陜西廣電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)方案

編者按：本文介紹了陜西廣電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)西咸IDC的背景及目的和目標(biāo)，由此確定了西咸IDC方案設(shè)計(jì)的思想和原則，文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)中心模塊化設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)等重點(diǎn)內(nèi)容，最后總結(jié)了西咸IDC方案的特點(diǎn)，指出其在達(dá)到電信級(jí)IDC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上具備廣電安全播出的特色。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和數(shù)據(jù)信息量的暴漲，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心IDC(Internet Data Center)迎來(lái)了快速發(fā)展的機(jī)遇。陜西廣電網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)、外業(yè)務(wù)的共同需求下，決定在西咸新區(qū)灃西新城建設(shè)IDC數(shù)據(jù)中心，以期帶來(lái)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。西咸新區(qū)是關(guān)中-天水經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心區(qū)域，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)良好、生態(tài)環(huán)境適宜、科技人才薈萃、歷史文化深厚，具備加快發(fā)展的條件和實(shí)力，灃西新城定位于“信息高地、藍(lán)綠網(wǎng)絡(luò)”的規(guī)劃藍(lán)圖，匯集了電信、移動(dòng)、聯(lián)通、廣電等眾多高科技企業(yè)的IDC數(shù)據(jù)中心。陜西廣電網(wǎng)絡(luò)秉持安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、開(kāi)放的理念建設(shè)新一代綠色I(xiàn)DC數(shù)據(jù)中心,為廣電未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)設(shè)施保障。

IDC總體設(shè)計(jì)布局

陜西廣電IDC數(shù)據(jù)中心按照國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50174-2008中的A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并參照TIA-942標(biāo)準(zhǔn)Tier3等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)中心建筑年均PUE(Power Usage Effectiveness，電源使用效率)不高于1.6，可實(shí)現(xiàn)模塊化分期建設(shè)。

陜西廣電IDC數(shù)據(jù)中心是一棟五層的建筑物，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，每層建筑面積均為3 942.5 m2，一層層高7.0 m，二至四層層高6.0 m，五層層高5.1 m。本IDC數(shù)據(jù)中心為高層廠房，生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為丙類(lèi)，建筑耐火等級(jí)為一級(jí)，屋面防水等級(jí)為Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。

IDC數(shù)據(jù)中心一層放置柴發(fā)和冷凍機(jī)組；二層是高壓配電、基礎(chǔ)設(shè)施供電及UPS(Uninterruptible Power Supply，不間斷電源)、ECC(Enterprise Command Center，企業(yè)總控中心)及日常運(yùn)維管理中心；三至五層放置IT機(jī)柜、UPS及電池，其中五層為陜西廣電網(wǎng)絡(luò)公司數(shù)字電視總前端機(jī)房，三、四層用來(lái)出租運(yùn)營(yíng)；樓頂布放10面衛(wèi)星接收天線(xiàn)，用于接收廣播電視衛(wèi)星信號(hào)。

IDC數(shù)據(jù)中心模塊化設(shè)計(jì)

IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房規(guī)劃遵從標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，機(jī)房模塊的供配電、空調(diào)設(shè)計(jì)均隨模塊配置，各模塊可獨(dú)立建設(shè)，之間互不影響，以保證項(xiàng)目按模塊分期建設(shè)，減少初期投資壓力。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊由IT模塊和精密空調(diào)區(qū)組成，針對(duì)不同時(shí)期的業(yè)務(wù)發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)分期、分批建設(shè)，靈活升級(jí)。單機(jī)房模塊面積受限于消防規(guī)范要求，根據(jù)規(guī)范單個(gè)氣體保護(hù)區(qū)的面積應(yīng)小于800 m2，體積小于3 600 m3，空調(diào)機(jī)房與機(jī)房相通，屬于同一氣體消防保護(hù)區(qū)。本項(xiàng)目數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)建筑層高6.0 m，因此一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊不大于600 m2。

建筑柱網(wǎng)布置應(yīng)考慮適應(yīng)機(jī)房模塊的需求，盡量減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)機(jī)房模塊空間的影響。機(jī)房模塊規(guī)劃方案如表1所示。

IDC空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模塊機(jī)房采用冷凍水型機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)機(jī)組+濕膜加濕器，每個(gè)機(jī)房的空調(diào)機(jī)組為8+1備用，并采用冷、熱通道分隔且冷通道封閉的模式，以利節(jié)能。

辦公室、介質(zhì)庫(kù)、測(cè)試間等房間采用冷凍水型機(jī)房專(zhuān)用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，空調(diào)機(jī)組包括EC風(fēng)機(jī)段、表冷段、電加熱段、電極加濕段和過(guò)濾段。運(yùn)營(yíng)商機(jī)房空調(diào)器為一用一備，其余房間空調(diào)器不設(shè)備用。

表1 機(jī)房模塊規(guī)劃方案

配電室、電池室設(shè)計(jì)冷凍水型普通柜式空調(diào)機(jī)組，一用一備。

1.數(shù)據(jù)中心模塊機(jī)房及配套支持區(qū)降溫空調(diào)用冷媒來(lái)自本建筑中12～18 ℃低溫冷凍水系統(tǒng)冷水，常年供冷。

由于機(jī)房耗冷量大且需全年供冷，同時(shí)考慮機(jī)柜分期安裝，冷凍站設(shè)計(jì)采用1 000 RT(3 516 kW)離心式水冷冷水機(jī)組3+1臺(tái)，同時(shí)，為滿(mǎn)足初期冷負(fù)荷的需求，設(shè)置500 RT（1 758 kW）電動(dòng)壓縮式水冷冷水機(jī)組2臺(tái)。

冷凍水供應(yīng)系統(tǒng)的干管為環(huán)狀管網(wǎng)，保證單點(diǎn)故障時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)機(jī)房為常年冷負(fù)荷，一年四季均須供冷，為保證冷凍水系統(tǒng)的供冷可靠性，防止突然停電或機(jī)器故障引起制冷中斷事故，系統(tǒng)供水環(huán)路上設(shè)置14臺(tái)儲(chǔ)水量38 m3的蓄冷水罐，冷凍水泵配帶UPS不間斷電源，以實(shí)現(xiàn)突然停電冷水機(jī)組再啟動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)房的連續(xù)供冷,可提供數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)15 min的冷水供應(yīng)，確保機(jī)房15 min內(nèi)溫升不超過(guò)6 ℃。

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最大節(jié)能效果，每臺(tái)冷水機(jī)組對(duì)應(yīng)配套1臺(tái)1.5 ℃溫差的板式換熱器，作為自由冷卻及預(yù)冷（部分自由冷卻）使用。

冷凍水系統(tǒng)分三種運(yùn)行模式：制冷、預(yù)冷（PRECOOLING）、完全自由冷卻（FREE COOLING）。當(dāng)室外濕球溫度t＞12.5 ℃時(shí)，冷卻塔出水溫度TCWS＞16.5 ℃，冷機(jī)工作，板式換熱器不工作，系統(tǒng)為制冷模式。

當(dāng)室外濕球溫度6 ℃＜t≤12.5 ℃時(shí)，冷卻塔出水溫度10.5 ℃＜TCWS≤16.5 ℃時(shí)，冷機(jī)工作板式換熱器工作，系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)冷模式。

當(dāng)室外濕球溫度t≤6 ℃時(shí)，冷卻塔出水溫度TCWS≤10.5 ℃，冷機(jī)停止工作，板式換熱器工作，系統(tǒng)進(jìn)入完全自由冷卻模式。

2.數(shù)據(jù)中心輔助辦公等采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管等舒適性空調(diào)系統(tǒng)。

為保持機(jī)房等微正壓和滿(mǎn)足新風(fēng)要求，設(shè)計(jì)了集中新風(fēng)處理系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有溫度處理（表冷器、加熱器）及兩級(jí)過(guò)濾器、化學(xué)過(guò)濾器系統(tǒng)。

3.根據(jù)數(shù)據(jù)中心新風(fēng)及辦公區(qū)空調(diào)需求，設(shè)置低溫冷凍水及熱水供應(yīng)系統(tǒng)。系統(tǒng)選用2臺(tái)供熱量550 kW、制冷量為450 kW的水源熱泵機(jī)組，熱水供/回水溫度50/45 ℃,冷凍水供回水溫度7/12 ℃。機(jī)組處于制熱工況時(shí)，開(kāi)啟一臺(tái)熱泵機(jī)組，另一臺(tái)作為備用，水源側(cè)采用18℃的中溫冷凍水回水,在提供熱水的同時(shí)也向數(shù)據(jù)中心機(jī)房輸送了冷量；機(jī)組處于制冷工況時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟兩臺(tái)熱泵機(jī)組,機(jī)組冷卻水接自為中溫冷凍系統(tǒng)設(shè)置的冷卻水環(huán)路。水源熱泵機(jī)組及其配套設(shè)施設(shè)置在數(shù)據(jù)中心樓一層冷凍機(jī)房?jī)?nèi)。

系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)水源側(cè)循環(huán)泵，2臺(tái)冷熱水循環(huán)泵，2臺(tái)冷卻水循環(huán)泵，與熱泵機(jī)組一一對(duì)應(yīng)。水源側(cè)循環(huán)水泵、冷熱水循環(huán)泵均采用變頻控制，冷熱水循環(huán)泵根據(jù)末端供回水壓差控制，水源側(cè)循環(huán)泵根據(jù)數(shù)據(jù)中心中溫冷凍水系統(tǒng)環(huán)路末端的供回水壓差控制。

IDC供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)房模塊IT設(shè)備、機(jī)房輔助設(shè)備每周7天、每天24 h運(yùn)行。特點(diǎn)是用電量大，可靠性要求高，電源品質(zhì)要求高。本工程機(jī)房模塊IT設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房輔助設(shè)備用電負(fù)荷是一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。

為滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心的用電要求，本工程引入市電電源-N電，設(shè)置自備應(yīng)急自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)-E電，設(shè)置不間斷電源-U電。

數(shù)據(jù)中心的各級(jí)電源均為雙電源，雙電源中相互冗余的變、配電設(shè)備布置在不同的房間，相互冗余的供電線(xiàn)路沿不同路徑敷設(shè)，不會(huì)同時(shí)受到故障影響。

供電系統(tǒng)中各級(jí)配/變電系統(tǒng)均采取1+1冗余的配置方案。機(jī)房模塊IT設(shè)備UPS按N+1冗余或2N容錯(cuò)方式配置。

機(jī)房精密空調(diào)和冷凍水循環(huán)泵采用UPS供電，確保機(jī)房模塊連續(xù)供冷。

自備快速自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)運(yùn)行，為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷和一級(jí)負(fù)荷提供應(yīng)急電源。通過(guò)市電電源進(jìn)線(xiàn)和應(yīng)急電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)間的電氣連鎖，確保市電和應(yīng)急電源不同時(shí)工作。

為了保障連續(xù)供電，10kV、0.4kV配電系統(tǒng)均 采用分段單母線(xiàn)接線(xiàn)形式，母聯(lián)開(kāi)關(guān)設(shè)置備自投功能，以電源側(cè)為先的原則階梯式投入，自備應(yīng)急電源自動(dòng)投入。

保證數(shù)據(jù)中心的電源可靠，IT設(shè)備少受干擾，IT設(shè)備配電變壓器和輔助設(shè)備配電變壓器分開(kāi)設(shè)置，機(jī)房工程配電變壓器和非機(jī)房工程配電變壓器分開(kāi)設(shè)置。

IDC通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通信系統(tǒng)設(shè)置有辦公網(wǎng)綜合布線(xiàn)系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、公共廣播及緊急廣播系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等系統(tǒng)。

1.電話(huà)及辦公計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)系統(tǒng)采用綜合布線(xiàn)方式提供對(duì)語(yǔ)音及數(shù)據(jù)的傳輸支持。綜合布線(xiàn)系統(tǒng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用六類(lèi)非屏蔽系統(tǒng)支持千兆以太網(wǎng)。

2.公共區(qū)域內(nèi)按常規(guī)設(shè)置各類(lèi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器及各類(lèi)輸入輸出模塊等，進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)視及報(bào)警。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)機(jī)房區(qū)、運(yùn)營(yíng)商接入間等設(shè)置氣體滅火的場(chǎng)所除設(shè)置常規(guī)點(diǎn)式智能感煙探測(cè)器和點(diǎn)式智能感溫探測(cè)器外，還設(shè)置空氣采樣極早期火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在發(fā)現(xiàn)火情的極早期階段通知相關(guān)人員采取有效措施，在機(jī)房?jī)?nèi)的架空地板下、機(jī)房?jī)?nèi)、吊頂上分別設(shè)置空氣采樣管。

通過(guò)各類(lèi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕及輸入輸出模塊等監(jiān)測(cè)火情。火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)可對(duì)防排煙系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、聲光報(bào)警器、應(yīng)急廣播、電梯、消防電梯、常開(kāi)電動(dòng)防火門(mén)及非消防電源等實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)控制。

3.數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)置數(shù)字矩陣廣播系統(tǒng)，該系統(tǒng)平時(shí)可播放業(yè)務(wù)廣播及背景音樂(lè)，遇火災(zāi)等突發(fā)性事件可強(qiáng)制切換至應(yīng)急廣播狀態(tài)運(yùn)行。廣播系統(tǒng)將按防火分區(qū)進(jìn)行分路。

4.為了保證園區(qū)及數(shù)據(jù)中心室內(nèi)外的安全，設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地顯示和記錄被控現(xiàn)場(chǎng)或被控目標(biāo)的詳細(xì)情況，以便保安人員及時(shí)采取措施。系統(tǒng)采用IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)監(jiān)控場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的視頻探測(cè)、監(jiān)視、顯示和記錄，并具有報(bào)警和圖像復(fù)核功能。同時(shí)，該系統(tǒng)還具有與入侵報(bào)警系統(tǒng)、門(mén)禁控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制的功能，并與建筑管理系統(tǒng)（BMS）聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。

在數(shù)據(jù)中心區(qū)域的各出入口、各層主要通道、核心機(jī)房區(qū)等處設(shè)置紅外微波雙鑒探測(cè)器。在園區(qū)的周?chē)O(shè)置紅外對(duì)射式入侵探測(cè)器。

5.ECC總控中心設(shè)大屏幕拼接顯示系統(tǒng)，采用可實(shí)時(shí)、真實(shí)、清晰、方便地將相關(guān)各系統(tǒng)的監(jiān)控信息、聯(lián)網(wǎng)的其它計(jì)算機(jī)信號(hào)等模擬或數(shù)字視頻信號(hào)在大屏幕投影顯示墻上顯示，方便數(shù)據(jù)中心的管理運(yùn)維人員實(shí)時(shí)地了解相關(guān)的系統(tǒng)狀況。遠(yuǎn)程視頻采用IP數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)直接接入。顯示墻采用單屏尺寸為46英寸的液晶拼接屏，3行×8列直形排列。

西咸IDC方案的特點(diǎn)

1.高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

西咸IDC按照國(guó)家現(xiàn)行《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50174-2008）中的A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并參照TIA-942標(biāo)準(zhǔn)Tier3等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)中心建筑年均PUE(Power Usage Effectiveness，電源使用效率)不高于1.6。

2.滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的要求

西咸IDC三、四層為電信級(jí)出租機(jī)房，單機(jī)柜容量可達(dá)8KW，可供高密度的刀片服務(wù)器上架，滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的要求。

3.滿(mǎn)足廣播電視安全播出規(guī)定要求

西咸IDC五層為陜西廣電省網(wǎng)總前端機(jī)房，在達(dá)到三、四層機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上同時(shí)滿(mǎn)足《廣播電視安全播出管理規(guī)定》（62號(hào)令）及其實(shí)施細(xì)則的相關(guān)要求，IDC樓頂布放了10面衛(wèi)星接收天線(xiàn)，用于接收廣播電視衛(wèi)星信號(hào)。

4.節(jié)能、綠色、環(huán)保

西咸IDC空調(diào)系統(tǒng)采用節(jié)能設(shè)計(jì)方案，并充分利用外部自然條件實(shí)現(xiàn)輔助溫濕度調(diào)節(jié)。

動(dòng)力設(shè)備主要有冷凍水機(jī)組、水源熱泵等，均無(wú)污染環(huán)境的廢水、廢氣、廢渣等三廢排放，對(duì)園區(qū)環(huán)境衛(wèi)生、產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)不良影響。動(dòng)力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，采取以下措施降噪：

對(duì)有振動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)采用減振基礎(chǔ)；與動(dòng)力設(shè)備連接的管道上設(shè)置減振接頭，以避免管道振動(dòng)；動(dòng)力站房建筑內(nèi)墻采用吸音處理。

結(jié)語(yǔ)

陜西廣電網(wǎng)絡(luò)正在從傳統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)向融合媒體業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，建設(shè)西咸IDC是其實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一步。西咸IDC的建成和投入運(yùn)營(yíng)，必將提升陜西廣電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施水平，為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型提供有力支撐。