新形勢下的數據中心建設實踐

天津 周虎 張偉

數據中心圍繞基礎裝修、電氣系統、消防系統、空調系統、動環監控等重點內容進行建設，做到技術先進、經濟合理、安全適用、節能環保。

前期準備

1.確定機房面積

本次項目實施所在單位為能源服務行業，現機房整體面積約80 m2，已無擴展空間，根據集團信息化總體規劃，未來5 年將逐步完成決策管理、集團管控、風險防范、產業管理等應用系統新建、整合、提升約20 余個，預計資源需求量將翻兩番，同時規劃建設集團級云計算平臺，經綜合分析，擬定主機房面積150 m2。

機房面積的確定，個人認為主要考慮如下幾個問題：

（1）當前業務需要和規劃擴展需求，一般至少確保未來五年內有可擴展能力；

（2）在滿足當前的基礎上分階段實施，先期建設裝修裝飾、接地系統、配電系統、防雷系統等基礎性設施，后期結合實際，擴展機柜、空調等設備類設施；

（3）充分考慮原有設備的空間占用及有效利用。

2.選址和布局

（1）建筑物選址

首選確定數據中心所在位置，對建筑物周邊電力供給、通信暢通、交通便捷等諸多因素進行考察，同時要盡可能遠離產生粉塵、有害氣體、強噪聲源等場所，避開強電磁干擾。

（2）房間選取

房間應避免設在建筑物的高層或地下室，以及用水設備的下層或隔壁，主要目的就是防止漏水等。

同時選取的房間凈高應不小于3米。

如果已有建筑達不到層高要求，可適量降低機柜容量，以便適量降低機柜高度，但機房凈高不應小于2.6m。

特別需要注意的是房梁，因為房頂吊頂一般要取齊過梁下部，會對機房凈高有一定的影響。

（3）確定組成

本次建設結合實際需要，設置主機房、輔助區和支持區等，各區域之間設置玻璃隔離。

（4）整體布局

為加強機房內區域間管理，按照“滿足當前、分步建設”建設原則，本期項目采用模塊化機房設計，建設封閉冷通道2 組、市配電柜2 組、通信機柜3 個、UPS 不間斷電源2 組等，機房整體布局設計如圖1，預留封閉冷通道、UPS 電池等位置，以便擴容。

機房建設

機房建設主要包括裝修裝飾、供配電、照明、防雷等基礎設施建設，以及封閉冷通道供配電、照明、空調等模塊化建設。

（一）裝修裝飾

本項目裝修主色調以冷色調為主，裝飾材料以淺灰或白色為裝飾色，與機房內黑色機柜、黑色服務器相協調。同時所選材料外表要為亞光，可以避免產生反射光、折射光、眩光等，材質選用具備氣密性好、不吸塵不起塵、綠色環保等材料，滿足消防要求。

1.地面工程

首先必須對地面進行較好的預處理，抹平機房地面，安裝靜電泄漏系統，鋪設靜電泄漏地網；然后作防塵、防水處理，起防潮、防霉作用。

鋪設鋼制無邊防靜電地板，尺寸為600mm×600mm，地板安裝后用亞光不銹鋼踢腳板壓邊裝飾。

2.吊頂工程

圖1 數據中心整體布局

施工前拆除原有吊頂及管線，對現有頂板進行防火、防塵、防水，以及凈化處理。

本項目吊頂材質選用600mm×600mm 方形微孔鋁合金吊頂，頂棚內作凈化處理，在所有吊頂內上層均刷防塵漆三遍，主要目的是提高機房潔凈度。

3.墻面工程

主機房墻柱面采用凈化彩鋼板，確保機房潔凈度、溫濕度及防靜電的要求，同時具有較高的強度，且美觀、防靜電、屏蔽、保溫、隔音效果好，并可大大縮短安裝工期。

4.門窗隔斷

對現有的窗戶進行封堵，主機房門為甲級鋼質防火防盜門，配備門禁系統及強力閉門器、防火鎖。

主機房和輔助區、支持區設置防火玻璃隔斷，隔斷上設置隔斷門。

防火門切記要求廠家提供質檢中心檢驗報告，以便消防檢查。

5.機房照明

本項目建設選用600*600mm LED 格柵燈，要做到無頻閃、無眩光、流明度大,光線分布均勻,不直接照射光面，同時地板、天花板、熒光燈盤三者尺寸一致、，達到整齊美觀的效果。

封閉冷通道內獨立安裝LED 照明系統。

6.隱蔽工程

要嚴格按照國家標準，隱蔽部分材料要采取以下措施：

（1）地面做防潮、防火及保溫處理；

（2）非阻燃材料必須涂刷防火涂料；

（3）所有隱蔽用材必須符合機房用材性能指標，做到不起塵、阻燃、絕燃、不會產生靜電、牢固耐用并無病蟲害發生；

（4）機房區頂面、地面在施工前需做防塵防靜電涂料處理；

（5）各種涂料須符合環保要求；

（6）門、墻壁、頂棚、地（樓）面的構造和施工縫隙，均應采取可靠的密閉措施，做好防鼠密封處理。

7.綠色要求

現代機房建設必須強調綠色概念，堅持環保無污染的可持續理念。

平面規劃上注意不要追求超大、超寬、超高；選材上必須選用綠色環保產品；用材上不追求奢華、高價,選擇與投資規模和使用功能相匹配材料。

（二）接地系統

機房接地系統是綜合性信息處理工程,接地系統是否良好是衡量機房建設質量的關鍵性問題之一。

機房一般具有四種接地方式:交流工作地、安全保護地、直流工作地和防雷保護地。

在機房接地時應注意3點:1.信號系統、電源系統、高壓系統和低壓系統不應使用共地回路;2.靈敏電路的接地應各自隔離或屏蔽,以防止地回路和靜電感應而產生干擾；3.機房接地宜采用綜合接地方案,綜合接地電阻應小于1Ω。

（三）防雷系統

數據中心注重供電持續性，因此不能忽視機房防雷，主要是防感應雷引起的雷電浪涌和其他原因引起的過電壓。

因本項目從地下低壓配電室到四樓機房距離較長，所以整套電源系統設計了三級防雷器：

第一級SPD 避雷器安裝在地下低壓配電柜內；

第二級安裝在機房支持區配電柜；

第三級安裝在列間機柜精密配電柜，構成多級電源防雷，解決SPD 上的殘壓和電纜感應電壓的問題，可有效地對電源系統進行防護。

（四）配電系統

數據中心的負載主要用于服務器、交換機、安全產品等,任何電力系統事故都可能造成不可估量的損失,因此供配電建設力求安全、穩定、可靠,且具有可擴展性。

機房支持區設置市電總配電柜和輸入輸出柜，供動力、照明、輔助用電、UPS 等用電控制。對服務器、網絡系統、服務器外設及機房監控系統等主設備采用UPS 供電，空調設備、照明設備等輔助設備由市電直接供電，一是確保主設備供電的穩定性和可靠性，二是最大化利用UPS 電能，以防斷電情況下提高UPS 供電續航能力。

封閉冷通道各設置精密配電柜，與封閉冷通道匹配，每個配電柜要獨立雙路電纜供電，三相五線制供電，內裝空氣開關，供相應封閉冷通道內動力、照明、輔助用電等用電控制。

封閉冷通道內每個機柜垂直安裝2 個20 口PDU，分別接到列頭精密配電柜三相電的每一項，分別設置空氣開關控制，提高供電可控性和穩定性。

值得注意的是UPS 系統要具備智能休眠模式，并設置輪休時間，以便休眠輪換，以節省能耗，真正實現綠色節能，同時提高系統綜合使用壽命。

（五）空調和新風系統

1.機房精密空調系統是保證良好機房環境的關鍵設備,應采用恒溫、恒濕精密空調系統，確保機房設備能夠連續、穩定、可靠地運行,維持機房內恒溫恒濕狀態。

本項目每個封閉冷通道配備4 組列間空調，充分適配封閉冷通道微模塊構架，利于氣流循環，并確保冗余，避免空調設備故障，導致溫度持續上升，造成停機、宕機、丟失數據等不可逆轉的損失。

同時列間空調具備以下優勢：

（1）貼近熱源制冷：采用“前送風、后回風”的水平送風模式，與服務器機柜并排安裝，貼近服務器機柜熱源，縮短氣流循環路徑，在最近的距離內對熱負載進行制冷散熱，降低氣流循環的能量消耗；

（2）溫濕度控制精確：機組除具備制冷及除濕系統外，配置加熱和加濕功能組件，確保在各種工況下，機組均能對循環氣流進行制冷、除濕、加熱、加濕處理，對機房環境和循環氣流進行精確控制；

（3）機組具有熱備份和輪值功能，提供N+X 冗余，本項目運行時采用“2+2”熱備和輪值，確保2 臺列間空調處于運行狀態，提升可靠性。

2.機房新風系統應加裝防火閥，并能與消防系統聯動,一旦發生火災,能自動切斷新風進入；有效滅火后，要進行空氣交換，排出滅火氣體，提供足夠的新鮮空氣，創造良好的工作環境。

（六）消防與安全

消防設計以對人員和設備均不造成傷害為主要原則,同時要與電氣系統、空調系統、新風系統聯動，主要包括消防自動報警、七氟丙烷氣體滅火等。

1.自動報警系統

自動報警系統要科學的安裝探測器、聲光報警器，感煙、感溫探測器要圍繞配電、UPS、機柜等重要區域。

2.七氟丙烷氣體滅火系統

滅火系統要選擇取得消防3C 認證的廠家和產品，本項目采用無管網七氟丙烷滅火系統，設置自動控制、手動控制、機械應急操作等3 種控制方式，方便選取最合理的措施，釋放滅火劑實施滅火。

3.封閉冷通道消防安全

封閉冷通道內部走道上方安裝模塊化可翻轉活動天窗，通過電磁鎖觸發裝置翻轉。當監測系統接收到消防報警信號時，自重力式活動天窗自動打開，允許消防氣體進入到冷通道內部完成滅火功能。

4.其他安全措施

（1）防護區內工作層和地板下均要設置感煙、感溫探測器；

（2）機房內要設置聲光報警器，機房各出入口上方要設置放氣指示燈和消防警鈴。

（3）機房主要出入口一側設置緊急啟停按鈕；

（4）防護區的防火門要設置為向外開啟，并加裝閉門器；

（5）防護區應設有人員疏散走道與出門，在疏散走道與出口處，要設火災事故照明和疏散指示標志；

（6）數據中心內要配備專用的空氣呼吸器，并放置在指定位置。

（七）智能化系統

本項目監控系統規模不大,能夠24 小時監視并記錄機房內、冷通道內發生的任何事件即可。

1.智能門禁：采用雙門禁，即出入口門禁和封閉冷通道門禁；冷通道兩端設計安裝電動平移雙開門，配置門禁系統。雙門襟便于靈活、方便地限定進入機房的人員、時間、權限、活動區域,防止人為因素造成的破壞,保證機房的安全。

2.漏水檢測：為及時發現機房頂棚屋面、機房地面由于上下水管道堵塞造成漏水、空調系統排水管損壞漏水、空調系統保溫不好形成冷凝水等，對水害重點位置，敷設區域式泄漏檢測感應繩，對液體泄漏情況進行檢測，監測報警。

3.配電監測：一是對配電柜主回路的三相電量參數、電能消耗等實時監測，確保市電穩定輸入；二是實時監測UPS 輸入輸出電壓、輸出電流、輸出有功功率、負載、輸入輸出頻率、電池電壓、工作狀態等；三是實時監測配電開關的通斷狀態，確保供電回路出現跳閘后，能夠準確及時處理，使機房內供電系統保持暢通穩定。

4.環境監測：數據中心內安裝數字型溫濕度傳感器，實時監測重點區域溫度分布情況，并實時監測、控制精密空調工作參數、運行狀態，聯動調整精密空調送風溫度和調整送風量，以達到有效制冷。

5.視頻監測：數據中心內重點區域布設視頻攝像頭，全方位、實時監測機房內人員出入等情況，并提供錄像資料查詢功能。

同時為確保監測報警信息及時告知機房管理人員，對接集團短信平臺，一旦發生溫度超限、空調啟停等關鍵信息，通過短信及時告知，以便快速響應、處理。