數據中心選址的研究

文｜中國電子工程設計院世源科技工程有限公司 王鐵楠 王志強

1 數據中心發展歷史

數據中心源自計算機房，由于早期計算機系統體積龐大、運維復雜，因此需要在一個特殊的環境中運行，需要許多電纜連接所有的組件，如標準機架安裝設備、高架地板和電纜盤等。此外，過去的計算機也需要大量的電力，會產生大量的熱量，通過專用的計算機房和冷卻系統可以對散熱效果進行較好的控制。

到了20世紀80年代，計算機市場一片繁榮，大量計算機部署到世界各個角落，然而隨著IT運維變得越來越復雜，數據丟失現象越來越普遍，所有公司開始意識到需要控制IT資源。特別是隨著90年代服務器計算模式的普及，人們開始采用分層設計，使用廉價的網絡設備，加上標準的網絡布線，將服務器單獨放在公司的特殊房間中，于是就使用“數據中心”一詞表示特殊設計過的機房，這也是“數據中心”一詞的來歷。

在互聯網泡沫期間，數據中心得到了蓬勃發展，公司需要在互聯網上建立可以不間斷訪問的網站，而這要求具有快速和可靠的互聯網連接，于是出現了許多互聯網數據中心（IDC）公司。IDC采用了大量的新技術和手段，為運維提供了可伸縮的能力，這些做法最后成功遷移到企業的私有數據中心里。

表1 GB 50174-2008關于數據中心選址的描述

2 數據中心選址的相關因素

數據中心作為一個大型基礎設施，位置的重要性自然不言而喻。我國數據中心國家規范《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）和美國TIA 942標準都對機房的位置給出了詳細的要求，如表1所示。

TIA 942標準中對不同分級的選址要求如表2所示。

表2

單位和企業在數據中心選址上更多考慮的是企業自身的便利性，而忽略了數據中心是一項系統工程。從選址的角度看，數據中心還有以下幾個方面的因素需要考慮：地理條件、配套設施、成本因素、政策環境、人才資源、社會經濟環境。

2.1 地理條件

在地震、臺風、洪水多發區域不宜建設數據中心，盡量遠離重大的軍事目標和重大工程，以免成為打擊的對象，數據中心不宜建在犯罪率高發的地區，周邊不宜有大的危險因素（加油站、危險品倉庫、監獄等）。IT設備受到粉塵、有害氣體、振動沖擊、電磁場干擾等因素影響時，將導致運算差錯、誤動作、機械部件磨損、縮短使用壽命，因此在機房位置選擇上，應盡可能遠離產生粉塵、有害氣體、強振源、強噪聲源等場所，避開強電磁場干擾。應避免或遠離無線電干擾源、廣播發射臺、雷達站、高壓線等，以防止對IT設備的干擾。數據中心內無線電干擾場強，在頻率為0.15MHz～1000MHz時，不應大于126dB；磁場干擾環境場強不應大于800A/m；從節能的角度上來看，數據中心應建立在空氣清潔度較高，常年平均氣溫較低的地區更有利于降低后期運行費用。

2.2 配套設施

2.2.1 電力因素

數據中心在選址的時候必須要明確當地電力的分布條件以及在未來幾年內的趨勢。如果當地有其他重要的公用設施在未來的幾年內，電力需求大幅上漲，那么有可能使數據中心的電力得不到充足的供應。電力的價格也是數據中心選址的關鍵，不同地區的電力價格差別很大，美國越來越多的企業選擇在電力價格低廉的北卡羅來納州建立自己的數據中心，包括Facebook、谷歌、蘋果、IBM等。我國的內蒙、青海、黑龍江等地也充分利用電力價格低廉的優勢逐步吸引國內外的相關企業進駐該地建設數據中心。

2.2.2 網絡因素

數據中心選址另外要考慮的一個問題就是網絡的接入問題，這直接關系到數據中心的業務質量。數據中心的工作性質實際上就是對電子信息的處理、傳輸、交換、存儲、計算等一系列工作，它與通信的關系密不可分，其所在地區的電信網絡基礎設施應該較為健全或發達。

2.2.3 物業因素

（1）建筑物要求

數據中心各功能房間荷載要求如下：

◆數據中心：10.0kN/m2；

◆電池室：16.0kN/m2；

◆冷凍機房、柴油發電機房：12.0kN/m2；

◆配件間、變電室：10.0kN/m2；

◆氣瓶間：10.0kN/m2；

◆空調機房：10.0kN/m2；

◆辦公用房： 2.5kN/m2；

◆吊掛荷載： 1.2kN/m2；

◆建筑物層高要求：主機房的凈高應根據機柜高度及通風要求確定，且不宜小于2.6m。

（2）供電容量要求

數據中心對電力容量的需求非常大，在選址時應該優先考慮擁有建筑物多路高壓供電，以保證數據中心的用電需求。要保證數據中心的日常用電，可自行向所屬供電局申請成為供電局的直接用戶，即電力直供戶或高壓自管戶，可自建高壓供電系統等。

（3）機房位置

對于建設在多層或高層建筑物內的數據中心，應對設備運輸、管線敷設、雷電感應和結構荷載等問題進行綜合考慮和經濟比較；采用機房專用空調的數據中心，應具備安裝空調室外機的建筑條件。

在多層或高層建筑物內設電子信息系統機房時，有以下因素影響主機房位置的確定：

◆設備運輸：主要是考慮為機房服務的冷凍、空調、UPS等大型設備的運輸，運輸線路應盡量短；

◆管線敷設：管線主要有電纜和冷媒管，敷設線路應盡量短；

◆雷電感應：為減少雷擊造成的電磁感應侵害，主機房宜選擇在建筑物低層中心部位，并盡量遠離建筑物外墻結構柱子（其柱內鋼筋作為防雷引下線）；

◆結構荷載：由于主機房的活荷載標準值遠遠大于建筑的其他部分，從經濟角度考慮，主機房宜選擇在建筑物的低層部位。

機房專用空調的主機與室外機在高差和距離上均有使用要求，因此在確定主機房位置時，應考慮機房專用空調室外機的安裝位置。

2.2.4 其他條件

（1）數據中心應盡量靠近永久性道路，具備較好的市政條件，便于解決水、電、通信線路等。

（2）數據中心附近應無嚴重環境污染源。

（3）數據中心附近應無產生較強震動的設備。

（4）數據中心附近應無較強電磁干擾源。

2.3 成本因素

2.3.1 土地、房屋成本

新建數據中心和改建數據中心的土地、房屋成本計算方式一樣，新建數據中心是指企業在規劃用地上，依照自身需求建設專用建筑物和附屬設施，建設成本如表3所示。

表3

改建數據中心是指將現有不符合數據中心要求的建筑物全部改建或部分改建，使其成為符合數據中心要求的建筑物，分為兩類：

（1）使用方購買需要改建的建筑物，并且按照數據中心等級標準的要求進行整體改造。

（2）使用方在某一建筑物內，將選定的區域按照數據中心等級標準的要求進行改造。

其成本如表4所示。

表4

2.3.2 長期運營成本分析

（1）房屋建筑物和土地成本攤銷或租金

自建數據中心的土地成本攤銷，自建或改建建筑物的成本攤銷及裝修費折舊均應計入數據中心長期運營成本。

數據中心場地如果采用租賃的方式，每期支付給租賃方的租金費用應計入數據中心長期運營成本。攤銷和折舊方法參見國家相關財務制度。

（2）設備折舊或租金

設備購買成本折舊均應計入數據中心長期運營成本。

數據中心設備如果采用租賃方式，每期支付給租賃方的租金費用應計入數據中心長期運營成本。攤銷和折舊方法參見國家相關財務制度。

（3）水電費用

數據中心運營產生的水電費用在長期運營成本中所占比率較大，尤其是電力費用一般在運營成本中所占比率約為40%，大型或超大型數據中心的電力費用所占比例更高，一般會達到長期運營成本的60%左右。因此，數據中心在運營期間如何有效節約電力成本是數據中心綠色節能的關鍵所在。

（4）網絡通信費用

數據中心網絡通信費用包括電話通信費、互聯網通信費和專線通信費等。由于對通信線路帶寬需求的增加，數據中心網絡通信成本呈明顯上升趨勢。

（5）管理費用

管理費用包括日常辦公管理費用和人力資源成本。

數據中心日常辦公管理費用包括交通費、差旅費、會議費和辦公設備購置費等。

數據中心人員分為兩大類：一類人員負責數據中心IT設施、環境的管理和維護；另一類人員負責數據中心的物業管理和維護。人力資源成本中應包含以上所有人員的薪酬開支等。

（6）保險費用

數據中心保險費用包括財產一切險和公共責任險，保險費率取決于投保設備的狀況和投保金額，詳細內容可查閱保險業的相關規定。

（7）維修費用

數據中心基礎設施日常維修保養費用包含數據中心建筑物及大型機電設備的日常維修和保養費用。如果配有柴油發電機，柴油費用可一同計入。

（8）相關稅費

相關稅費是指數據中心運營期間可能涉及到的各種稅費。例如，自有數據中心應繳納的房產稅和城鎮土地使用稅等。

（9）財務費用

數據中心運營期間涉及的利息凈支出、匯兌凈損失、金融機構手續費，以及企業籌集資金發生的其他財務費用等。

2.4 政策環境

在數據中心選址時需要詳細地研究當地的各種政策環境，主要項目包括：

（1）土地政策

主要考察開發區通過出讓、租賃等形式提供哪些優惠條件；土地使用的期限和土地的價格；土地的補償費用。

（2）稅收政策

數據中心企業所在園區享受哪些優惠政策？以什么形式進行優惠？進出口環節的增值稅有哪些優惠政策？有無其他優惠政策？例如城市基礎設施配套費、水增容費等是否免收？

（3）行業優惠扶持政策

對于高新技術企業或國家政策支持項目，有無一定數量的貸款貼息扶持和基礎設施補助；數據中心需要增加電力擴容，園區是否承擔電力的接入費用；如果要進行對物業內容改造，是否提供改造費用。

（4）人才政策

開發區內的企業引進高級人才時，是否有引進人才的專項經費等；有無高科技人才培訓專項基金、科研支持經費等；對于企業高管人才，有些生活條件方面的優惠，如住房補貼等。

（5）潛在投資和合作者

了解當地希望投資合作的國有企業情況，尋求合作可能性；當地開發區政府的投資部門，了解其投資方向，尋求合作機會；當地開發區內的企業，特別是數據中心產業鏈上下游的企業，尋求合作機會。

2.5 人才資源

數據中心的建設過程和后期運維需要多方面高素質人才，所以在進行數據中心選址時應多考慮當地的人才配套情況，主要考慮的因素有以下三點：

（1）高校數量。

（2）IT人員數量。

（3）其他科技教育機構數量。

2.6 社會經濟環境

我國目前已有和在建的數據中心大部分集中在東部沿海地區，主要包括京津唐、長三角和珠三角地區。因為東部幾乎具有所有發展IT產業的傳統優勢：科技企業密布，集聚效應明顯；人口密度大，市場需求旺盛；高校云集，研發人才充裕；經濟發達，有足夠的資金支持數據中心的基礎設施建設等。但隨著東部數據中心數量不斷的增加，電力資源嚴重短缺已經成為東部地區發展數據中心產業的致命短板。

目前看來，數據中心建設有向西部轉移的趨勢，在西部的眾多城市中，鄂爾多斯、重慶等分別在自然環境、產業基礎、政策扶持三個方面最具優勢和代表性。

3 結束語

綜上所述，數據中心的選址工作需要綜合考慮各方面的因素，好的選址理念能夠幫助企業做出正確的選址判斷，引導企業的數據中心向著更安全、更可靠的方向發展。然而數據中心不僅對于企業意義重大，一些重要行業的數據中心，如銀行、證券、電信等，還對整個社會的穩定性有著重要的意義。因此，國內外均出臺了許多標準，用于規范數據中心的選址和建設。

1 鐘景華，朱利偉，曹播.《新一代綠色數據中心的規劃與設計》.電子工業出版社

2 Douglas Alger（作者），陳實（合著者），譚立勃（合著者），陳寶國（譯者），曾少寧（譯者），蘇寶龍 （譯者）.《思科綠色數據中心建設與管理》.人民郵電出版社

3 顧大偉，郭建兵，黃偉.《數據中心建設與管理》.電子工業出版社