設(shè)計(jì)新型數(shù)據(jù)中心——回顧超級數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)歷程
本文作者Scott Kuehn是H+L Architecture的合伙人,H+L Architecture是一家建筑、景觀和室內(nèi)設(shè)計(jì)公司,有80多名員工,在丹佛和科羅拉多設(shè)有辦事處,公司專門從事科學(xué)、技術(shù)、醫(yī)療保健和教育項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。
美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)懷俄明超級計(jì)算中心(Wyoming Supercomputing Center,NWSC)建設(shè)項(xiàng)目決定由H+L Architecture設(shè)計(jì)解決方案,由于這個(gè)項(xiàng)目的特殊性需求,設(shè)計(jì)人員不得不放棄許多數(shù)據(jù)中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)而尋求新的解決方法,希望建成一個(gè)與眾不同的設(shè)施,除了H+L Architecture外,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還包括桑德斯建設(shè)(Saunders Construction),加利福尼亞數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)集團(tuán)(California Data Center Design Group),RMH集團(tuán),Rumsey工程公司和馬丁/馬丁咨詢(Martin/Martin Consulting)工程公司。
用于關(guān)鍵研究,計(jì)算能力驚人
全球氣候變化問題的討論比以往任何時(shí)候都激烈,作為氣候變化問題的研究機(jī)構(gòu),NCAR現(xiàn)在新建數(shù)據(jù)中心顯得有點(diǎn)不合時(shí)宜,因?yàn)閿?shù)據(jù)中心本身就是碳排放大戶,但該數(shù)據(jù)中心將用于天氣和氣候的詳細(xì)研究,研究結(jié)果將為決策者應(yīng)對全球變暖提供關(guān)鍵的決策依據(jù)。
除了解開天氣和氣候的秘密外,這個(gè)面積約15.3萬平方英尺的數(shù)據(jù)中心將有助于解答一大堆大氣和地球科學(xué)問題,其存儲(chǔ)設(shè)備將保存***的歷史氣候記錄。NWSC將會(huì)在2.4萬平方英尺的區(qū)域內(nèi)安裝10多萬顆處理器,其計(jì)算能力是目前NCAR計(jì)算設(shè)備的20多倍。
解決項(xiàng)目挑戰(zhàn)
NWSC項(xiàng)目的***個(gè)挑戰(zhàn)是項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員來自多家機(jī)構(gòu)和公司,包括美國大氣研究大學(xué)協(xié)會(huì),懷俄明大學(xué),懷俄明州政府,Cheyenne LEADS,懷俄明貿(mào)易委員會(huì),國家自然科學(xué)基金會(huì),Cheyenne照明,燃?xì)夂碗娏?,需做好多方的協(xié)調(diào)工作。
除了需要做好多方協(xié)調(diào)外,必須提供一個(gè)能長期運(yùn)行的解決方案,至少要能為客戶服務(wù)40年。H+L為每個(gè)問題研究了各種可能的解決方法,從電池類型到特殊的發(fā)電機(jī),再到如何更好地遵守國防部頒發(fā)的指導(dǎo)方針。
從數(shù)據(jù)中心規(guī)模來講,雖然這個(gè)數(shù)據(jù)中心只能算是小到中型,但它需要替換和更新的計(jì)算機(jī)設(shè)備是高于常規(guī)的,它將會(huì)連續(xù)不斷地使用世界上最快,***進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),和其它很少更新設(shè)備的數(shù)據(jù)中心不一樣,平均每3年NWSC的計(jì)算機(jī)設(shè)備就會(huì)全部更新一次,舊設(shè)備將會(huì)全部被淘汰。
為未來發(fā)展做好規(guī)劃
在NWSC的設(shè)計(jì)中,另一個(gè)關(guān)鍵的問題是如何更好地順應(yīng)未來的發(fā)展,NCAR為超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供了一個(gè)開放競爭的采購流程,很難預(yù)測將會(huì)使用什么類型的計(jì)算機(jī),最近幾年計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化,下一代計(jì)算機(jī)相對會(huì)更穩(wěn)定,未來先進(jìn)的技術(shù)可能會(huì)產(chǎn)生許多不同的系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員不可能預(yù)知要給這些未來的系統(tǒng)預(yù)留什么樣的空間,但無論如何,要為將來的發(fā)展做好長遠(yuǎn)規(guī)劃。
NWSC總共有1.2萬平方英尺的高架地板,H+L的總規(guī)劃是這個(gè)數(shù)字的兩倍,整個(gè)建筑將采用模塊化設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)良好的擴(kuò)展性和升級,能適應(yīng)未來各種變化。對大多數(shù)數(shù)據(jù)中心而言,使用空氣制冷系統(tǒng)是***,最經(jīng)濟(jì)的解決方案,但NWSC需要兩種制冷系統(tǒng),一個(gè)是空氣制冷,另一個(gè)是水冷,在這個(gè)項(xiàng)目中,和大多數(shù)數(shù)據(jù)中心一樣,設(shè)備制冷是一個(gè)重要的問題,很明顯,運(yùn)轉(zhuǎn)越快的計(jì)算機(jī),其產(chǎn)生的熱量也越多。H+L為NWSC設(shè)計(jì)的解決方案還包括了使用風(fēng)電,因?yàn)閼讯砻髦莸腍appy Jack風(fēng)力發(fā)電公司和該數(shù)據(jù)中心距離很近,此外,懷俄明還有大量未開發(fā)的電力,因此電力供應(yīng)在未來不會(huì)成為瓶頸。
加入綠色設(shè)計(jì)元素:LEED金獎(jiǎng)
H+L為NWSC做的設(shè)計(jì)是可持續(xù)發(fā)展的,整個(gè)建筑都符合LEED的金色認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),它具有實(shí)時(shí)監(jiān)控能源消耗和電源使用效率(PUE)的能力,PUE是綠色電網(wǎng)協(xié)會(huì)的度量標(biāo)準(zhǔn),NWSC的PUE值是非常低的,因?yàn)樗褂昧似评浼夹g(shù),在懷俄明的氣候環(huán)境中,這項(xiàng)技術(shù)工作得很好。
NWSC每年需要補(bǔ)充制冷的時(shí)間低于200小時(shí),大部分時(shí)間,整個(gè)建筑都使用戶外的空氣實(shí)現(xiàn)汽化制冷,與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心比較,光這一項(xiàng)制冷技術(shù)就可以讓NWSC每年減少80%的能源消耗。H+L的設(shè)計(jì)方案中還提到了利用服務(wù)器產(chǎn)生的熱量為辦公室供暖或融化路面上的冰,此外,室內(nèi)采光的設(shè)計(jì)也很到位,白天基本上就不用打開照明設(shè)備了,光這一項(xiàng)設(shè)計(jì)也可為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一筆不菲的電費(fèi)開支。
讓來訪者者和內(nèi)部員工都感覺很溫馨
大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都會(huì)拒絕來訪者,但NWSC不一樣,不管是長期職守的工作人員,還是偶爾到來的參觀者,都會(huì)感到很舒適,NCAR專門有一個(gè)來訪者中心,在這里可以看到整個(gè)數(shù)據(jù)中心的全貌,并希望普通大眾能來這里參觀和學(xué)習(xí),在校學(xué)生可以在這里看到21世紀(jì)***進(jìn)的科學(xué)技術(shù),并有機(jī)會(huì)和自己的科學(xué)偶像親密接觸。NWSC將會(huì)和懷俄明州大學(xué)建立伙伴關(guān)系,開設(shè)相關(guān)課程,另外還有71個(gè)成員大學(xué),17個(gè)附屬機(jī)構(gòu)和16個(gè)國際附屬機(jī)構(gòu)受益。
除了為來訪者提供友好的設(shè)計(jì)元素外,長期呆在這里的工作人員所處的空間也很舒服,能沐浴到自然陽光,能呼吸到戶外清新的空氣,還有一個(gè)2900平方英尺的內(nèi)部庭院,里面有草和各種植物,還有長凳,員工可以在工作之余來這里放松放松。
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