數(shù)據(jù)中心選址的研究

文｜中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院世源科技工程有限公司 王鐵楠 王志強(qiáng)

1 數(shù)據(jù)中心發(fā)展歷史

數(shù)據(jù)中心源自計(jì)算機(jī)房，由于早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體積龐大、運(yùn)維復(fù)雜，因此需要在一個(gè)特殊的環(huán)境中運(yùn)行，需要許多電纜連接所有的組件，如標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝設(shè)備、高架地板和電纜盤(pán)等。此外，過(guò)去的計(jì)算機(jī)也需要大量的電力，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，通過(guò)專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)房和冷卻系統(tǒng)可以對(duì)散熱效果進(jìn)行較好的控制。

到了20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)市場(chǎng)一片繁榮，大量計(jì)算機(jī)部署到世界各個(gè)角落，然而隨著IT運(yùn)維變得越來(lái)越復(fù)雜，數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象越來(lái)越普遍，所有公司開(kāi)始意識(shí)到需要控制IT資源。特別是隨著90年代服務(wù)器計(jì)算模式的普及，人們開(kāi)始采用分層設(shè)計(jì)，使用廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，加上標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)，將服務(wù)器單獨(dú)放在公司的特殊房間中，于是就使用“數(shù)據(jù)中心”一詞表示特殊設(shè)計(jì)過(guò)的機(jī)房，這也是“數(shù)據(jù)中心”一詞的來(lái)歷。

在互聯(lián)網(wǎng)泡沫期間，數(shù)據(jù)中心得到了蓬勃發(fā)展，公司需要在互聯(lián)網(wǎng)上建立可以不間斷訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)站，而這要求具有快速和可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接，于是出現(xiàn)了許多互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）公司。IDC采用了大量的新技術(shù)和手段，為運(yùn)維提供了可伸縮的能力，這些做法最后成功遷移到企業(yè)的私有數(shù)據(jù)中心里。

表1 GB 50174-2008關(guān)于數(shù)據(jù)中心選址的描述

2 數(shù)據(jù)中心選址的相關(guān)因素

數(shù)據(jù)中心作為一個(gè)大型基礎(chǔ)設(shè)施，位置的重要性自然不言而喻。我國(guó)數(shù)據(jù)中心國(guó)家規(guī)范《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50174-2008）和美國(guó)TIA 942標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)機(jī)房的位置給出了詳細(xì)的要求，如表1所示。

TIA 942標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)不同分級(jí)的選址要求如表2所示。

表2

單位和企業(yè)在數(shù)據(jù)中心選址上更多考慮的是企業(yè)自身的便利性，而忽略了數(shù)據(jù)中心是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。從選址的角度看，數(shù)據(jù)中心還有以下幾個(gè)方面的因素需要考慮：地理?xiàng)l件、配套設(shè)施、成本因素、政策環(huán)境、人才資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境。

2.1 地理?xiàng)l件

在地震、臺(tái)風(fēng)、洪水多發(fā)區(qū)域不宜建設(shè)數(shù)據(jù)中心，盡量遠(yuǎn)離重大的軍事目標(biāo)和重大工程，以免成為打擊的對(duì)象，數(shù)據(jù)中心不宜建在犯罪率高發(fā)的地區(qū)，周邊不宜有大的危險(xiǎn)因素（加油站、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)、監(jiān)獄等）。IT設(shè)備受到粉塵、有害氣體、振動(dòng)沖擊、電磁場(chǎng)干擾等因素影響時(shí)，將導(dǎo)致運(yùn)算差錯(cuò)、誤動(dòng)作、機(jī)械部件磨損、縮短使用壽命，因此在機(jī)房位置選擇上，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離產(chǎn)生粉塵、有害氣體、強(qiáng)振源、強(qiáng)噪聲源等場(chǎng)所，避開(kāi)強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾。應(yīng)避免或遠(yuǎn)離無(wú)線(xiàn)電干擾源、廣播發(fā)射臺(tái)、雷達(dá)站、高壓線(xiàn)等，以防止對(duì)IT設(shè)備的干擾。數(shù)據(jù)中心內(nèi)無(wú)線(xiàn)電干擾場(chǎng)強(qiáng)，在頻率為0.15MHz～1000MHz時(shí)，不應(yīng)大于126dB；磁場(chǎng)干擾環(huán)境場(chǎng)強(qiáng)不應(yīng)大于800A/m；從節(jié)能的角度上來(lái)看，數(shù)據(jù)中心應(yīng)建立在空氣清潔度較高，常年平均氣溫較低的地區(qū)更有利于降低后期運(yùn)行費(fèi)用。

2.2 配套設(shè)施

2.2.1 電力因素

數(shù)據(jù)中心在選址的時(shí)候必須要明確當(dāng)?shù)仉娏Φ姆植紬l件以及在未來(lái)幾年內(nèi)的趨勢(shì)。如果當(dāng)?shù)赜衅渌匾墓迷O(shè)施在未來(lái)的幾年內(nèi)，電力需求大幅上漲，那么有可能使數(shù)據(jù)中心的電力得不到充足的供應(yīng)。電力的價(jià)格也是數(shù)據(jù)中心選址的關(guān)鍵，不同地區(qū)的電力價(jià)格差別很大，美國(guó)越來(lái)越多的企業(yè)選擇在電力價(jià)格低廉的北卡羅來(lái)納州建立自己的數(shù)據(jù)中心，包括Facebook、谷歌、蘋(píng)果、IBM等。我國(guó)的內(nèi)蒙、青海、黑龍江等地也充分利用電力價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)逐步吸引國(guó)內(nèi)外的相關(guān)企業(yè)進(jìn)駐該地建設(shè)數(shù)據(jù)中心。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)因素

數(shù)據(jù)中心選址另外要考慮的一個(gè)問(wèn)題就是網(wǎng)絡(luò)的接入問(wèn)題，這直接關(guān)系到數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)中心的工作性質(zhì)實(shí)際上就是對(duì)電子信息的處理、傳輸、交換、存儲(chǔ)、計(jì)算等一系列工作，它與通信的關(guān)系密不可分，其所在地區(qū)的電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該較為健全或發(fā)達(dá)。

2.2.3 物業(yè)因素

（1）建筑物要求

數(shù)據(jù)中心各功能房間荷載要求如下：

◆數(shù)據(jù)中心：10.0kN/m2；

◆電池室：16.0kN/m2；

◆冷凍機(jī)房、柴油發(fā)電機(jī)房：12.0kN/m2；

◆配件間、變電室：10.0kN/m2；

◆氣瓶間：10.0kN/m2；

◆空調(diào)機(jī)房：10.0kN/m2；

◆辦公用房： 2.5kN/m2；

◆吊掛荷載： 1.2kN/m2；

◆建筑物層高要求：主機(jī)房的凈高應(yīng)根據(jù)機(jī)柜高度及通風(fēng)要求確定，且不宜小于2.6m。

（2）供電容量要求

數(shù)據(jù)中心對(duì)電力容量的需求非常大，在選址時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮擁有建筑物多路高壓供電，以保證數(shù)據(jù)中心的用電需求。要保證數(shù)據(jù)中心的日常用電，可自行向所屬供電局申請(qǐng)成為供電局的直接用戶(hù)，即電力直供戶(hù)或高壓自管戶(hù)，可自建高壓供電系統(tǒng)等。

（3）機(jī)房位置

對(duì)于建設(shè)在多層或高層建筑物內(nèi)的數(shù)據(jù)中心，應(yīng)對(duì)設(shè)備運(yùn)輸、管線(xiàn)敷設(shè)、雷電感應(yīng)和結(jié)構(gòu)荷載等問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮和經(jīng)濟(jì)比較；采用機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)的數(shù)據(jù)中心，應(yīng)具備安裝空調(diào)室外機(jī)的建筑條件。

在多層或高層建筑物內(nèi)設(shè)電子信息系統(tǒng)機(jī)房時(shí)，有以下因素影響主機(jī)房位置的確定：

◆設(shè)備運(yùn)輸：主要是考慮為機(jī)房服務(wù)的冷凍、空調(diào)、UPS等大型設(shè)備的運(yùn)輸，運(yùn)輸線(xiàn)路應(yīng)盡量短；

◆管線(xiàn)敷設(shè)：管線(xiàn)主要有電纜和冷媒管，敷設(shè)線(xiàn)路應(yīng)盡量短；

◆雷電感應(yīng)：為減少雷擊造成的電磁感應(yīng)侵害，主機(jī)房宜選擇在建筑物低層中心部位，并盡量遠(yuǎn)離建筑物外墻結(jié)構(gòu)柱子（其柱內(nèi)鋼筋作為防雷引下線(xiàn)）；

◆結(jié)構(gòu)荷載：由于主機(jī)房的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于建筑的其他部分，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，主機(jī)房宜選擇在建筑物的低層部位。

機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)的主機(jī)與室外機(jī)在高差和距離上均有使用要求，因此在確定主機(jī)房位置時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)室外機(jī)的安裝位置。

2.2.4 其他條件

（1）數(shù)據(jù)中心應(yīng)盡量靠近永久性道路，具備較好的市政條件，便于解決水、電、通信線(xiàn)路等。

（2）數(shù)據(jù)中心附近應(yīng)無(wú)嚴(yán)重環(huán)境污染源。

（3）數(shù)據(jù)中心附近應(yīng)無(wú)產(chǎn)生較強(qiáng)震動(dòng)的設(shè)備。

（4）數(shù)據(jù)中心附近應(yīng)無(wú)較強(qiáng)電磁干擾源。

2.3 成本因素

2.3.1 土地、房屋成本

新建數(shù)據(jù)中心和改建數(shù)據(jù)中心的土地、房屋成本計(jì)算方式一樣，新建數(shù)據(jù)中心是指企業(yè)在規(guī)劃用地上，依照自身需求建設(shè)專(zhuān)用建筑物和附屬設(shè)施，建設(shè)成本如表3所示。

表3

改建數(shù)據(jù)中心是指將現(xiàn)有不符合數(shù)據(jù)中心要求的建筑物全部改建或部分改建，使其成為符合數(shù)據(jù)中心要求的建筑物，分為兩類(lèi)：

（1）使用方購(gòu)買(mǎi)需要改建的建筑物，并且按照數(shù)據(jù)中心等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行整體改造。

（2）使用方在某一建筑物內(nèi)，將選定的區(qū)域按照數(shù)據(jù)中心等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行改造。

其成本如表4所示。

表4

2.3.2 長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本分析

（1）房屋建筑物和土地成本攤銷(xiāo)或租金

自建數(shù)據(jù)中心的土地成本攤銷(xiāo)，自建或改建建筑物的成本攤銷(xiāo)及裝修費(fèi)折舊均應(yīng)計(jì)入數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。

數(shù)據(jù)中心場(chǎng)地如果采用租賃的方式，每期支付給租賃方的租金費(fèi)用應(yīng)計(jì)入數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。攤銷(xiāo)和折舊方法參見(jiàn)國(guó)家相關(guān)財(cái)務(wù)制度。

（2）設(shè)備折舊或租金

設(shè)備購(gòu)買(mǎi)成本折舊均應(yīng)計(jì)入數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。

數(shù)據(jù)中心設(shè)備如果采用租賃方式，每期支付給租賃方的租金費(fèi)用應(yīng)計(jì)入數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。攤銷(xiāo)和折舊方法參見(jiàn)國(guó)家相關(guān)財(cái)務(wù)制度。

（3）水電費(fèi)用

數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的水電費(fèi)用在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本中所占比率較大，尤其是電力費(fèi)用一般在運(yùn)營(yíng)成本中所占比率約為40%，大型或超大型數(shù)據(jù)中心的電力費(fèi)用所占比例更高，一般會(huì)達(dá)到長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本的60%左右。因此，數(shù)據(jù)中心在運(yùn)營(yíng)期間如何有效節(jié)約電力成本是數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能的關(guān)鍵所在。

（4）網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)用

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)用包括電話(huà)通信費(fèi)、互聯(lián)網(wǎng)通信費(fèi)和專(zhuān)線(xiàn)通信費(fèi)等。由于對(duì)通信線(xiàn)路帶寬需求的增加，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)通信成本呈明顯上升趨勢(shì)。

（5）管理費(fèi)用

管理費(fèi)用包括日常辦公管理費(fèi)用和人力資源成本。

數(shù)據(jù)中心日常辦公管理費(fèi)用包括交通費(fèi)、差旅費(fèi)、會(huì)議費(fèi)和辦公設(shè)備購(gòu)置費(fèi)等。

數(shù)據(jù)中心人員分為兩大類(lèi)：一類(lèi)人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心IT設(shè)施、環(huán)境的管理和維護(hù)；另一類(lèi)人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心的物業(yè)管理和維護(hù)。人力資源成本中應(yīng)包含以上所有人員的薪酬開(kāi)支等。

（6）保險(xiǎn)費(fèi)用

數(shù)據(jù)中心保險(xiǎn)費(fèi)用包括財(cái)產(chǎn)一切險(xiǎn)和公共責(zé)任險(xiǎn)，保險(xiǎn)費(fèi)率取決于投保設(shè)備的狀況和投保金額，詳細(xì)內(nèi)容可查閱保險(xiǎn)業(yè)的相關(guān)規(guī)定。

（7）維修費(fèi)用

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施日常維修保養(yǎng)費(fèi)用包含數(shù)據(jù)中心建筑物及大型機(jī)電設(shè)備的日常維修和保養(yǎng)費(fèi)用。如果配有柴油發(fā)電機(jī)，柴油費(fèi)用可一同計(jì)入。

（8）相關(guān)稅費(fèi)

相關(guān)稅費(fèi)是指數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)期間可能涉及到的各種稅費(fèi)。例如，自有數(shù)據(jù)中心應(yīng)繳納的房產(chǎn)稅和城鎮(zhèn)土地使用稅等。

（9）財(cái)務(wù)費(fèi)用

數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)期間涉及的利息凈支出、匯兌凈損失、金融機(jī)構(gòu)手續(xù)費(fèi)，以及企業(yè)籌集資金發(fā)生的其他財(cái)務(wù)費(fèi)用等。

2.4 政策環(huán)境

在數(shù)據(jù)中心選址時(shí)需要詳細(xì)地研究當(dāng)?shù)氐母鞣N政策環(huán)境，主要項(xiàng)目包括：

（1）土地政策

主要考察開(kāi)發(fā)區(qū)通過(guò)出讓、租賃等形式提供哪些優(yōu)惠條件；土地使用的期限和土地的價(jià)格；土地的補(bǔ)償費(fèi)用。

（2）稅收政策

數(shù)據(jù)中心企業(yè)所在園區(qū)享受哪些優(yōu)惠政策？以什么形式進(jìn)行優(yōu)惠？進(jìn)出口環(huán)節(jié)的增值稅有哪些優(yōu)惠政策？有無(wú)其他優(yōu)惠政策？例如城市基礎(chǔ)設(shè)施配套費(fèi)、水增容費(fèi)等是否免收？

（3）行業(yè)優(yōu)惠扶持政策

對(duì)于高新技術(shù)企業(yè)或國(guó)家政策支持項(xiàng)目，有無(wú)一定數(shù)量的貸款貼息扶持和基礎(chǔ)設(shè)施補(bǔ)助；數(shù)據(jù)中心需要增加電力擴(kuò)容，園區(qū)是否承擔(dān)電力的接入費(fèi)用；如果要進(jìn)行對(duì)物業(yè)內(nèi)容改造，是否提供改造費(fèi)用。

（4）人才政策

開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的企業(yè)引進(jìn)高級(jí)人才時(shí)，是否有引進(jìn)人才的專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)等；有無(wú)高科技人才培訓(xùn)專(zhuān)項(xiàng)基金、科研支持經(jīng)費(fèi)等；對(duì)于企業(yè)高管人才，有些生活條件方面的優(yōu)惠，如住房補(bǔ)貼等。

（5）潛在投資和合作者

了解當(dāng)?shù)叵Ｍ顿Y合作的國(guó)有企業(yè)情況，尋求合作可能性；當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)區(qū)政府的投資部門(mén)，了解其投資方向，尋求合作機(jī)會(huì)；當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的企業(yè)，特別是數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)，尋求合作機(jī)會(huì)。

2.5 人才資源

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)過(guò)程和后期運(yùn)維需要多方面高素質(zhì)人才，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心選址時(shí)應(yīng)多考慮當(dāng)?shù)氐娜瞬排涮浊闆r，主要考慮的因素有以下三點(diǎn)：

（1）高校數(shù)量。

（2）IT人員數(shù)量。

（3）其他科技教育機(jī)構(gòu)數(shù)量。

2.6 社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境

我國(guó)目前已有和在建的數(shù)據(jù)中心大部分集中在東部沿海地區(qū)，主要包括京津唐、長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)。因?yàn)闁|部幾乎具有所有發(fā)展IT產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：科技企業(yè)密布，集聚效應(yīng)明顯；人口密度大，市場(chǎng)需求旺盛；高校云集，研發(fā)人才充裕；經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，有足夠的資金支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。但隨著東部數(shù)據(jù)中心數(shù)量不斷的增加，電力資源嚴(yán)重短缺已經(jīng)成為東部地區(qū)發(fā)展數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的致命短板。

目前看來(lái)，數(shù)據(jù)中心建設(shè)有向西部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，在西部的眾多城市中，鄂爾多斯、重慶等分別在自然環(huán)境、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、政策扶持三個(gè)方面最具優(yōu)勢(shì)和代表性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)據(jù)中心的選址工作需要綜合考慮各方面的因素，好的選址理念能夠幫助企業(yè)做出正確的選址判斷，引導(dǎo)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心向著更安全、更可靠的方向發(fā)展。然而數(shù)據(jù)中心不僅對(duì)于企業(yè)意義重大，一些重要行業(yè)的數(shù)據(jù)中心，如銀行、證券、電信等，還對(duì)整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定性有著重要的意義。因此，國(guó)內(nèi)外均出臺(tái)了許多標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范數(shù)據(jù)中心的選址和建設(shè)。

1 鐘景華，朱利偉，曹播.《新一代綠色數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃與設(shè)計(jì)》.電子工業(yè)出版社

2 Douglas Alger（作者），陳實(shí)（合著者），譚立勃（合著者），陳寶國(guó)（譯者），曾少寧（譯者），蘇寶龍 （譯者）.《思科綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)與管理》.人民郵電出版社

3 顧大偉，郭建兵，黃偉.《數(shù)據(jù)中心建設(shè)與管理》.電子工業(yè)出版社