數據中心工程給排水專業設計要點

許暉東

（上海中福建筑設計院有限公司，上海 200000）

隨著云計算和大數據等產業的快速興起和國家大力推行“新基建”的背景下，數據中心的建設快速興起。數據中心建設作為新一代信息技術產業，已成為戰略性新興產業。數據中心建設越來越廣泛，在保障數據中心建設安全穩定的各個環節中，工程設計是十分重要的一環，給排水專業的設計尤為重要。

1 數據中心概述

《數據中心設計規范》（GB 50174—2017）中對數據中心進行了闡述為，數據中心是一種大型的數據儲存中心，為集中放置的電子信息設備提供運行環境的建筑場所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區、支持區和行政管理區等。

數據中心建設包含基礎設施建設和信息的集中處理、存儲、傳輸和交換，本文主要介紹基礎設施建設工程設計方面的內容，基礎設施建設是為信息的集中處理、存儲、傳輸和交換提供良好的環境因素。信息的安全和信息設備的運行穩定需要建設配套完整的基建工程。數據中心的基建工程是一個系統工程，由多個系統協同工作實現，需要平衡各系統的可靠性。除了建筑主體本身安全防護等級需要達到所需等級要求外，機電各專業的系統設置也應與所需的安全保障系統相適應。《數據中心設計規范》（GB 50174—2017）中對數據中心進行了A、B、C三個等級的分類，且針對各個等級的數據中心制定了相應的技術要求。A級機房等級最高，重要性最高，運行中斷將造成重大的經濟損失或造成公共場所秩序嚴重混亂。

2 數據中心工程給排水系統設計要點

2.1 給排水相關設計依據

數據中心內有大量的服務器設備、網絡存儲設備、供電系統設備、制冷系統設備等，對水比較敏感，水漬會影響數據中心的正常運行。根據現行規范給水排水的相關規定，數據中心內空調和加濕設備區域應設置擋水和排水設施，有自動噴水滅火系統的房間、走道也應設置排水設施[1]。

2.2 給水系統

（1）生活用水。

供給大樓衛生間各用水器具用水，由市政自來水供給。

（2）空調加濕補水。

主要供給大樓空調加濕用水，根據空調專業設計條件，加濕用水需要采用軟水，配置軟化水處理裝置對市政自來水進行軟化處理。

（3）空調冷凍循環水系統補水。

主要供給大樓空調冷凍水系統平時運行時的補水，需要配置軟化水處理裝置，可與空調加濕補水系統合用一套軟化水處理裝置。

（4）空調冷卻循環水系統補水。

主要對大樓空調冷卻塔運行時蒸發和漂水產生的損耗進行補水，由市政自來水供給。

2.3 排水系統

（1）生活污水。

主要來自衛生間各種器具的排水。

（2）空調廢水排水。

主要來自機房空調設備的冷凝水和加濕器的排污水。

（3）事故排水。

主要來自管道事故漏水以及火災時消防系統的噴水。

（4）雨水。

主要來自屋面組織的雨水排放。

2.4 給排水管道設計

數據中心給排水管道敷設原則：與機房無關的給排水管道不得進入機房區域，長期充滿水管道盡量遠離機房區域，可能結露的給排水管道應做好防結露保溫措施。建筑內的給排水管道一般建議采用金屬管材，防止碰撞破裂漏水影響數據中心正常運行。

（1）生活給水排水管道。

數據中心機房基本屬于無人值守狀態，一般僅需要在首層或每層的某個角落設置個別辦公室供少量運維人員辦公運營用，并配套小型衛生間，生活給水排水管道不需要進入數據中心機房的核心區域。

（2）機房加濕設備補水管道。

機房的加濕設備一般設置在機房內部，加濕補水管道不得不進入數據中心機房的核心區域。可以將加濕給水立管設置在機房外部，有加濕器的地方設置支管接加濕器，支管在機房外設置檢修閥門，縮短加濕管道進入機房區域的長度，降低管道的漏水對數據中心機房造成影響。

（3）空調冷卻循環水供回水管道及其補水管道。

水冷型冷凍水中央空調系統的數據中心必備的管道，管道與數據中心機房的核心區沒有直接聯系，通常可敷設在核心區外圍或專用的管道井內。

（4）空調廢水排水管。

在空調機房、空調區域均考慮空調冷凝水、空調冷凍水或加濕給水管道閥門漏水、地面水排水，均設地漏考慮空調排水，經排水管匯集后就近排至室外排水溝。機房內采用潔凈室專用地漏或自閉式地漏，地漏下加設水封裝置，采取防止水封破壞和反溢措施。

（5）事故排水管。

數據中心的走道及輔助用房區域設置自動噴水滅火系統和消防栓給水系統，為防止兩個系統誤啟動或消防滅火時噴灑的水進入機房而損害設備，正常需要設計水消防啟動后排水系統，在走道隔一定距離設地漏，地漏接至事故排水立管上，排水立管設置在機房外部，有效防止水消防系統啟動后水進入機房，造成二次損失。

（6）雨水管。

屋面雨水量按重現期為10年設計（重要公共建筑級別），計算建筑雨水系統管徑。建筑屋面雨水排水設置溢流口，屋面的雨水排水管與溢流口的總排水能力設計重現期為50年、降雨歷時5 min時的設計雨水流量[1-3]。

3 數據中心工程消防系統設計要點

3.1 消防系統

數據中心的消防系統根據現行規范要求和防火區域的不同分為幾種形式，主機房區域安全等級較高且無人值守，一般情況下宜設置氣體滅火系統，個別情況下可以設置自動噴水滅火系統。配電房區域不能采用自動噴水滅火系統，只能設置氣體滅火系統。公共區域、輔助用房按現行防火規范要求設置室內消火栓系統或自動噴水滅火系統。消防系統的規劃設計還需要與當地的消防主管部門溝通確定方案。

3.2 室內消火栓系統

數據中心消火栓箱宜布置在主機房外的走道上，明顯且易于取用。消火栓管道不得進入或穿過數據中心主機房的內部，可以明設置在主機房的隔墻外面，考慮美觀性，可對消火栓和立管進行裝修包封處理并設置明顯的標志。消火栓需要滿足2股水柱能夠同時保護機房里面的每個角落，故機房進深不應太深。平面方案布置時需要與建筑專業密切配合。

3.3 自動噴水滅火系統

現行《數據中心設計規范》（GB 50174—2017）規定，A級機房（兩個或兩個以上數據中心互為備份時）、B級和C級機房可采用自動噴水滅火系統，與《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）規定一致。一般根據業主的要求確定主機房是否采用自動噴水滅火系統。

自動噴水滅火系統作用后產生的水患影響較大，需要慎重采用。建議數據中心整棟樓的自動噴水滅火系統采用預作用形式，建議系統的預作用報警閥組按樓層或按防火分區設置，減少預作用閥組后管網的充水時間以滿足規范要求，盡量避免火災時大范圍管網充水對其他未著火區域產生影響。

3.4 氣體滅火系統

根據數據中心設計經驗和現行標準的規定，數據中心的主機房自動滅火系統的首選為氣體滅火系統。氣體滅火系統滅火速度快、效率高、滅火后不損壞設備、無毒、無味無污染，滅火完通風排除氣滅尾氣后機房可以馬上恢復使用。

目前數據中心運用比較廣泛的氣體滅火系為七氟丙烷和IG541兩大類。七氟丙烷是HFC的一種，滅火原理為通過化學抑制作用終止燃燒的連鎖反應，滅火速度快，屬于化學滅火。IG541是氮氣、氬氣和二氧化碳組成的混合滅火劑，氮氣、氬氣和二氧化碳的組成體積比例為52∶40∶8，三種成分均為無毒、無味、無色和不導電的氣體，滅火原理為稀釋防護分區內支持燃燒的氧氣，達到窒息滅火的目的，屬于物理滅火。

數據中心工程滅火系統需要考慮使用場所、滅火效率、使用安全、綜合造價。設計人員需要根據業主單位需求和實際情況進行充分比較，提供較優的設計方案。各數據中心業主單位自身對氣體滅火系統選型存在不同的側重點，主要體現在安全、效率、成本三個方面。

以安全第一，首選IG541。安全主要體現在對人和設備的保護。IG541滅火無污染、毒性小、安全系數高。

以效率第一，首選七氟丙烷。七氟丙烷需要10 s內噴完，IG541需要60 s內噴完。七氟丙烷滅火系統效率相對校高，對于相同容積的保護分區和相同的使用場所，七氟丙烷滅火系統滅火劑用量也相對較少。

以成本第一，氣體滅火系統的總投資主要分為初期一次性投資和后期日常維護費用兩部分組成。初期七氟丙烷成本較低，后期維護IG541成本較低，綜合成本差別較小。

數據中心工程氣體滅火系統設計應結合建筑平面的布局、管網的布置、氣瓶間面積大小等因素結合實際需求綜合考慮，在保證使用性能的前提下，盡可能控制造價。

3.5 建筑滅火器

數據中心工程主機房內被保護對象是數據存儲服務器、配電柜等精密儀表設備，建議主機房內采用二氧化碳滅火器，撲救完成后完全揮發入大氣中不會損壞精密儀表設備。走道、運維室等普通房間還是采用磷酸銨鹽干粉滅火器。按照現行《建筑滅火器配置設計規范》的要求，主機房按嚴重危險級設計，手提式二氧化碳滅火器的滅火級別達不到規范規定的最小需配滅火級別要求，需要按照推車式二氧化碳滅火器進行配置。

4 結語

我國已步入信息化大數據時代，數據的存儲安全與信息資源的更新速度已成為影響國家經濟社會發展和人們生活科技發展水平的重要因素。數據中心工程是一項復雜的多學科工程，給排水專業應與其他各專業緊密配合、統籌設計，使給排水專業設置的各系統均能符合技術先進、節能環保、安全適用、經濟合理的原則。