著手開發模組化建築工法於超大規模資料中心

NTT Facilities(總公司:東京都港區，代表取締役社長 川口 晉，以下稱 NTT Facilities)已著手開發一種新的建築工法，透過將建築物與設備模組化，並在工廠生產零件後於現場組裝，以大幅縮短資料中心申請、設計與建置所需的時間(預製化)。透過標準化從設計到建置的流程，可將超大規模資料中心(數十至數百 MW 等級)的申請、設計到施工時間，較以往縮短最多約 50%。*1

圖 1:資料中心模型「Hyper Ready ModuleTM」概念圖

概要

近年來，隨著生成式 AI 的普及與 ICT 服務的進步，資料中心的需求正快速擴大。然而，日本國內的資料中心建置，從設計開始到竣工往往需要 3 至 4 年的時間，設計與建置期間的長期化已成為一大課題。

其原因包括，除了需符合日本特有的地震風險建築基準法規定的各項手續與地方自治體條例外，還有營建業人力短缺等問題。此外，近期 IT 伺服器性能的提升突飛猛進，在設計到竣工的期間內，伺服器規格可能已大幅變更，導致資料中心設計規格變更或需重新審視的情況頻繁發生，這也是其中一個原因。

為應對這些課題,NTT Facilities 已著手開發資料中心模型(Hyper Ready ModuleTM)(*2),將建築結構到整體設備盡可能模組化，並在工廠生產零件後於現場組裝(預製化)。在此模型下，透過標準化從設計到建置的所有流程，預計可實現超大規模資料中心，將申請與設計期間縮短至 1 年，建置工期縮短至 1 年，使整體專案期間約為 2 年。*1

圖 2:「Hyper Ready ModuleTM」標準模型示意圖

為縮短設計與工期所做的主要措施

1.建築模組化(採用系統建築工法)

為縮短設計與建置工期,NTT Facilities 已與日鐵工程(總公司:東京都品川區，代表取締役社長 石倭 行人，以下稱 日鐵工程)簽訂基本協議書，開始研擬透過系統建築工法實現模組化資料中心的標準化與縮短工期。

在此模型下，將構成建築物的五個主要構件(基礎、擋土牆、鋼骨、外牆、屋頂)模組化，並在工廠預先生產，以縮短工期。此外，將主要的空調與電力設備配置於室外，使建築物低層化(約 1 至 2 層樓)並減輕重量，在維持建築物部分高耐震結構的同時，使主要設備具備制震功能，並對 IT 伺服器所在的資料處理區樓板採用隔震(樓板隔震)的免震制震混合結構。在維持相當於隔震建築物的 BCP(事業持續計畫)性能的同時，不使整體建築物採用隔震結構，可縮短或省略結構審查與大臣認證等各項申請期間，以及隔震與基礎工程所需的時間，進而實現 1 年申請設計期間與 1 年建置工期的短工期目標。

圖 3:透過免震制震混合結構縮短工期

2.設備模組化

隨著近年 IT 伺服器性能提升與高發熱化，空調冷卻水管、電力配線匯流排槽、配線架等管線與配線量增加且重量加劇。在傳統從上層樓板懸吊支撐的工法中，特別是在樓層高度較高的資料中心，耐震性與施工性方面的課題已日益顯現。

為應對這些課題，本模型除了主要結構部分(主框架)外，還預先建置了設備耐震用副框架(支撐管線與配線的框架，俗稱「葡萄藤」),並採用 DfMA(*3)工法，將空調配管與電力配線在工廠預製成單元後於現場組裝。透過使用升降機盡量減少高處作業，推動設備工程的預製化，以提高效率。此外，透過將電源設備單元化(貨櫃化 PTU)(*4),實現設備工程整體工期的縮短。

圖 4:設備耐震用副框架與空調配管及電力配線的單元化(採用 DfMA 工法)

3.不停歇 IT 服務的韌性設計(PML 低於 10% × 停機時間最小化)*5

本模型旨在確保對地震風險的高度可靠性，並致力於韌性設計。具體而言，以日本資料中心協會(JDCC)制定的最高標準「Tier 4」相當的 PML(預估最大損失)評估標準(地震風險評估標準)為基礎，為抑制地震發生時對設備的影響並維持資料中心功能，採用了以下對策:

透過設備耐震用副框架(葡萄藤)的制震化提升抵抗力(圖 5-1)(參考:專利第 6216552 號)*6

在建築主體與電力、機械設備安裝架的連接處導入制震材料，提升設備的耐震性(圖 5-2)

透過資料處理區樓板隔震應用確保 IT 伺服器部分的耐震性(圖 5-3)

導入結構及設備的監測系統

圖 5:免震制震混合結構示意圖

未來計畫

今後，將以此模型為基礎，朝實現「超大規模資料中心模組化(Hyper Ready ModuleTM)」的短工期目標邁進，並與資料中心營運商及相關機構合作推進具體化，預計於 2028 年度實現。

NTT Facilities 將從多個角度，如應對資料中心高發熱、高密度化、實現碳中和、與地區和諧共存等，提出理想的資料中心願景，並透過從設計、建置到空調、電力設備的銷售與維護(*7)的一貫性服務，在支援 ICT 服務的同時，致力於實現地區循環型社會，並挑戰永續未來的創造，做出貢獻。

註釋與術語說明

*1 此為基於適用本公司標準設計、透過設計施工一體化合約早期開工、以及 LLE(特高壓受電變電設備等長交期物品)能在不影響工程進度的時機點交貨等前提條件，實際工期可能因這些前提條件、市場動向、建築條件等而有所變動。

*2 「Hyper Ready ModuleTM」為 NTT Facilities 公司正在申請商標註冊中。

*3 DfMA 工法:Design for Manufacture and Assembly 的縮寫。基於「易於組裝的產品設計可使零件數量最小化」的理念，旨在降低成本、最小化零件數量並縮短交期的方法論。

*4 貨櫃 PTU:將變壓器、主配電盤、UPS 等整合於貨櫃內的電源單元(Power Train Unit)。由於可在工廠預先建置，因此可縮短現場的安裝時間。

*5 PML:透過直接損失額除以再調達額計算出的比率(%)。在 JDCC 制定的資料中心設施標準中，若以 PML 評估地震風險的安全性,Tier 4(最高標準)的基準值為 PML 低於 10%。

停機時間:指地震發生後，從開始修復作業前所需的時間(復原力)與修復作業所需的時間(抵抗力)的總和。評估方式包含因生命線、設備或營運機制造成的間接損失，以及該建築物所產生的年收益等，從硬體與軟體兩方面進行評估。再加上因地震損害修復成本所造成的直接損失，進行韌性性能評估。(參考:日本建築學會，建築物的韌性與 BCP 水準指標研討特別調查委員會報告書,2020 年 3 月)

*6 NTT Facilities 公司專利註冊(2017 年 9 月 29 日)使用黏彈性體的振動抑制懸吊結構

*7 資料中心的維護業務將由 NTT Anode Energy 公司負責。