网络中心机房技术改造概述：记中国建筑设计研究院网络中心机房改造工程

孙鸢飞/刘斌梅/胡建军/马盟雪/肖昕宇（中国建筑设计研究院，北京 100044）

1 网络中心机房的建设目标

中国建筑设计研究院网络中心机房是全员办公自动化与通信自动化的核心机房，它肩负着全院网络数据的集中处理、存储、传输、交换和管理的重任。此次网络中心机房改造工程，是在现有机房内做全面升级和技术提升，涉及到的主体设备部分包括：供配电电源管理、无管网气体灭火、机房环境监控、机架式网络设备、恒温恒湿精密空调等。

网络中心机房改造工程的改造目标是：

1）技术做到：高水平、高标准、高技术；

2）装修做到：现代、简洁、美观、大方，展现中国院的特点；

3）投资做到：物有所值、物超所值；

4）采购做到：主要设备材料采用招投标方式采购，货比三家，性价比高。

工程管理采用项目经理（工程总指挥）负责制，本院其他相关部门通力配合，发挥各专业科室的工程技术优势。

2 网络中心机房改造前的现状

在中国大中小城市中，有许多维持运营了十几年的老机房，都急需进行扩容改建、翻新改造、异地重建、灾备冗余。在这十几年中，网络带宽以指数曲线的速度迅速增长，一跃而发展到今天的独享千兆到桌面。在这一发展过程中，信息中心机房的网络设备在不停地新增或是替换，势必造成机柜里里外外的各类电缆数不清、理还乱，UPS不间断电源勉强支撑着不断增加的网络设备工作。中国建筑设计研究院的机房也建设于十几年前，为了保证机房中不断增加的各种IT设备正常运行，只能不断地补充空调机，前后安装了4组VRV空调、2套吸顶式空调以及1台立柜式空调。

图1 历经十几年的机房维持着全院网络运行

图2 经历无数次设备更新的网络中心旧机房

图3 机房改造流程图

图4 机房迁移示意图

2010年，中国建筑设计研究院提出了争做“BIM*设计先进企业”，而网络信息中心旧机房已远远不能满足三维图纸设计、各专业协同设计的需要。加上信息技术发展突飞猛进，办公自动化信息交互、网络音视频本地与远程会议、IP数字通信替代传统电话、云计算、物联网等等，统统都需要高速网络数据传输、大容量、集中式存储设备、高度安全运行环境的电子信息系统支撑体系的中心机房，必须全面、彻底地进行更新和扩容。

3 网络中心机房的改造建设

3.1 设计方案

2010年，由中国建筑设计研究院院设计运营中心、院行政管理部、院信息管理研究中心、院智能建筑工程中心相关人员组成“19号院局域网改造联合设计小组”，并制定了由三个阶段步骤组成的全院网络全面改造计划：

1） 万兆主干、千兆到桌面的网络布线工程设计与实施，从2010年底开始；

2）与未来网络发展相适应的网络中心机房工程设计与实施，从2011年3月开始；

3）三层（核心、汇聚与接入）网络交换设备更新换代，网络实现万兆主干、千兆到桌面+服务器（思科）。UPS电源、精密空调（艾默生）满足五年规划，与德胜凯旋大厦的电子信息系统机房数据双热备份，同时作为德胜凯旋大厦数据中心的灾备，于2011年8月完成。

3.1.1 实施步骤

网络中心主机房位于3号楼地下1层（约53m2），其设备均处于24h运行状态，也无法容纳网络改建将增加的全部设备。且工期较长，无法断网施工，须采用双网并存的建设方式。因院内房屋紧张，行政管理部暂无法提供机房扩建的空间，故占用网络中心的培训间作为机房改造的过渡，但在实施上存在二次施工的问题。

勘探了旧机房的现状，设计小组召开施工方案讨论会认真研究，制定了一整套保证全院网络不中断的工程实施步骤和施工方法。

把旧机房改造成新机房，总共分为三个阶段：

1）第一阶段（2011年3月7日～2011年5月2日），即：旧设备迁移、百兆网割接完毕

2）第二阶段（2011年5月4日～2011年6月5日），即：百兆网二次割接、千兆网投入使用

3）第三阶段（2011年6月6日～2011年6月13日），即：施工收尾保洁、调试验收移交

图5 网络机房中期改造后设备布置平面图

图6 网络机房末期改造后设备布置平面图

在上述的第二个阶段任务尚未结束的2011年初，网络信息中心机房的改造工程设计中，就已经考虑到了对于今后BIM示范楼的网络支撑能力。2011年中旬，院领导又组织全院建筑设计师竞标设计本院三维设计大楼，即BIM示范楼。现已决定从2012年开始拆除4号办公楼，建设BIM示范楼。

3.1.2 系统设计与设备选型

此次机房技术改造，每一个子系统都经过了精细化设计，每一个设备都经过了院领导和各个相关专业设计师的挑选，每一种材料都进行了测试并封样。

1） 经双路市电互投供给一路三相四线制180A/3P电源；2） 消防电源独立，来自本院消防电；

3） 一个低压配电柜和一个UPS配电柜；4） 一个等电位连接箱；

5） 两组55kW机房专用恒温恒湿空调机组；

6） 两套60kVA UPS不间断电源系统并机供电，后备时间为0.5h；

7） 两列网络与服务器机柜的维护通道，全部采用无眩光吸顶式灯盘照明；

8） 在参观通道可以看到的一侧另加了一组蓝光LED射灯，营造出机房的灯光艺术效果；

9） 网络与服务器机柜的强电电缆与弱电电缆采用卡博菲桥架；

10） 一套无管网七氟丙烷灭火系统；

11） 一面钢双层气密式钢化防火玻璃隔墙、一扇对开门和一扇单开门，并带有中国院logo图案；

12） 三面防静电彩钢板墙面，并带有隐形丝网印刷的中国院logo立体组合图案；

13） 整个地面使用底部衬铜箔带的永久性PVC防静电地板，配上拉丝不锈钢踢脚；

14） 一套软水水处理装置；

15） 一套机房环境监控系统，包括：供配电电源监控、摄像机+指纹+密码的门禁、网络视频监控、UPS不间断电源监控、空调主机监控、漏水检测、消防报警信号监控等等；

16） 一组音视频展示系统。

3.2 现场施工组织方案

1) 施工组织架构

施工组织架构图见图9。

2) 机房位置及设备布置

(1) 在既定的位置上精心布置

图7 改造后的机房电力供应

图8 彩钢板墙面与防静电卷材

机房位置在地下1层，净高只有2.73m，机房内部总面积约83m2，原地位置与面积都不能改变、不能扩充。其中：走廊是东西走向，宽约2m；机房东西宽约12.55m，南北深约6.55 m；机房内部有一个32m2的小区域是培训区。

(2) 协同设计

图9 施工组织架构图

图10 室内效果图

由本院智能建筑工程中心做功能设计和整体布局设计；由本院环境艺术设计院室内所做艺术效果设计，即美学设计。

(3) 设备安装及室内装修

A. 为了使运维人员和参观者在不进入机房的情况下依然能够了解到机房环境与设备运行状况，在原有的轻钢龙骨墙面基础上，设计了防火玻璃隔墙和门；

B. 网络与服务器机柜成2列背靠背布置，背后间距1250mm，正面距离墙面距离约1500mm，每一列为12台机柜（高2000mm×宽600mm×深1100mm，在标准机柜的深度上，增加了100mm，保证了网络设备前后两面都可以布线，并且可以把机柜的门关上）；

C. 靠东墙一侧安装2台机房专用精密空调机，2台空调之间保留600mm检修空间（为了美观，特意设计安装了一块可拆卸的中国院logo玻璃饰板），采用上送风方式，空调机的天花板区域制作了带导流板的静压箱；

D. 西侧安装2组UPS不间断电源，距离西墙600mm的空间作为检修通道，为了不破坏机房空间艺术效果，与UPS配电柜的连接特意采用了地面全密闭钢制线槽走线方式；

E. 靠北墙西侧设置2组供配电机柜（低压配电柜和UPS配电柜）和1个等电位箱；

F. 靠北墙左、右两侧的对称位置，也是网络与服务器机柜布置区，设置了2组七氟丙烷气体灭火柜，对应墙面安装了1台新风风机和1台泄压风机；

G. 地面全部采用永久性PVC防静电地板；

H. 墙面全部采用永久性PVC防静电彩钢板，表面采用丝网印刷了隐形的中国院logo图案，更为美观；

I. 天花做浅吊顶，布置了5组无眩光吸顶式灯盘，1组LED蓝光射灯专门用来投射到靠近走廊一侧的机柜，达到梦幻般视觉冲击效果。

3.3 现场调试

3.3.1 机房内部布线结构

机房的总高度只有2.73m，而网络与服务器机柜高度超过2m，这就意味着天花不能做整体吊顶，地面也不能做任何高度的架空地板。既然不能使用架空地板作为空调下送风的设计，而利用机柜顶板作为空调风的导流通道，又势必不能做过厚的吊顶，因为必须保证烟感、温感、摄像机、吸顶灯盘和指示灯等的布线使用钢管穿线。综合考虑以上因素，机房内部布线在满足使用功能要求和电气工程规范的前提下，采取了如下技术措施来实现：

1） 地面不做防静电地板，而采用防静电卷材；

2） 天花只做浅吊顶，保证低压电缆的穿钢管敷设；

3） 天花边缘处做局部吊顶，保证大电缆和供回水管路的暗埋敷设；

4） 网络与服务器机柜的强、弱电电缆全部明线敷设，选用梯形电缆桥架；

5） 机房南北墙各设有一个主干电缆进出通道，与两列机柜沟通；

6） UPS配电柜至两列网络与服务器机柜走梯形桥架，并沿机柜顶面的外缘布设；

7） 机柜之间的弱电线缆与主干桥架相连，并沿机柜顶面的内缘布设。

图11 改造后的机柜间布线之一

图12 改造后的机柜间布线之二

图13 改造后的机柜间布线之三

图14 改造后的机房外景之一

图15 改造后的机房外景之二

图16 改造后的机房空调及其送风口

3.3.2 人流、物流及出入口设计

1） UPS机柜四周留有检修通道；

2） 空调机背面靠墙、三面留有检修通道；

3） 两列网络与服务器机柜留有3条通道，通道宽度都超过了1250mm；

4） 一扇双开门（宽1800mm）和一扇单开门（宽900mm）作为设备运输和人员进出通道，每个门内均有疏散指示灯，走廊设有消防警报器；

5）玻璃墙一角贴投影膜，由机房内的投影仪和机房外的音响向参观人员展示本院网络中心机房运行与维护状况。

3.3.3 空气调节与气流组织

1） 两列网络与服务器机柜全部采用全通透式结构；

2） 两组各55kW的空调机组，一用一备，24h一轮巡，互为备用，时间均衡；

3） 空调室外机安置在北墙外，距机房内地坪高差2m；4） 带有导流板的整体静压箱，做均压送风；

5） 利用两列网络与服务器机柜的上顶板做空调风导流，保证了从静压箱到最后一组机柜的10m距离内都有流动气流；

6） 北墙上安装两台轴流风机（新风送风机和泄压风机），保证了气体灭火之后机房运维人员可快速进入机房。

4 网络中心机房改造后的成效

本机房按照无人值守机房考虑，按照一类建筑物设计，耐火等级为一级。在防尘、屏蔽、抗静电、隔热、隔音、保温、防水和防火等方面，都有严谨的设计思路。

首先考虑到按照工艺流程，做功能布局设计和工作路线设计；而后，在材料选型上既要满足机房物理指标和要求，又要实现环境艺术的美学效果。

1）东、西、北墙内衬保温棉，墙面全部使用带有隐形丝网印有中国院logo立体组合图案的防静电彩钢板。每块彩钢板宽1200mm，扣缝相连，logo图案不得有垂直或水平错位；

2）南墙采用钢骨架，双层气密，有带中国院logo图案的钢化防火玻璃的隔墙和门；

3） 地面采用底部衬铜箔带的永久性PVC防静电地板；

4） 墙面与地面的衔接处，使用拉丝不锈钢踢脚；

5） 三相四线制市电，来自于本院变配电站，其站内有双路电源自投自复装置；另有一条大楼PE线引入网络中心机房，在机房内设有一个等电位箱，将墙面、地面、机柜、机架、桥架等共地，形成TN-S接地系统；

6） 天花采用石膏浅吊顶，内部布置走线钢管，外面涂刷防尘漆；

7） 空调送风的整体静压箱上下固定点采用软连接方式，并用隔音棉包裹；

8） 空调机底座衬整面密封的塑胶垫可以减震降噪，并防止凝结水外溢；结合空调机内部的凝结水回水泵以及带漏水检测器的集水水槽构成三层防护，保证机房防水（其实也没有架空地板）；

图17 改造后的机房内景之一

9） 空调加湿水和凝结水回水，都连接到高差不足1m的机房外部的卫生间，卫生间内有软化水供水装置；

10） 机房设计布置了无管网七氟丙烷灭火系统，其信号与本院消防报警系统相连；

11） 饰面、机箱、机柜、灯饰以及机房设备等均使用黑、灰、白三种颜色；

12)最精确之处在于尺寸，所有的墙、顶、地、材料、设备都是毫米级误差控制。

5 网络中心机房建设的思考

此次机房改造周期短、难度大，通过设计小组的缜密构思和合理设计，快速地解决了问题，达到设计目的和使用要求，而原来的难点均成了此次机房改造的亮点：

1） 总结出一整套旧机房原地不动、网络不中断的工程配合管理程序；

图18 改造后的机房内景之二

2） 通过实践验证了有限净空、有限面积的机房空调系统的设计方案；

3） 首次将环境艺术设计应用于电子信息系统机房的建设中。

[1] 王炳南. 数据中心机房综合布线的设计与思考[J].智能建筑电气技术，2011,5（5）：4-7.

[2] 刘莉馨，杨宏宇. 关于数据中心机房电气设计的有关要点[J].智能建筑电气技术，2011,5（5）：13-18.