探究數(shù)據(jù)中心機房規(guī)劃設(shè)計

涂攀科

（中通服建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510030）

近年來，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)的應(yīng)用越來越多地出現(xiàn)在人們的身邊，從方方面面改善著日常生產(chǎn)生活。數(shù)據(jù)中心機房是大數(shù)據(jù)和云計算的基礎(chǔ)，而規(guī)劃設(shè)計是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的關(guān)鍵。目前，關(guān)于IDC數(shù)據(jù)中心機房規(guī)劃設(shè)計等相關(guān)研究較少，要求采用行之有效的措施對其進行分析，研究如何增加機房利用率，達到方案最優(yōu)化，為下一步工作開展提供相關(guān)參考。

1 IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計概述

IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計主要分為前期規(guī)劃、施工圖設(shè)計和深化設(shè)計三個階段。另外，還要結(jié)合設(shè)備廠家資料以及新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，進一步完善設(shè)計方案。

2 IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心前期規(guī)劃

2.1 數(shù)據(jù)中心選址

數(shù)據(jù)中心選址要符合GB 50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》的各項規(guī)定，最好選擇在工業(yè)用地上按照工業(yè)建筑進行規(guī)劃、設(shè)計、報建等。在選址時，要對當?shù)氐耐恋爻鲎屬M、業(yè)務(wù)需求、用電需求、建設(shè)成本、城市規(guī)劃等進行研究，結(jié)合供電、供水、道路、通信管道、排水、排污、氣象、地質(zhì)環(huán)境及電磁干擾等條件綜合考慮，進行綜合比選分析。

2.2 場地設(shè)計

數(shù)據(jù)中心的場地設(shè)計要滿足功能、運營、管理、交通、分期發(fā)展等需求，因地制宜地合理安排各功能空間，做好園區(qū)總體規(guī)劃布局。場地設(shè)計主要考慮以下方面：功能完善、分區(qū)清晰、易于運營；交通組織規(guī)劃合理，人流、車流與物流合理分流；內(nèi)部道路寬度和承重滿足使用要求；供電、給水、排水、供熱及通信網(wǎng)絡(luò)等管線規(guī)劃合理。

3 IDC互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心施工圖設(shè)計

3.1 明確定位

數(shù)據(jù)中心整體規(guī)劃對后續(xù)各專業(yè)設(shè)計影響很大，在做具體規(guī)劃布局之前，需綜合考慮機房的各項條件，結(jié)合造價、工期、質(zhì)量等方面，確定數(shù)據(jù)中心的等級定位，目前，數(shù)據(jù)中心有以下幾個主要分級（見表1）。

表1 數(shù)據(jù)中心等級劃分表

明確定位后，方能進行下一步設(shè)計，保證數(shù)據(jù)機房利用率，達到使用效益最大化。

3.2 工藝設(shè)計

數(shù)據(jù)中心工藝設(shè)計應(yīng)本著實用、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計原則，因地制宜地進行布局，并對傳統(tǒng)設(shè)計中的布局形式、節(jié)能減排措施等方面給予創(chuàng)新，對布局的合理性進行靈活設(shè)計，提升設(shè)計感與體驗度。數(shù)據(jù)中心包含多個專業(yè)，各專業(yè)用房設(shè)置需滿足規(guī)范要求，做到各類機房留有發(fā)展余地，滿足日后業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。

（1）充分考慮所有專業(yè)的需求，進行總體區(qū)域劃分。

（2）充分利用業(yè)務(wù)機房空間，結(jié)合業(yè)務(wù)機柜對配電和空調(diào)的需求，合理布局機柜，確定整體的規(guī)劃機柜數(shù)及主要經(jīng)濟數(shù)據(jù)（見表2）。

表2 某項目主要經(jīng)濟數(shù)據(jù)表

表2中數(shù)據(jù)確定后，需對每層各機房使用區(qū)域進行規(guī)劃，確定各功能分區(qū)布局，面積等數(shù)據(jù)，并完成初步設(shè)備布局方案，后面各專業(yè)的設(shè)計將以此基礎(chǔ)上進行。

另外，工藝設(shè)計還包括裝修專業(yè)的主要內(nèi)容。數(shù)據(jù)中心裝修專業(yè)設(shè)計大部分與民用建筑類似，其主要不同在于地板敷設(shè)方式。數(shù)據(jù)機房地板一般選用防靜電架空活動地板，其架空高度與空調(diào)專業(yè)設(shè)計中風量需求相關(guān)。

3.3 電氣專業(yè)設(shè)計

電氣專業(yè)是IDC數(shù)據(jù)中心建設(shè)重要部分，是供應(yīng)設(shè)備電能及穩(wěn)定運行基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)中心主要電負荷包括：IT設(shè)備、空調(diào)、動力、照明、消防以及各類供電設(shè)備電能損耗。故數(shù)據(jù)中心電氣電源規(guī)劃首先需根據(jù)整體規(guī)劃以及建筑物本體條件，結(jié)合工藝設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，明確機房主要電氣電源負荷。如表3所示。

表3 某項目電能負荷表

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，結(jié)合工藝設(shè)計布局，進行設(shè)備選型及規(guī)劃。數(shù)據(jù)機房主要的電氣設(shè)備包括高壓柜、變壓器、低壓柜、UPS（不間斷電源）等，根據(jù)每層負載情況進行靈活配置。同時，按照數(shù)據(jù)中心機房定位，針對性合理采用N+1、M+N或2N冗余供電方式進一步確保供電安全穩(wěn)定。

3.4 空調(diào)專業(yè)設(shè)計

為滿足數(shù)據(jù)中心“高可靠性、經(jīng)濟性、綠色節(jié)能”的原則，數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)需在充分保證安全性的前提下，盡量使機房的總體PUE值達到最優(yōu)，達到綠色節(jié)能的目的?？照{(diào)設(shè)計規(guī)劃需考慮以下方面。

（1）室外空氣計算參數(shù)，主要與項目所在地有關(guān)，包含干球溫度、濕球溫度、相對濕度、大氣壓力等數(shù)據(jù)。

（2）室內(nèi)設(shè)計參數(shù)，即各個功能區(qū)域的設(shè)計參數(shù)（見表4）。

表4 某項目空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

（3）根據(jù)工藝設(shè)計的相關(guān)數(shù)值計算空調(diào)系統(tǒng)負荷，根據(jù)機柜功率、圍護結(jié)構(gòu)冷負荷、機房設(shè)備冷負荷數(shù)據(jù)計算各區(qū)域的總冷負荷，最終得出機房的總冷負荷（見表5）。

表5 某項目空調(diào)負荷計算表

根據(jù)上述冷負荷數(shù)值，結(jié)合室外空氣計算參數(shù)進行制冷方式的選擇，制冷機房的主要設(shè)備布局及選型。目前主流的制冷方式主要有水冷、風冷、蒸發(fā)冷等。

除了主機端，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計還包括末端空調(diào)的設(shè)計。末端空調(diào)是直接送冷到機柜的一側(cè)，其效率十分重要。目前主流的末端空調(diào)設(shè)計主要使用精密空調(diào)風柜或列間空調(diào)，搭配冷通道封閉、熱通道封閉、精確送回風等方式進行。最后，通過CFD仿真模擬，通過氣流組織對設(shè)計布局進行驗證，找出局部熱點，進一步優(yōu)化設(shè)計布局及設(shè)備選型方案，確?？照{(diào)系統(tǒng)可靠性[1]。如圖1所示。

圖1 CFD氣流組織仿真

3.5 智能化專業(yè)設(shè)計

數(shù)據(jù)中心的智能化系統(tǒng)主要是由各個子系統(tǒng)的末端設(shè)備、采集設(shè)備、主干傳輸設(shè)備及配套的管線組成。設(shè)計內(nèi)容包括綜合布線系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、入侵報警、樓宇自控系統(tǒng)（BAS）、動力與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、總監(jiān)控室大屏幕顯示系統(tǒng)等。隨著數(shù)字化運維的不斷推進以及智能化需求的不斷增長，智能化專業(yè)包含的內(nèi)容還將不斷擴展[2]。

3.6 其他專業(yè)設(shè)計

除了以上專業(yè)，數(shù)據(jù)中心還包含裝修、消防、給排水等專業(yè)，這部分專業(yè)較為通用，幾乎所有建筑都涉及，其設(shè)計就不再贅述了。

4 深化設(shè)計

數(shù)據(jù)中心的深化設(shè)計主要涉及以下內(nèi)容：一是設(shè)備廠家完成選型后，根據(jù)選型的結(jié)果更新設(shè)計文件；二是智能化系統(tǒng)中的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及樓宇自控系統(tǒng)，廠家根據(jù)設(shè)計文件重新布置末端設(shè)備、采集設(shè)備及系統(tǒng)搭建；三是根據(jù)設(shè)計文件進行BIM模型制作，用于指導施工；四是裝修部分根據(jù)業(yè)主的需求，對重點區(qū)域進行重新設(shè)計以及效果圖的制作等；五是根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對管道、線路路由進行優(yōu)化；六是新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心項目相關(guān)的新技術(shù)和新工藝比較多，特別是節(jié)能方面的新技術(shù)在不斷涌現(xiàn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過對IDC數(shù)據(jù)中心機房規(guī)劃設(shè)計進行分析研究，主要包括前期規(guī)劃、施工圖設(shè)計、深化設(shè)計等，全面剖析IDC數(shù)據(jù)中心機房設(shè)計的方方面面，為數(shù)據(jù)中心機房功能發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。