数据中心选址的研究

文｜中国电子工程设计院世源科技工程有限公司 王铁楠 王志强

1 数据中心发展历史

数据中心源自计算机房，由于早期计算机系统体积庞大、运维复杂，因此需要在一个特殊的环境中运行，需要许多电缆连接所有的组件，如标准机架安装设备、高架地板和电缆盘等。此外，过去的计算机也需要大量的电力，会产生大量的热量，通过专用的计算机房和冷却系统可以对散热效果进行较好的控制。

到了20世纪80年代，计算机市场一片繁荣，大量计算机部署到世界各个角落，然而随着IT运维变得越来越复杂，数据丢失现象越来越普遍，所有公司开始意识到需要控制IT资源。特别是随着90年代服务器计算模式的普及，人们开始采用分层设计，使用廉价的网络设备，加上标准的网络布线，将服务器单独放在公司的特殊房间中，于是就使用“数据中心”一词表示特殊设计过的机房，这也是“数据中心”一词的来历。

在互联网泡沫期间，数据中心得到了蓬勃发展，公司需要在互联网上建立可以不间断访问的网站，而这要求具有快速和可靠的互联网连接，于是出现了许多互联网数据中心（IDC）公司。IDC采用了大量的新技术和手段，为运维提供了可伸缩的能力，这些做法最后成功迁移到企业的私有数据中心里。

表1 GB 50174-2008关于数据中心选址的描述

2 数据中心选址的相关因素

数据中心作为一个大型基础设施，位置的重要性自然不言而喻。我国数据中心国家规范《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174-2008）和美国TIA 942标准都对机房的位置给出了详细的要求，如表1所示。

TIA 942标准中对不同分级的选址要求如表2所示。

表2

单位和企业在数据中心选址上更多考虑的是企业自身的便利性，而忽略了数据中心是一项系统工程。从选址的角度看，数据中心还有以下几个方面的因素需要考虑：地理条件、配套设施、成本因素、政策环境、人才资源、社会经济环境。

2.1 地理条件

在地震、台风、洪水多发区域不宜建设数据中心，尽量远离重大的军事目标和重大工程，以免成为打击的对象，数据中心不宜建在犯罪率高发的地区，周边不宜有大的危险因素（加油站、危险品仓库、监狱等）。IT设备受到粉尘、有害气体、振动冲击、电磁场干扰等因素影响时，将导致运算差错、误动作、机械部件磨损、缩短使用寿命，因此在机房位置选择上，应尽可能远离产生粉尘、有害气体、强振源、强噪声源等场所，避开强电磁场干扰。应避免或远离无线电干扰源、广播发射台、雷达站、高压线等，以防止对IT设备的干扰。数据中心内无线电干扰场强，在频率为0.15MHz～1000MHz时，不应大于126dB；磁场干扰环境场强不应大于800A/m；从节能的角度上来看，数据中心应建立在空气清洁度较高，常年平均气温较低的地区更有利于降低后期运行费用。

2.2 配套设施

2.2.1 电力因素

数据中心在选址的时候必须要明确当地电力的分布条件以及在未来几年内的趋势。如果当地有其他重要的公用设施在未来的几年内，电力需求大幅上涨，那么有可能使数据中心的电力得不到充足的供应。电力的价格也是数据中心选址的关键，不同地区的电力价格差别很大，美国越来越多的企业选择在电力价格低廉的北卡罗来纳州建立自己的数据中心，包括Facebook、谷歌、苹果、IBM等。我国的内蒙、青海、黑龙江等地也充分利用电力价格低廉的优势逐步吸引国内外的相关企业进驻该地建设数据中心。

2.2.2 网络因素

数据中心选址另外要考虑的一个问题就是网络的接入问题，这直接关系到数据中心的业务质量。数据中心的工作性质实际上就是对电子信息的处理、传输、交换、存储、计算等一系列工作，它与通信的关系密不可分，其所在地区的电信网络基础设施应该较为健全或发达。

2.2.3 物业因素

（1）建筑物要求

数据中心各功能房间荷载要求如下：

◆数据中心：10.0kN/m2；

◆电池室：16.0kN/m2；

◆冷冻机房、柴油发电机房：12.0kN/m2；

◆配件间、变电室：10.0kN/m2；

◆气瓶间：10.0kN/m2；

◆空调机房：10.0kN/m2；

◆办公用房： 2.5kN/m2；

◆吊挂荷载： 1.2kN/m2；

◆建筑物层高要求：主机房的净高应根据机柜高度及通风要求确定，且不宜小于2.6m。

（2）供电容量要求

数据中心对电力容量的需求非常大，在选址时应该优先考虑拥有建筑物多路高压供电，以保证数据中心的用电需求。要保证数据中心的日常用电，可自行向所属供电局申请成为供电局的直接用户，即电力直供户或高压自管户，可自建高压供电系统等。

（3）机房位置

对于建设在多层或高层建筑物内的数据中心，应对设备运输、管线敷设、雷电感应和结构荷载等问题进行综合考虑和经济比较；采用机房专用空调的数据中心，应具备安装空调室外机的建筑条件。

在多层或高层建筑物内设电子信息系统机房时，有以下因素影响主机房位置的确定：

◆设备运输：主要是考虑为机房服务的冷冻、空调、UPS等大型设备的运输，运输线路应尽量短；

◆管线敷设：管线主要有电缆和冷媒管，敷设线路应尽量短；

◆雷电感应：为减少雷击造成的电磁感应侵害，主机房宜选择在建筑物低层中心部位，并尽量远离建筑物外墙结构柱子（其柱内钢筋作为防雷引下线）；

◆结构荷载：由于主机房的活荷载标准值远远大于建筑的其他部分，从经济角度考虑，主机房宜选择在建筑物的低层部位。

机房专用空调的主机与室外机在高差和距离上均有使用要求，因此在确定主机房位置时，应考虑机房专用空调室外机的安装位置。

2.2.4 其他条件

（1）数据中心应尽量靠近永久性道路，具备较好的市政条件，便于解决水、电、通信线路等。

（2）数据中心附近应无严重环境污染源。

（3）数据中心附近应无产生较强震动的设备。

（4）数据中心附近应无较强电磁干扰源。

2.3 成本因素

2.3.1 土地、房屋成本

新建数据中心和改建数据中心的土地、房屋成本计算方式一样，新建数据中心是指企业在规划用地上，依照自身需求建设专用建筑物和附属设施，建设成本如表3所示。

表3

改建数据中心是指将现有不符合数据中心要求的建筑物全部改建或部分改建，使其成为符合数据中心要求的建筑物，分为两类：

（1）使用方购买需要改建的建筑物，并且按照数据中心等级标准的要求进行整体改造。

（2）使用方在某一建筑物内，将选定的区域按照数据中心等级标准的要求进行改造。

其成本如表4所示。

表4

2.3.2 长期运营成本分析

（1）房屋建筑物和土地成本摊销或租金

自建数据中心的土地成本摊销，自建或改建建筑物的成本摊销及装修费折旧均应计入数据中心长期运营成本。

数据中心场地如果采用租赁的方式，每期支付给租赁方的租金费用应计入数据中心长期运营成本。摊销和折旧方法参见国家相关财务制度。

（2）设备折旧或租金

设备购买成本折旧均应计入数据中心长期运营成本。

数据中心设备如果采用租赁方式，每期支付给租赁方的租金费用应计入数据中心长期运营成本。摊销和折旧方法参见国家相关财务制度。

（3）水电费用

数据中心运营产生的水电费用在长期运营成本中所占比率较大，尤其是电力费用一般在运营成本中所占比率约为40%，大型或超大型数据中心的电力费用所占比例更高，一般会达到长期运营成本的60%左右。因此，数据中心在运营期间如何有效节约电力成本是数据中心绿色节能的关键所在。

（4）网络通信费用

数据中心网络通信费用包括电话通信费、互联网通信费和专线通信费等。由于对通信线路带宽需求的增加，数据中心网络通信成本呈明显上升趋势。

（5）管理费用

管理费用包括日常办公管理费用和人力资源成本。

数据中心日常办公管理费用包括交通费、差旅费、会议费和办公设备购置费等。

数据中心人员分为两大类：一类人员负责数据中心IT设施、环境的管理和维护；另一类人员负责数据中心的物业管理和维护。人力资源成本中应包含以上所有人员的薪酬开支等。

（6）保险费用

数据中心保险费用包括财产一切险和公共责任险，保险费率取决于投保设备的状况和投保金额，详细内容可查阅保险业的相关规定。

（7）维修费用

数据中心基础设施日常维修保养费用包含数据中心建筑物及大型机电设备的日常维修和保养费用。如果配有柴油发电机，柴油费用可一同计入。

（8）相关税费

相关税费是指数据中心运营期间可能涉及到的各种税费。例如，自有数据中心应缴纳的房产税和城镇土地使用税等。

（9）财务费用

数据中心运营期间涉及的利息净支出、汇兑净损失、金融机构手续费，以及企业筹集资金发生的其他财务费用等。

2.4 政策环境

在数据中心选址时需要详细地研究当地的各种政策环境，主要项目包括：

（1）土地政策

主要考察开发区通过出让、租赁等形式提供哪些优惠条件；土地使用的期限和土地的价格；土地的补偿费用。

（2）税收政策

数据中心企业所在园区享受哪些优惠政策？以什么形式进行优惠？进出口环节的增值税有哪些优惠政策？有无其他优惠政策？例如城市基础设施配套费、水增容费等是否免收？

（3）行业优惠扶持政策

对于高新技术企业或国家政策支持项目，有无一定数量的贷款贴息扶持和基础设施补助；数据中心需要增加电力扩容，园区是否承担电力的接入费用；如果要进行对物业内容改造，是否提供改造费用。

（4）人才政策

开发区内的企业引进高级人才时，是否有引进人才的专项经费等；有无高科技人才培训专项基金、科研支持经费等；对于企业高管人才，有些生活条件方面的优惠，如住房补贴等。

（5）潜在投资和合作者

了解当地希望投资合作的国有企业情况，寻求合作可能性；当地开发区政府的投资部门，了解其投资方向，寻求合作机会；当地开发区内的企业，特别是数据中心产业链上下游的企业，寻求合作机会。

2.5 人才资源

数据中心的建设过程和后期运维需要多方面高素质人才，所以在进行数据中心选址时应多考虑当地的人才配套情况，主要考虑的因素有以下三点：

（1）高校数量。

（2）IT人员数量。

（3）其他科技教育机构数量。

2.6 社会经济环境

我国目前已有和在建的数据中心大部分集中在东部沿海地区，主要包括京津唐、长三角和珠三角地区。因为东部几乎具有所有发展IT产业的传统优势：科技企业密布，集聚效应明显；人口密度大，市场需求旺盛；高校云集，研发人才充裕；经济发达，有足够的资金支持数据中心的基础设施建设等。但随着东部数据中心数量不断的增加，电力资源严重短缺已经成为东部地区发展数据中心产业的致命短板。

目前看来，数据中心建设有向西部转移的趋势，在西部的众多城市中，鄂尔多斯、重庆等分别在自然环境、产业基础、政策扶持三个方面最具优势和代表性。

3 结束语

综上所述，数据中心的选址工作需要综合考虑各方面的因素，好的选址理念能够帮助企业做出正确的选址判断，引导企业的数据中心向着更安全、更可靠的方向发展。然而数据中心不仅对于企业意义重大，一些重要行业的数据中心，如银行、证券、电信等，还对整个社会的稳定性有着重要的意义。因此，国内外均出台了许多标准，用于规范数据中心的选址和建设。

1 钟景华，朱利伟，曹播.《新一代绿色数据中心的规划与设计》.电子工业出版社

2 Douglas Alger（作者），陈实（合著者），谭立勃（合著者），陈宝国（译者），曾少宁（译者），苏宝龙 （译者）.《思科绿色数据中心建设与管理》.人民邮电出版社

3 顾大伟，郭建兵，黄伟.《数据中心建设与管理》.电子工业出版社