論當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的建筑設(shè)計(jì)

裘靖俏 蔣蘭蘭 黃巍巍 浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)信息技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算需求大幅增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心也進(jìn)入了建設(shè)高峰期。

近期，筆者主持設(shè)計(jì)了某數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，總結(jié)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心建筑設(shè)計(jì)時(shí)面臨的技術(shù)問題和難點(diǎn)，提出優(yōu)化和解決思路。

一、規(guī)劃選址

總體規(guī)劃通常已由上層設(shè)計(jì)決定。有在大城市近郊的，也有在小城市的規(guī)劃思路。而在園區(qū)工程中的數(shù)據(jù)中心作為一棟單體建筑時(shí)，其選址更為重要。由于其用電量大的特性，通常情況下，數(shù)據(jù)中心要盡可能靠近變電站來(lái)節(jié)約線路成本，但同時(shí)需考慮柴發(fā)的排放和噪聲對(duì)其他建筑的影響。

二、設(shè)計(jì)定位

設(shè)計(jì)者應(yīng)引導(dǎo)業(yè)主做出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)定位，這對(duì)數(shù)據(jù)中心的長(zhǎng)期健康運(yùn)行有重大意義，設(shè)計(jì)定位直接關(guān)系到數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運(yùn)維成本。定位分為兩個(gè)方面。

（一）等級(jí)定位

在國(guó)標(biāo)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174- 2017 中，數(shù)據(jù)中心分為ABC 三個(gè)等級(jí)。定位上通常有種錯(cuò)誤取向，認(rèn)為非A 級(jí)不可，非高標(biāo)準(zhǔn)不可。這種取向很容易造成成本上的浪費(fèi)。例如，用于實(shí)驗(yàn)研究的超算中心側(cè)重于提供計(jì)算能力，基本上不需要出口帶寬，即使停電或冷源中斷，僅造成本次計(jì)算中斷，不會(huì)對(duì)機(jī)房的運(yùn)行造成重大影響，因此采用B 級(jí)或C 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，就能有效節(jié)約成本。而商用數(shù)據(jù)中心，首要原則是高可靠性，這就需要更高等級(jí)的定位要求。

（二）單機(jī)柜需求定位

單機(jī)柜功率需求主要和使用對(duì)象有關(guān)?，F(xiàn)有政府及銀行類數(shù)據(jù)中心，多數(shù)采用4KW-5KW 機(jī)柜，強(qiáng)調(diào)其可靠性。而以BAT 為代表的商用用戶是現(xiàn)在大型、高等級(jí)租賃型數(shù)據(jù)中心的核心用戶，其主流需求為7KW-8KW 機(jī)柜，同時(shí)趨向?qū)で蟾呙芏葯C(jī)柜的方案。

因此針對(duì)不同用戶的使用需求和技術(shù)要求，合理制定數(shù)據(jù)中心的等級(jí)定位和單機(jī)柜需求定位至關(guān)重要。

三、功能和流線

功能流線的設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。數(shù)據(jù)中心所面臨的問題有如下幾點(diǎn)。

（一）建筑功能需與設(shè)備專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)契合

數(shù)據(jù)中心的建筑設(shè)計(jì)，需充分考慮設(shè)備專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)機(jī)房通常會(huì)分期實(shí)施。有些通過建筑單體來(lái)分期，有些則通過分層或分機(jī)房來(lái)實(shí)施，后者就要求建筑功能在設(shè)計(jì)上充分考慮分期實(shí)施的可能性和合理性。這種分期不單是物理空間上的，更涉及電氣橋架、暖通管道、給排水等設(shè)計(jì)。而對(duì)于A 級(jí)數(shù)據(jù)中心而言，更要滿足規(guī)范上要求的容錯(cuò)系統(tǒng)中相互備用的設(shè)備應(yīng)布置在不同的物理隔間內(nèi)，相互備用的管線宜沿不同路徑敷設(shè)等各種要求。

（二）合理設(shè)計(jì)貨運(yùn)、運(yùn)維、參觀等各類流線，以及將不同流線進(jìn)行安防隔離

數(shù)據(jù)中心具有極高的安防要求。貨運(yùn)入口需單獨(dú)設(shè)置，貨運(yùn)流線通過電梯廳設(shè)置一道安防屏障。貨運(yùn)流線和運(yùn)維流線宜分開設(shè)置，通過走道的門禁系統(tǒng)進(jìn)行隔離。而最重要的數(shù)據(jù)機(jī)房和變配電室等重要輔助功能，通過房間門禁再設(shè)置一道安防屏障。參觀流線盡量設(shè)置在一層，靠近門廳處，公區(qū)單獨(dú)設(shè)置安防區(qū)域，并盡量設(shè)置參觀走道而非直接進(jìn)入機(jī)房。參觀走道需與其他機(jī)房區(qū)做到完全隔離。

四、通用性設(shè)計(jì)

通用性設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)面臨的新課題。

目前數(shù)據(jù)中心常用的主流設(shè)備，特別是服務(wù)器，迭代更新的間隔越來(lái)越短。以BAT 為代表的商用用戶，現(xiàn)在其主流要求為7KW-8KW 機(jī)柜，但是目前已經(jīng)朝著平均15KW 甚至20KW 的高密度機(jī)柜的方向發(fā)展。所以，如何使數(shù)據(jù)中心既滿足當(dāng)前使用需求，又能適應(yīng)未來(lái)設(shè)備更新發(fā)展，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

（一）層高和空間設(shè)計(jì)

大層高大空間機(jī)房是一種有效的通用性設(shè)計(jì)。當(dāng)服務(wù)器功率不斷提升，高功率的機(jī)房必然伴隨著更多更大的橋架管道，在不影響建筑性質(zhì)，例如多層和高層的界定等前提下，盡量預(yù)留出更高更大的建筑空間，為今后的升級(jí)改造預(yù)留出更多的可能性。而這些土建成本的增加對(duì)于設(shè)備更新的成本來(lái)說(shuō)，是微不足道的。

（二）降板設(shè)計(jì)

降板也是通用性需要考量的因素。對(duì)于常規(guī)的3KW-5KW 的低功率機(jī)柜而言，常規(guī)的制冷方式采用架空地板送風(fēng)吊頂回風(fēng)的形式，這種形式需要1M 左右的架空要求。而對(duì)于更高功率的機(jī)柜而言，合理的制冷方式為行間空調(diào)的形式，而這種形式只需要0.5M 左右的架空要求。對(duì)于功率固定不變的數(shù)據(jù)機(jī)房而言，結(jié)構(gòu)降板更有利于設(shè)備的搬運(yùn)和安裝。但結(jié)構(gòu)降板意味著設(shè)備升級(jí)所帶來(lái)的建筑高度的空間浪費(fèi)。出于通用性的考慮，結(jié)構(gòu)不降板，而采用架空地板，更有利于實(shí)現(xiàn)不同制冷方式的架空要求。

（三）制冷形式

在制冷方式上，低功率機(jī)柜和高功率機(jī)柜采用兩種不同的制冷形式，但是高功率機(jī)柜的行間空調(diào)的形式同樣也可以滿足于低功率機(jī)柜的使用要求。服務(wù)器和機(jī)柜功率不斷增大是必然的趨勢(shì)，所以采用行間空調(diào)的制冷方式有較大的通用性優(yōu)勢(shì)。

（四）設(shè)備選型

建筑設(shè)計(jì)在程序上提前于設(shè)備選型，所以建筑設(shè)計(jì)時(shí)通常面對(duì)未知的設(shè)備廠家和型號(hào)，而能滿足設(shè)備技術(shù)要求的廠家和設(shè)備種類繁多，尺寸不一。這里所說(shuō)的通用性在建筑設(shè)計(jì)上反映為建筑空間的預(yù)留思考。例如電池室、UPS 和配電室的建筑空間，不能只按照設(shè)備最小尺寸考慮，有條件的情況下，盡量按照較大尺寸的設(shè)備去考慮建筑空間，來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)不確定的設(shè)備尺寸。

五、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

穩(wěn)定性是數(shù)據(jù)中心的基本要求，體現(xiàn)在以下幾方面。

（一）管路設(shè)計(jì)和BIM 驗(yàn)證

建筑空間布局和系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)較為契合，才能有效保證建設(shè)分期的合理性和穩(wěn)定性。因此，BIM 的參與至關(guān)重要，各專業(yè)的管道排布和碰撞試驗(yàn)需要貫穿整體設(shè)計(jì)，保證管路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（二）設(shè)備選型

穩(wěn)定性關(guān)注設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行能力。同樣的設(shè)備，不同型號(hào)的選擇很多。而選擇一款較常規(guī)、供應(yīng)來(lái)源較多、供給量較大的設(shè)備對(duì)于數(shù)據(jù)中心的持續(xù)運(yùn)維是最為有利的。而設(shè)備采購(gòu)前對(duì)各類產(chǎn)品進(jìn)行高強(qiáng)度高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，也是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心建設(shè)環(huán)節(jié)中必不可少的一環(huán)。

六、小結(jié)

通過工程實(shí)踐，筆者從規(guī)劃選址、設(shè)計(jì)定位、功能流線、通用性設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)等方面對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的建筑設(shè)計(jì)提出了自己的看法。數(shù)據(jù)中心是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，所面臨的問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，希望通過不斷的學(xué)習(xí)實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)，更好地完成此類工程設(shè)計(jì)。