裝箱跨運車搬運實景圖

表6 集裝箱跨運車特征數據表

對以上特性數據分析，當選擇集裝箱跨運車作為數據中心集裝箱模塊搬運的設備時，搬運所經過的門、裝卸通道、主機房凈高尺寸取決于跨運車自身寬高、跨運車運輸中的抬高、跨運車起升高度、高度方向富裕量、寬度方向單邊過人及寬度方向富裕量等。其中裝卸通道高寬主要考慮的是跨運車高寬，因集裝箱在跨運車架內，室內搬運裝卸中箱體不轉向，長向進出，短向借助叉車或人力平移調整到位。機房門、裝卸通道、主機房凈高尺寸如表7 所示。

表7 機房門、裝卸通道、主機房凈高尺寸（適用于集裝箱跨運車搬運設備）

3 結束語

綜上所述，在集裝箱模塊數據中心平面設計前，應先確定搬運集裝箱的設備，規劃好搬運流線，然后依據搬運流線確定集裝箱模塊安裝順序、主機房大門、搬運主通道、卸載區域等。室內集裝箱模塊的搬運不宜通過建筑內走道進入主機房；搬運通過的主機房門宜直接開向室外。不同搬運設備適宜的空間尺寸（同《模塊化組合式機房設計規范》中數據）歸納如表8所示。

表8 不同搬運設備對應的適宜空間尺寸表