高层建筑数据机房工程设计探析

2018-01-24宁轲

智能建筑与智慧城市 2018年9期

宁轲

（陕西省大气探测技术保障中心）

1 数据机房发展状况

我国的数据机房工程设计与建设始于20世纪的60年代，这是伴随着1959年第一台大型电子计算机研制成功而提出的需求，随后在七十年代中后期时，分别研制出了小型多功能计算机和微型控制机，当时的数据机房设计建设对机房的外部环境要求较高，尤其机房内部的卫生环境必须保持高洁净度。90年代，随着计算机和电子通信技术的发展，国家制定并颁布了《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93），到了20世纪末，电子计算机信息系统在社会各部门得到了更加广泛的运用。随着高建筑普及，数据机房建设工程的设计施工也被提出了更高的要求，如安保系统、楼宇智能控制系统均被引入到了数据机房的设计中[1]。

2 高层建筑数据机房工程的等级确定

依据保障程度、设施维护，所属领域，故障影响程度、依赖程度等指标，数据机房主要分为A、B、C三个等级。

A类机房工程是指信息系统的运行中发生中断现象，可能会造成重大经济损失引发公共场所严重混乱的机房工程。在场地设施的建设上，A类机房按照容错系统的配置进行设置，因此不会出现因操作失误、电源中断、设备故障等原因引发系统运行中断。在系统设计上，A类机房需要至少两套系统同时工作，才能保障机房工程稳定运行。B类机房场地设备一般按照冗余要求进行配置，相较A类机房的中断影响程度比较低，冗余配置可以保证设备故障发生时保障系统运行不中断。A、B类之外的数据机房则属于C类，C类机房按照基本配置要求做配置，可以保证信息系统在设备正常运行情况下不发生中断。

3 高层建筑机房工程的设计和建设

3.1 防火设计

高层建筑防火要求是重中之重。在高层建筑机房工程设计之初，材料选择是第一道工序，依据《建筑内部装修设计防火规范》(GB50222)，通过选择不易燃烧的建筑材料以降低火情发生概率，此外机房工程的设计中应该始终贯彻防火性能与工程强度的要求；机房线缆阻燃性的选择也是重要环节，需要把握线缆的电量负荷高于实际的运行负荷以杜绝线路的短路发热现象。高层建筑机房设计中，不能忽视消防报警系统和自动化灭火系统的使用，这有助于对火情的及时发现和控制。

数据机房大多数采用气体灭火，比较常见的气体灭火系统（剂）有：高低压二氧化碳灭火系统、七氟丙烷（FM-200）灭火系统、三氟甲烷（HFC-23）、烟烙尽（INERGEN）灭火系统等。以上的几种灭火系统都或多或少的存在一定的缺陷，二氧化碳灭火系统，灭火浓度高、效率低、窒息作用对人体有致命危害，因而在通信机房新建的灭火系统中不推荐采用；七氟丙烷灭火系统，灭火浓度低、灭火剂用量较少、效率高、在限定条件下对人体无危害，对设备有腐蚀作用，在输送距离（30m～45m）不大的通信机房灭火系统中建议采用；三氟甲烷灭火系统，灭火浓度较低，毒性极低，效率较高对设备的损害性小，价格便宜，在输送距离（＜60m）较大的通信机房灭火系统中推荐采用；烟烙尽灭火系统，灭火浓度高、效率较低、价格高，对人体基本无害和设备无害，在输送距离（＜ 150m）大的通信机房灭火系统中采用[2]。

3.2 防雷设计

在雷电频发情况下，数据机房内的计算机系统的设备会因为雷电而损坏，受雷电影响甚至于出现数据丢失现象，因此高层建筑数据机房的建设中，防雷方面的设计和施工也是一个非常重要的环节，我们可以采取综合防雷系统的设计，具体实施包括外部防雷措施和内部防雷措施的综合使用。外部措施主要包括接闪器（针、网、带、线），引下线，屏蔽，接地装置，共用地等措施。内部防雷措施（防LEMP雷电电磁脉冲）主要包括屏蔽（隔离），等电位连接，合理布线，安装浪涌保护器，共用地等措施。另外考虑到楼层高度太高，在防雷方面会有一定欠缺，数据机房的选址应当尽量选择中低楼层。

3.3 供电设计

在供电设计方面高层建筑机房也有着严格的要求。不同的机房等级应当选择不同的供电设施，通过合理布线充分体现系统的安全性与稳定性，A级机房建设中需要达到两个供电电源和备用电源，以应对A级机房中一级负荷这个最重要负荷。而在B级机房中则更加需要提高用电的要求，配置适当的发电机作为备用电源。C级机房需要重点考虑的是二级负荷，我们可以通过变电站与机房的实际具体位置来选择机房低压配电系统，当两者位置较远的时候，选择TN-C-S低压配电系统，距离较近时选择T-N-S系统。

3.4 空调设计

随着电子信息系统功能的逐步扩展与在各行各业中的广泛应用，高层建筑中的机房规模也变得越来越大，机房中计算机设备的功率也呈现上升趋势，出现技术设备发热量大大上升的现象。大量电子设备的长期运作造成机房整体温度上升，由此对设备的正常运行带来影响。选取合适的机房空调是解决机房散热功能的一个重要途径。通过选择和建造合适的中心机房空调可以确保机房在适合的温度下工作，空调的制冷效率是一个重要指标。针对机房中的不同类型的技术设备，空调设计方案也应该相对调整。例如：一些设备后方出风前方进风，此时空调就应当保证后面热前面冷。此外，在机房中空调设计通常与设备是面对面或背对背的方式。在空调的使用中，我们在综合考虑成本的因素上尽量将空调的散热效率发挥到最高。夏季特别需要重视制冷作用的发挥，通过空调设备的正常运作，降低设备的温度确保设备的正常运行。春秋冬三季可以适时关闭空调，辅以必要的通风手段，在控制能耗的基础上做好机房的降温。

3.5 监控系统建设

为确保机房的正常运行环境和每个环节的正常工作，实时监控设备的运用也非常重要。实时监控包含以下几方面：综合运营维护系统，通过对设备中包含服务器和网络设备在内的硬件设备进行监控，做好对数据库、操作系统、中间件和应用系统等软件设备性能的监控；机房动力环境监控系统,是指机房动力环境监控管理系统，其监控对象主要是机房动力和环境设备等设备(如:配电、UPS、空调、温湿度、漏水、门禁、安防、消防、防雷等)。通过对以上设备进行实时集中的监控，及时发现问题并在第一时间反馈至管理员，从而迅速消除隐患，实现了对数据机房的智能管理。