新形勢下的數(shù)據(jù)中心建設(shè)實踐

天津 周虎 張偉

數(shù)據(jù)中心圍繞基礎(chǔ)裝修、電氣系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控等重點內(nèi)容進(jìn)行建設(shè)，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保。

前期準(zhǔn)備

1.確定機房面積

本次項目實施所在單位為能源服務(wù)行業(yè)，現(xiàn)機房整體面積約80 m2，已無擴展空間，根據(jù)集團信息化總體規(guī)劃，未來5 年將逐步完成決策管理、集團管控、風(fēng)險防范、產(chǎn)業(yè)管理等應(yīng)用系統(tǒng)新建、整合、提升約20 余個，預(yù)計資源需求量將翻兩番，同時規(guī)劃建設(shè)集團級云計算平臺，經(jīng)綜合分析，擬定主機房面積150 m2。

機房面積的確定，個人認(rèn)為主要考慮如下幾個問題：

（1）當(dāng)前業(yè)務(wù)需要和規(guī)劃擴展需求，一般至少確保未來五年內(nèi)有可擴展能力；

（2）在滿足當(dāng)前的基礎(chǔ)上分階段實施，先期建設(shè)裝修裝飾、接地系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)等基礎(chǔ)性設(shè)施，后期結(jié)合實際，擴展機柜、空調(diào)等設(shè)備類設(shè)施；

（3）充分考慮原有設(shè)備的空間占用及有效利用。

2.選址和布局

（1）建筑物選址

首選確定數(shù)據(jù)中心所在位置，對建筑物周邊電力供給、通信暢通、交通便捷等諸多因素進(jìn)行考察，同時要盡可能遠(yuǎn)離產(chǎn)生粉塵、有害氣體、強噪聲源等場所，避開強電磁干擾。

（2）房間選取

房間應(yīng)避免設(shè)在建筑物的高層或地下室，以及用水設(shè)備的下層或隔壁，主要目的就是防止漏水等。

同時選取的房間凈高應(yīng)不小于3米。

如果已有建筑達(dá)不到層高要求，可適量降低機柜容量，以便適量降低機柜高度，但機房凈高不應(yīng)小于2.6m。

特別需要注意的是房梁，因為房頂?shù)蹴斠话阋↓R過梁下部，會對機房凈高有一定的影響。

（3）確定組成

本次建設(shè)結(jié)合實際需要，設(shè)置主機房、輔助區(qū)和支持區(qū)等，各區(qū)域之間設(shè)置玻璃隔離。

（4）整體布局

為加強機房內(nèi)區(qū)域間管理，按照“滿足當(dāng)前、分步建設(shè)”建設(shè)原則，本期項目采用模塊化機房設(shè)計，建設(shè)封閉冷通道2 組、市配電柜2 組、通信機柜3 個、UPS 不間斷電源2 組等，機房整體布局設(shè)計如圖1，預(yù)留封閉冷通道、UPS 電池等位置，以便擴容。

機房建設(shè)

機房建設(shè)主要包括裝修裝飾、供配電、照明、防雷等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及封閉冷通道供配電、照明、空調(diào)等模塊化建設(shè)。

（一）裝修裝飾

本項目裝修主色調(diào)以冷色調(diào)為主，裝飾材料以淺灰或白色為裝飾色，與機房內(nèi)黑色機柜、黑色服務(wù)器相協(xié)調(diào)。同時所選材料外表要為亞光，可以避免產(chǎn)生反射光、折射光、眩光等，材質(zhì)選用具備氣密性好、不吸塵不起塵、綠色環(huán)保等材料，滿足消防要求。

1.地面工程

首先必須對地面進(jìn)行較好的預(yù)處理，抹平機房地面，安裝靜電泄漏系統(tǒng)，鋪設(shè)靜電泄漏地網(wǎng)；然后作防塵、防水處理，起防潮、防霉作用。

鋪設(shè)鋼制無邊防靜電地板，尺寸為600mm×600mm，地板安裝后用亞光不銹鋼踢腳板壓邊裝飾。

2.吊頂工程

圖1 數(shù)據(jù)中心整體布局

施工前拆除原有吊頂及管線，對現(xiàn)有頂板進(jìn)行防火、防塵、防水，以及凈化處理。

本項目吊頂材質(zhì)選用600mm×600mm 方形微孔鋁合金吊頂，頂棚內(nèi)作凈化處理，在所有吊頂內(nèi)上層均刷防塵漆三遍，主要目的是提高機房潔凈度。

3.墻面工程

主機房墻柱面采用凈化彩鋼板，確保機房潔凈度、溫濕度及防靜電的要求，同時具有較高的強度，且美觀、防靜電、屏蔽、保溫、隔音效果好，并可大大縮短安裝工期。

4.門窗隔斷

對現(xiàn)有的窗戶進(jìn)行封堵，主機房門為甲級鋼質(zhì)防火防盜門，配備門禁系統(tǒng)及強力閉門器、防火鎖。

主機房和輔助區(qū)、支持區(qū)設(shè)置防火玻璃隔斷，隔斷上設(shè)置隔斷門。

防火門切記要求廠家提供質(zhì)檢中心檢驗報告，以便消防檢查。

5.機房照明

本項目建設(shè)選用600*600mm LED 格柵燈，要做到無頻閃、無眩光、流明度大,光線分布均勻,不直接照射光面，同時地板、天花板、熒光燈盤三者尺寸一致、，達(dá)到整齊美觀的效果。

封閉冷通道內(nèi)獨立安裝LED 照明系統(tǒng)。

6.隱蔽工程

要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，隱蔽部分材料要采取以下措施：

（1）地面做防潮、防火及保溫處理；

（2）非阻燃材料必須涂刷防火涂料；

（3）所有隱蔽用材必須符合機房用材性能指標(biāo)，做到不起塵、阻燃、絕燃、不會產(chǎn)生靜電、牢固耐用并無病蟲害發(fā)生；

（4）機房區(qū)頂面、地面在施工前需做防塵防靜電涂料處理；

（5）各種涂料須符合環(huán)保要求；

（6）門、墻壁、頂棚、地（樓）面的構(gòu)造和施工縫隙，均應(yīng)采取可靠的密閉措施，做好防鼠密封處理。

7.綠色要求

現(xiàn)代機房建設(shè)必須強調(diào)綠色概念，堅持環(huán)保無污染的可持續(xù)理念。

平面規(guī)劃上注意不要追求超大、超寬、超高；選材上必須選用綠色環(huán)保產(chǎn)品；用材上不追求奢華、高價,選擇與投資規(guī)模和使用功能相匹配材料。

（二）接地系統(tǒng)

機房接地系統(tǒng)是綜合性信息處理工程,接地系統(tǒng)是否良好是衡量機房建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵性問題之一。

機房一般具有四種接地方式:交流工作地、安全保護(hù)地、直流工作地和防雷保護(hù)地。

在機房接地時應(yīng)注意3點:1.信號系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)不應(yīng)使用共地回路;2.靈敏電路的接地應(yīng)各自隔離或屏蔽,以防止地回路和靜電感應(yīng)而產(chǎn)生干擾；3.機房接地宜采用綜合接地方案,綜合接地電阻應(yīng)小于1Ω。

（三）防雷系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心注重供電持續(xù)性，因此不能忽視機房防雷，主要是防感應(yīng)雷引起的雷電浪涌和其他原因引起的過電壓。

因本項目從地下低壓配電室到四樓機房距離較長，所以整套電源系統(tǒng)設(shè)計了三級防雷器：

第一級SPD 避雷器安裝在地下低壓配電柜內(nèi)；

第二級安裝在機房支持區(qū)配電柜；

第三級安裝在列間機柜精密配電柜，構(gòu)成多級電源防雷，解決SPD 上的殘壓和電纜感應(yīng)電壓的問題，可有效地對電源系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。

（四）配電系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心的負(fù)載主要用于服務(wù)器、交換機、安全產(chǎn)品等,任何電力系統(tǒng)事故都可能造成不可估量的損失,因此供配電建設(shè)力求安全、穩(wěn)定、可靠,且具有可擴展性。

機房支持區(qū)設(shè)置市電總配電柜和輸入輸出柜，供動力、照明、輔助用電、UPS 等用電控制。對服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、服務(wù)器外設(shè)及機房監(jiān)控系統(tǒng)等主設(shè)備采用UPS 供電，空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等輔助設(shè)備由市電直接供電，一是確保主設(shè)備供電的穩(wěn)定性和可靠性，二是最大化利用UPS 電能，以防斷電情況下提高UPS 供電續(xù)航能力。

封閉冷通道各設(shè)置精密配電柜，與封閉冷通道匹配，每個配電柜要獨立雙路電纜供電，三相五線制供電，內(nèi)裝空氣開關(guān)，供相應(yīng)封閉冷通道內(nèi)動力、照明、輔助用電等用電控制。

封閉冷通道內(nèi)每個機柜垂直安裝2 個20 口PDU，分別接到列頭精密配電柜三相電的每一項，分別設(shè)置空氣開關(guān)控制，提高供電可控性和穩(wěn)定性。

值得注意的是UPS 系統(tǒng)要具備智能休眠模式，并設(shè)置輪休時間，以便休眠輪換，以節(jié)省能耗，真正實現(xiàn)綠色節(jié)能，同時提高系統(tǒng)綜合使用壽命。

（五）空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)

1.機房精密空調(diào)系統(tǒng)是保證良好機房環(huán)境的關(guān)鍵設(shè)備,應(yīng)采用恒溫、恒濕精密空調(diào)系統(tǒng)，確保機房設(shè)備能夠連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運行,維持機房內(nèi)恒溫恒濕狀態(tài)。

本項目每個封閉冷通道配備4 組列間空調(diào)，充分適配封閉冷通道微模塊構(gòu)架，利于氣流循環(huán)，并確保冗余，避免空調(diào)設(shè)備故障，導(dǎo)致溫度持續(xù)上升，造成停機、宕機、丟失數(shù)據(jù)等不可逆轉(zhuǎn)的損失。

同時列間空調(diào)具備以下優(yōu)勢：

（1）貼近熱源制冷：采用“前送風(fēng)、后回風(fēng)”的水平送風(fēng)模式，與服務(wù)器機柜并排安裝，貼近服務(wù)器機柜熱源，縮短氣流循環(huán)路徑，在最近的距離內(nèi)對熱負(fù)載進(jìn)行制冷散熱，降低氣流循環(huán)的能量消耗；

（2）溫濕度控制精確：機組除具備制冷及除濕系統(tǒng)外，配置加熱和加濕功能組件，確保在各種工況下，機組均能對循環(huán)氣流進(jìn)行制冷、除濕、加熱、加濕處理，對機房環(huán)境和循環(huán)氣流進(jìn)行精確控制；

（3）機組具有熱備份和輪值功能，提供N+X 冗余，本項目運行時采用“2+2”熱備和輪值，確保2 臺列間空調(diào)處于運行狀態(tài)，提升可靠性。

2.機房新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)加裝防火閥，并能與消防系統(tǒng)聯(lián)動,一旦發(fā)生火災(zāi),能自動切斷新風(fēng)進(jìn)入；有效滅火后，要進(jìn)行空氣交換，排出滅火氣體，提供足夠的新鮮空氣，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

（六）消防與安全

消防設(shè)計以對人員和設(shè)備均不造成傷害為主要原則,同時要與電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動，主要包括消防自動報警、七氟丙烷氣體滅火等。

1.自動報警系統(tǒng)

自動報警系統(tǒng)要科學(xué)的安裝探測器、聲光報警器，感煙、感溫探測器要圍繞配電、UPS、機柜等重要區(qū)域。

2.七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)

滅火系統(tǒng)要選擇取得消防3C 認(rèn)證的廠家和產(chǎn)品，本項目采用無管網(wǎng)七氟丙烷滅火系統(tǒng)，設(shè)置自動控制、手動控制、機械應(yīng)急操作等3 種控制方式，方便選取最合理的措施，釋放滅火劑實施滅火。

3.封閉冷通道消防安全

封閉冷通道內(nèi)部走道上方安裝模塊化可翻轉(zhuǎn)活動天窗，通過電磁鎖觸發(fā)裝置翻轉(zhuǎn)。當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)接收到消防報警信號時，自重力式活動天窗自動打開，允許消防氣體進(jìn)入到冷通道內(nèi)部完成滅火功能。

4.其他安全措施

（1）防護(hù)區(qū)內(nèi)工作層和地板下均要設(shè)置感煙、感溫探測器；

（2）機房內(nèi)要設(shè)置聲光報警器，機房各出入口上方要設(shè)置放氣指示燈和消防警鈴。

（3）機房主要出入口一側(cè)設(shè)置緊急啟停按鈕；

（4）防護(hù)區(qū)的防火門要設(shè)置為向外開啟，并加裝閉門器；

（5）防護(hù)區(qū)應(yīng)設(shè)有人員疏散走道與出門，在疏散走道與出口處，要設(shè)火災(zāi)事故照明和疏散指示標(biāo)志；

（6）數(shù)據(jù)中心內(nèi)要配備專用的空氣呼吸器，并放置在指定位置。

（七）智能化系統(tǒng)

本項目監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模不大,能夠24 小時監(jiān)視并記錄機房內(nèi)、冷通道內(nèi)發(fā)生的任何事件即可。

1.智能門禁：采用雙門禁，即出入口門禁和封閉冷通道門禁；冷通道兩端設(shè)計安裝電動平移雙開門，配置門禁系統(tǒng)。雙門襟便于靈活、方便地限定進(jìn)入機房的人員、時間、權(quán)限、活動區(qū)域,防止人為因素造成的破壞,保證機房的安全。

2.漏水檢測：為及時發(fā)現(xiàn)機房頂棚屋面、機房地面由于上下水管道堵塞造成漏水、空調(diào)系統(tǒng)排水管損壞漏水、空調(diào)系統(tǒng)保溫不好形成冷凝水等，對水害重點位置，敷設(shè)區(qū)域式泄漏檢測感應(yīng)繩，對液體泄漏情況進(jìn)行檢測，監(jiān)測報警。

3.配電監(jiān)測：一是對配電柜主回路的三相電量參數(shù)、電能消耗等實時監(jiān)測，確保市電穩(wěn)定輸入；二是實時監(jiān)測UPS 輸入輸出電壓、輸出電流、輸出有功功率、負(fù)載、輸入輸出頻率、電池電壓、工作狀態(tài)等；三是實時監(jiān)測配電開關(guān)的通斷狀態(tài)，確保供電回路出現(xiàn)跳閘后，能夠準(zhǔn)確及時處理，使機房內(nèi)供電系統(tǒng)保持暢通穩(wěn)定。

4.環(huán)境監(jiān)測：數(shù)據(jù)中心內(nèi)安裝數(shù)字型溫濕度傳感器，實時監(jiān)測重點區(qū)域溫度分布情況，并實時監(jiān)測、控制精密空調(diào)工作參數(shù)、運行狀態(tài)，聯(lián)動調(diào)整精密空調(diào)送風(fēng)溫度和調(diào)整送風(fēng)量，以達(dá)到有效制冷。

5.視頻監(jiān)測：數(shù)據(jù)中心內(nèi)重點區(qū)域布設(shè)視頻攝像頭，全方位、實時監(jiān)測機房內(nèi)人員出入等情況，并提供錄像資料查詢功能。

同時為確保監(jiān)測報警信息及時告知機房管理人員，對接集團短信平臺，一旦發(fā)生溫度超限、空調(diào)啟停等關(guān)鍵信息，通過短信及時告知，以便快速響應(yīng)、處理。