探究數據中心機房規劃設計

涂攀科

（中通服建設有限公司，廣東 廣州 510030）

近年來，隨著大數據技術的發展，相關的應用越來越多地出現在人們的身邊，從方方面面改善著日常生產生活。數據中心機房是大數據和云計算的基礎，而規劃設計是數據中心建設的關鍵。目前，關于IDC數據中心機房規劃設計等相關研究較少，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，達到方案最優化，為下一步工作開展提供相關參考。

1 IDC互聯網數據中心規劃設計概述

IDC互聯網數據中心規劃設計主要分為前期規劃、施工圖設計和深化設計三個階段。另外，還要結合設備廠家資料以及新工藝、新技術的應用，進一步完善設計方案。

2 IDC互聯網數據中心前期規劃

2.1 數據中心選址

數據中心選址要符合GB 50174-2017《數據中心設計規范》的各項規定，最好選擇在工業用地上按照工業建筑進行規劃、設計、報建等。在選址時，要對當地的土地出讓費、業務需求、用電需求、建設成本、城市規劃等進行研究，結合供電、供水、道路、通信管道、排水、排污、氣象、地質環境及電磁干擾等條件綜合考慮，進行綜合比選分析。

2.2 場地設計

數據中心的場地設計要滿足功能、運營、管理、交通、分期發展等需求，因地制宜地合理安排各功能空間，做好園區總體規劃布局。場地設計主要考慮以下方面：功能完善、分區清晰、易于運營；交通組織規劃合理，人流、車流與物流合理分流；內部道路寬度和承重滿足使用要求；供電、給水、排水、供熱及通信網絡等管線規劃合理。

3 IDC互聯網數據中心施工圖設計

3.1 明確定位

數據中心整體規劃對后續各專業設計影響很大，在做具體規劃布局之前，需綜合考慮機房的各項條件，結合造價、工期、質量等方面，確定數據中心的等級定位，目前，數據中心有以下幾個主要分級（見表1）。

表1 數據中心等級劃分表

明確定位后，方能進行下一步設計，保證數據機房利用率，達到使用效益最大化。

3.2 工藝設計

數據中心工藝設計應本著實用、經濟、美觀的設計原則，因地制宜地進行布局，并對傳統設計中的布局形式、節能減排措施等方面給予創新，對布局的合理性進行靈活設計，提升設計感與體驗度。數據中心包含多個專業，各專業用房設置需滿足規范要求，做到各類機房留有發展余地，滿足日后業務發展的需要。

（1）充分考慮所有專業的需求，進行總體區域劃分。

（2）充分利用業務機房空間，結合業務機柜對配電和空調的需求，合理布局機柜，確定整體的規劃機柜數及主要經濟數據（見表2）。

表2 某項目主要經濟數據表

表2中數據確定后，需對每層各機房使用區域進行規劃，確定各功能分區布局，面積等數據，并完成初步設備布局方案，后面各專業的設計將以此基礎上進行。

另外，工藝設計還包括裝修專業的主要內容。數據中心裝修專業設計大部分與民用建筑類似，其主要不同在于地板敷設方式。數據機房地板一般選用防靜電架空活動地板，其架空高度與空調專業設計中風量需求相關。

3.3 電氣專業設計

電氣專業是IDC數據中心建設重要部分，是供應設備電能及穩定運行基礎。數據中心主要電負荷包括：IT設備、空調、動力、照明、消防以及各類供電設備電能損耗。故數據中心電氣電源規劃首先需根據整體規劃以及建筑物本體條件，結合工藝設計相關內容，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

根據表3數據，結合工藝設計布局，進行設備選型及規劃。數據機房主要的電氣設備包括高壓柜、變壓器、低壓柜、UPS（不間斷電源）等，根據每層負載情況進行靈活配置。同時，按照數據中心機房定位，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定。

3.4 空調專業設計

為滿足數據中心“高可靠性、經濟性、綠色節能”的原則，數據中心空調系統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，達到綠色節能的目的?？照{設計規劃需考慮以下方面。

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

（2）室內設計參數，即各個功能區域的設計參數（見表4）。

表4 某項目空調室內設計參數

（3）根據工藝設計的相關數值計算空調系統負荷，根據機柜功率、圍護結構冷負荷、機房設備冷負荷數據計算各區域的總冷負荷，最終得出機房的總冷負荷（見表5）。

表5 某項目空調負荷計算表

根據上述冷負荷數值，結合室外空氣計算參數進行制冷方式的選擇，制冷機房的主要設備布局及選型。目前主流的制冷方式主要有水冷、風冷、蒸發冷等。

除了主機端，空調系統設計還包括末端空調的設計。末端空調是直接送冷到機柜的一側，其效率十分重要。目前主流的末端空調設計主要使用精密空調風柜或列間空調，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，通過氣流組織對設計布局進行驗證，找出局部熱點，進一步優化設計布局及設備選型方案，確保空調系統可靠性[1]。如圖1所示。

圖1 CFD氣流組織仿真

3.5 智能化專業設計

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

3.6 其他專業設計

除了以上專業，數據中心還包含裝修、消防、給排水等專業，這部分專業較為通用，幾乎所有建筑都涉及，其設計就不再贅述了。

4 深化設計

數據中心的深化設計主要涉及以下內容：一是設備廠家完成選型后，根據選型的結果更新設計文件；二是智能化系統中的動力環境監控系統及樓宇自控系統，廠家根據設計文件重新布置末端設備、采集設備及系統搭建；三是根據設計文件進行BIM模型制作，用于指導施工；四是裝修部分根據業主的需求，對重點區域進行重新設計以及效果圖的制作等；五是根據現場實際情況，對管道、線路路由進行優化；六是新技術、新工藝的應用。數據中心項目相關的新技術和新工藝比較多，特別是節能方面的新技術在不斷涌現。

5 結束語

綜上所述，通過對IDC數據中心機房規劃設計進行分析研究，主要包括前期規劃、施工圖設計、深化設計等，全面剖析IDC數據中心機房設計的方方面面，為數據中心機房功能發揮奠定基礎。