數據中心的建筑設計初探

【摘要】數據中心是為機器服務的建筑，本文通過分析數據中心的組成、流線、布局及空間關系等要素，從其獨特的使用功能出發，探討這類建筑的設計原則和設計方法。

【關鍵詞】數據中心；建筑設計

1、數據中心

數據中心是為“機器”和“數據”服務的建筑，其產生和發展與計算機網絡技術密切相關，它的功能是提供大規模空間對數據進行處理與存儲。與服務于人的建筑不同，工藝是這類建筑的出發點，“形式追隨功能”尤為重要。在平面布局合理的前提下，還需考慮建筑本身與外部環境的協調，創作契合建筑性質的風格。為保證計算機安全可靠的運行，數據中心需要一個嚴格的物理環境，如供電、溫度、濕度、潔凈度等，甚至高于人類活動環境的要求。其設計主要原則如下。

1.1 安全可靠性原則。一方面保證電子設備高度可靠的運轉，避免單點故障；另一方面則是數據中心自身的安全防范，嚴格控制進入機房的人員，避免無關者非法入侵。合理的建筑平面布局是設計的前提。

1.2 可擴展性原則。數據中心的業務量不斷發展，設備不斷擴容，因此，設計也需要預留空間拓展的可能性，尤其應考慮日后發展的需要。

1.3 可分期性原則。數據中心大都根據實際需要分期建設，從而降低建設和運營成本，模塊化和標準化是目前國內外公認的設計方法。

2、平面布局設計

數據中心的平面是以一個標準模塊為單元進行設計的，如需擴大規模，只增加同樣的模塊。每個單元的設備機組、機房配置都相同，特別適合上萬平米、幾萬臺服務器的大型數據機房，也便于管理和虛擬化技術的應用。建筑單層面積較大，一個單元一般在3000m2以上。層數以低層和多層為主。容積率一般小于1.0。“保障”和“安全”是選址的重要因素，最好能將數據中心設在一座獨立的建筑物中，避開主要道路、噪聲源和灰塵源；并選擇在電力穩定、通信便利的地點。

數據中心主要由主機房、輔助區、支持區和行政管理區四項功能組成，各部分相對獨立又有聯系（如圖1所示）。主機房是數據中心的核心，為了安全要求自成一體，與輔助功能隔離，減少無關人員接近，也減少輔助設備對主機設備的影響。同時，輔助區又必須靠近主機房，縮短與主機房聯系的管線長度。服務于機房的設備必須專用，不能與辦公區域合用。

主機房平面應采用矩形，為靈活分隔和自由設備，大開間、大跨度的柱網是主體結構的首選。小型數據中心的柱距一般不小于6m；大、中型數據中心柱距越大越好，一般采用9m。需要注意的是，主機房和輔助區域不能放置在用水房間下方，也不與電磁干擾和振動源為鄰，更要避免跨越變形縫。

3、交通流線設計

交通流線是安全可靠性原則的重要體現。機房區與其他區域之間應有嚴格分隔，避免非法入侵。工作人員與設備搬運分設入口，實現人貨分流。辦公入口靠近主要道路，方便人員進出，并布置一定數量的停車位。設備入口需設卸貨平臺，運輸貨車一般卸完貨即走，所以不需要設置貨車停車場，只要預留2-3個小貨車停車位。

進入主樓后，人流與貨流的進出路線完全不同，客梯和貨梯分別靠近各自出入口。人流出入口既為工作人員也為外部客戶服務，在外圍布置接待、安檢等；在內部布置客戶操作和休息區。貨流出入口布置卸貨后拆箱的整理空間，然后由專人陪同進入機房安裝。如果可能，將人流與貨流路線布置在建筑物的兩個相反方向，將交叉的可能性減到最小（如圖2）。

流線設計還應體現嚴格的內外有別原則。不同性質的人流通過不同安全級別的識別卡，由電子門禁識別使用權限。數據中心有一條特殊的參觀流線，既要讓參觀人員對數據中心有一個全面和具體的了解，又不能讓其接觸到真正核心——數據機房。為此可在適當位置增加通道寬度，或在局部的機房隔墻上開一些小范圍的觀察窗，使參觀人員在不進入機房的情況下觀察到機房局部，既滿足參觀需求，又兼顧安全要求。

很多數據中心會設計一條走廊環繞主機房，可以實現所有管井都不在機房內部開門，而開向走廊，使無關人員沒有進入主機房的可能。同時，環繞的走廊方便安裝24小時安全監控設備對機房周邊進行全方位監控，沒有死角。機房維護墻與走道外墻之間形成的空氣間層，還有利于數據中心達到節能的要求。

數據中心的內通道寬度和門的尺寸應滿足設備的運輸要求，出入口至主機房的通道凈寬不應小于1.5m，貨梯及設備通道的寬度不宜小于2m，門洞結構高度不宜小于2.5m。“防尾隨門”是數據中心一項特有的設計，它不是一種特殊的門，而是一個特定的建筑空間。在主機房入口做雙層門，兩道門之間形成一個約6m2的小空間。兩道門不能同時打開，必須先打開第一道門進入這個小空間，關上第一道門后才能打開通往機房的第二道門，目的是防止非法入侵者趁工作人員不注意時尾隨進入主機房。

4、剖面和立面設計

數據中心的層高由4部分組成：結構構件高度、吊頂高度、主機房有效高度、架空地板層高。其中，吊頂高度主要包含空調和其他機電設備管線的高度。主機房的凈高主要根據機柜高度和通風要求確定，機柜高度一般為2.0-2.2m，因此機房凈高不宜低于2.6m。結構高度根據每個項目的場地條件、結構形式、柱距等因素確定，其他部分高度參考值如下表。綜合考慮主機房不應低于4.8m，有條件不宜低于5.5m，人員工作區域的層高不宜低于機房區，其他設備機房的凈高也需要4.0m。防靜電架空地板十分重要，它在機房地板下形成一個地下空間，供各種從橫交錯的管線、電纜及空調靜壓箱使用。通過地板設置的送風口，把冷卻風送至IT設備，保證其安全運行。為取得最佳的通風效果，架空地板的高度不應小于400mm，有的可高達600mm-1000mm。在其他工作區域最好也能考慮300mm以上的結構降板，便于安裝電氣和通訊電纜。在建筑布局時，應盡量將需做降板的房間集中布置，統一考慮，減少結構設計和施工的困難。

主機房是放置機器的空間，而非人使用的空間，它不像一般公共建筑那樣強烈需要自然采光和通風。相反，直射陽光會影響服務器的壽命，而外窗在整個建筑中是最大的冷橋，產生無謂的空調能源損失。鑒于機房對溫度、濕度和潔凈度有著極高要求，機房的外立面一般都不設外窗。

參考文獻：

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[2]黃鍇.建筑節能在數據中心建設中的探討[J].建筑節能，2008，（10）.