數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)的探討

朱和泉

南京東大智能化系統(tǒng)有限公司 江蘇南京 210042

數(shù)據(jù)中心機(jī)房應(yīng)根據(jù)建筑防火規(guī)范、《數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017）等規(guī)范的各項(xiàng)要求設(shè)計(jì)，一般機(jī)房根據(jù)業(yè)主的各項(xiàng)功能需求，把機(jī)房平面劃分為主機(jī)房工作區(qū)、輔助工作區(qū)、支持工作區(qū)、管理工作區(qū)等區(qū)域。機(jī)房的管理要求、使用性質(zhì)、重要性等功能要求確定所屬機(jī)房級(jí)別，采用A類或B類機(jī)房進(jìn)行設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)采用一體化集成、微模塊化理念，具體設(shè)計(jì)從機(jī)房裝修工程、供配電系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)（精密空調(diào)制冷系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)）、機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、弱電綜合布線系統(tǒng)、消防報(bào)警氣體滅火系統(tǒng)、微模塊化封閉冷通道機(jī)柜等系統(tǒng)。

1 機(jī)房裝修工程

機(jī)房裝修是機(jī)房建設(shè)的具體實(shí)現(xiàn)，是至關(guān)重要的一環(huán)。因機(jī)房?jī)?nèi)放置種類復(fù)雜、對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求高的電子設(shè)備和機(jī)電設(shè)備，故在裝飾材料選用方面應(yīng)滿足技術(shù)要求為原則，同時(shí)也應(yīng)具有易保潔、防塵、防火、防潮、防水、防靜電、抗干擾等特性，使裝飾完成后的整體機(jī)房達(dá)到色調(diào)柔和、通透寬敞、不壓抑、舒適，具有現(xiàn)代化的裝飾水平和視覺美感效果。機(jī)房裝修包括頂面、墻面、門窗、地面、承重處理等分項(xiàng)工程。

1.1 頂面設(shè)計(jì)

機(jī)房頂部采用防塵+橡塑保溫處理；吊頂用微孔吸音鋁板。

1.2 墻面設(shè)計(jì)

實(shí)墻墻面和立柱設(shè)計(jì)統(tǒng)一設(shè)置為墻面涂刷防塵漆（保證墻面平整），安裝輕鋼龍骨支架和防火板基層，外部安裝彩鋼板。

1.3 地面設(shè)計(jì)

地面找平、刷涂防塵漆+橡塑保溫處理+安裝防靜電活動(dòng)地板。機(jī)房空調(diào)下部地面做防水圍堰，并安裝泄水管路，確保機(jī)房安全。

1.4 門窗設(shè)計(jì)

甲級(jí)防火門或防火玻璃門，主通道門用寬度大于1.5米。

1.5 承重設(shè)計(jì)

模塊化冷通道機(jī)柜組、精密空調(diào)、UPS主機(jī)及電池架、配電柜等重型設(shè)備下均須做槽鋼支架，使負(fù)載均衡，確保整體負(fù)荷的可承受范圍。

1.6 其他部分

機(jī)房?jī)?nèi)過道設(shè)置數(shù)據(jù)中心形象墻。操作間安裝液晶拼接屏，用于顯示和監(jiān)控機(jī)房環(huán)境、機(jī)房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。

2 供配電系統(tǒng)

2.1 供電總體設(shè)計(jì)

按一級(jí)負(fù)荷，電源質(zhì)量等級(jí)達(dá)到國(guó)家A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備核算負(fù)荷大小，同時(shí)考慮部分設(shè)備未計(jì)算在內(nèi)和今后擴(kuò)展預(yù)留的容量。

機(jī)房供電由大樓總配電房提供兩路市電進(jìn)入機(jī)房總配電柜，總配電柜分別給UPS主機(jī)、空調(diào)、照明及輔助用電設(shè)備提供動(dòng)力。UPS主機(jī)輸出總線接入U(xiǎn)PS輸出配電柜、精密列頭柜。

微模塊封閉冷通道的精密列頭柜提供動(dòng)力分配給機(jī)房相應(yīng)機(jī)柜內(nèi)的服務(wù)器、存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、交換路由、應(yīng)急照明燈具、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、指紋門禁系統(tǒng)、消防氣體滅火系統(tǒng)等設(shè)備使用。機(jī)柜內(nèi)重要的服務(wù)器、存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、交換路由等設(shè)備使用雙路冗余供電設(shè)計(jì)，避免線路出現(xiàn)單點(diǎn)故障的問題，從而有效的保障機(jī)房核心設(shè)備24H的不間斷穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 UPS設(shè)計(jì)，UPS主要為中心機(jī)房機(jī)柜內(nèi)設(shè)備不間斷供電

按一個(gè)機(jī)柜業(yè)務(wù)功耗3-5KW核算UPS所需容量，其中UPS負(fù)載率為80%，超過80%視為滿載，UPS負(fù)載功率因數(shù)為1.0，采用2N架構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，一般選用兩臺(tái)的模塊化UPS主機(jī)并配置相應(yīng)數(shù)量的蓄電池提供不間斷電源。UPS主機(jī)應(yīng)配置手動(dòng)維修旁路開關(guān)，當(dāng)UPS整機(jī)需要進(jìn)行維護(hù)檢修，檢修人員可以將開關(guān)推送至手動(dòng)維修旁路位置，此時(shí)UPS已移出，主機(jī)可以進(jìn)行各項(xiàng)檢修、維護(hù)。UPS主機(jī)正常工作時(shí)，手動(dòng)維修旁路開關(guān)處于鎖定狀態(tài)并做好嚴(yán)禁合閘標(biāo)牌，避免非維修人員由于誤操作引起電氣事故[1]。

3 暖通系統(tǒng)（精密空調(diào)制冷系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)）

數(shù)據(jù)中心機(jī)房主機(jī)房工作區(qū)、輔助工作區(qū)空調(diào)采用獨(dú)立的精密空調(diào)系統(tǒng)，具有制冷，加濕、除濕功能。一般一組冷通道機(jī)柜模塊設(shè)計(jì)為20個(gè)機(jī)柜位置，采用25kW風(fēng)冷行級(jí)溫控系統(tǒng)。每個(gè)模塊內(nèi)用電量為54.6KW，模塊內(nèi)制冷量需要約54.6＊0.8=43.68KW大卡，43.68/25=1.74，考慮N+1冗余，每個(gè)模塊內(nèi)配置3臺(tái)25KW風(fēng)冷行級(jí)空調(diào)。此外，整個(gè)機(jī)房額外安裝一套中央空調(diào)系統(tǒng)，用于輔助操作間空調(diào)室內(nèi)機(jī)獨(dú)立控制。

新風(fēng)設(shè)計(jì)采取維持主機(jī)房10PA的微正壓，約需要室內(nèi)空氣容積2倍的新風(fēng)量。風(fēng)機(jī)選型上，為節(jié)省空間，選擇吊頂式正壓潔凈新風(fēng)處理機(jī)，除可維持機(jī)房?jī)?nèi)正壓外且自備粗效、中效、亞高效三級(jí)過濾外，還可凈化空氣中的灰塵及細(xì)菌。

新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，管道上需設(shè)置防火閥，平時(shí)開啟，火災(zāi)時(shí)接24v消防信號(hào)關(guān)閉，待消防氣體排除后，手動(dòng)打開，為室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)。

4 機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采集器、傳感器，一體化嵌入式管理單元等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施層的動(dòng)力設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、門禁一卡通等設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、告警等的管理，對(duì)機(jī)房UPS主機(jī)、精密空調(diào)、動(dòng)力配電柜、溫濕度、漏水檢測(cè)、消防報(bào)系統(tǒng)的煙感24小時(shí)監(jiān)測(cè)和控制管理。

當(dāng)機(jī)房發(fā)生報(bào)警、警告是能夠通過網(wǎng)絡(luò)郵件、報(bào)警短信、電話報(bào)警等多種方式將報(bào)警信息發(fā)送至機(jī)房管理人員，實(shí)現(xiàn)及時(shí)、有效地處理，提高機(jī)房環(huán)境安全維護(hù)。在操作輔助區(qū)工作站上可以將機(jī)房視圖和報(bào)表展現(xiàn)，用戶可方便查看機(jī)房設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)具有良好的可視化界面，通過設(shè)置多屏顯卡或用戶擴(kuò)展卡，可將相關(guān)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)信號(hào)顯示在液晶拼接屏上[2]。

5 防雷接地系統(tǒng)

機(jī)房要求采用三級(jí)防雷技術(shù)。一級(jí)防雷為市電總配電柜防雷，二級(jí)防雷為UPS前端防雷，在設(shè)備機(jī)柜內(nèi)設(shè)置三級(jí)防雷。接地系統(tǒng)作如下設(shè)計(jì)：

（1）采用聯(lián)合接地方式，要求建筑物綜合接地電阻不大于1歐姆。

（2）安裝接地紫銅排（40＊4mm），每個(gè)區(qū)域的接地紫銅排與就近的機(jī)柜組內(nèi)匯流排互聯(lián)，最后接入機(jī)房各等電位體。

（3）一個(gè)螺栓孔和一個(gè)螺栓只連接一根接地線，用焊接、銅鉚接或銅線耳，銅螺栓、銅螺母緊固等方式與地線匯流排連接牢固，保證接地效果良好。

（4）機(jī)柜、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換路由、安全設(shè)備、配電柜、空調(diào)設(shè)備、消防設(shè)備等設(shè)備、金屬橋架、吊頂龍骨、墻面彩鋼板的龍骨都要求進(jìn)行良好接地。

6 機(jī)房弱電綜合布線系統(tǒng)

機(jī)柜采用模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)房綜合布線采用機(jī)柜頂部上走線方式，安裝網(wǎng)絡(luò)金屬橋架，根據(jù)系統(tǒng)布線設(shè)計(jì)選用相應(yīng)大小規(guī)格的橋架。

弱電橋架敷設(shè)沿機(jī)柜正面上部敷，分別送到各套網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組上方，做到各套網(wǎng)橋架分離。吊頂橋架主要為機(jī)柜組間的布線，此橋架敷設(shè)主要至各組機(jī)柜排頭部位置，每排機(jī)柜間布線采用機(jī)柜頂部小橋架敷設(shè)。本排所有機(jī)柜走線可以互通，對(duì)面兩排機(jī)柜間也可以互通。

每排機(jī)柜組的前1臺(tái)機(jī)柜作為這組機(jī)柜的網(wǎng)絡(luò)配線列頭柜，組內(nèi)其他機(jī)柜安裝1套24口數(shù)據(jù)配線架和1套24口光纖配線架與網(wǎng)絡(luò)配線列頭柜相連；每個(gè)機(jī)柜組的網(wǎng)絡(luò)配線列頭柜與總配線柜采用24芯萬兆多模光纖連接；每個(gè)機(jī)柜組中按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定做好標(biāo)簽，形成機(jī)柜綜合布線系統(tǒng)標(biāo)簽系統(tǒng)，避免后期增加設(shè)備需要重新放線或線路狀態(tài)不明等的困擾。

7 消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)所保護(hù)的區(qū)域?yàn)橹鳈C(jī)房工作區(qū)、輔助工作區(qū)，設(shè)計(jì)采用一套組合分配保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)鋼瓶間、消防控制間和一些管道，從而達(dá)到全方位報(bào)警、分區(qū)滅火，最大限度地提高對(duì)火災(zāi)的防范能力。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)對(duì)保護(hù)區(qū)的吊頂、活動(dòng)空間及地板內(nèi)同時(shí)進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)，吊頂和活動(dòng)區(qū)域內(nèi)采用點(diǎn)型感溫，煙感雙結(jié)合雙重探測(cè)方式。地板內(nèi)采用感溫線纜進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)在防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置聲光報(bào)警器、警鈴、緊急啟動(dòng)停止按鈕，放氣指示燈，當(dāng)任何一保護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，即對(duì)其進(jìn)行噴放動(dòng)作[3]。

8 封閉冷通道機(jī)柜系統(tǒng)

微模塊化冷通道機(jī)柜組設(shè)計(jì)最多可支持48個(gè)柜位，含服務(wù)器機(jī)柜、綜合布線柜、行間精密空調(diào)、UPS主機(jī)、精密列頭配電柜。

內(nèi)部采用安裝標(biāo)準(zhǔn)19″機(jī)架式設(shè)備，包括服務(wù)器、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、UPS等，封閉框用于與機(jī)柜配合形成封閉冷通道或封閉熱通道的氣流空間。機(jī)房冷通道兩側(cè)入口處設(shè)置通道防火玻璃門，機(jī)房冷通道頂部模塊采用防火玻璃通透設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)封閉，也可便于視頻監(jiān)控進(jìn)行觀察，一旦消防系統(tǒng)報(bào)警，頂部模塊和通道門可自動(dòng)打開，可實(shí)現(xiàn)人員逃生及自動(dòng)滅火。

雙排密封冷通道由防火透明有機(jī)玻璃板天窗、兩端玻璃移門、與機(jī)柜連接組合而成。冷通道內(nèi)部的天窗采用平頂、防火透明有機(jī)玻璃板結(jié)構(gòu)，由旋轉(zhuǎn)天窗、頂板、側(cè)板組成。旋轉(zhuǎn)天窗通過電磁鎖與頂板連接，平時(shí)工作狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)天窗處于水平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生消防報(bào)警時(shí)，電磁鎖通電打開，旋轉(zhuǎn)天窗在自身重力作用下自動(dòng)打開，從而保證滅火氣體進(jìn)入密封冷通道內(nèi)。

9 結(jié)語(yǔ)

總之，機(jī)房設(shè)計(jì)要從以上幾點(diǎn)出發(fā)考慮，還應(yīng)同時(shí)結(jié)合機(jī)房規(guī)范更新、機(jī)房子系統(tǒng)各類新產(chǎn)品、新技術(shù)快速應(yīng)用發(fā)展，及時(shí)掌握市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)，從而更好地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房。