数据中心机房设计的探讨

朱和泉

南京东大智能化系统有限公司 江苏南京 210042

数据中心机房应根据建筑防火规范、《数据中心机房设计规范》（GB50174-2017）等规范的各项要求设计，一般机房根据业主的各项功能需求，把机房平面划分为主机房工作区、辅助工作区、支持工作区、管理工作区等区域。机房的管理要求、使用性质、重要性等功能要求确定所属机房级别，采用A类或B类机房进行设计。

数据中心机房设计采用一体化集成、微模块化理念，具体设计从机房装修工程、供配电系统、暖通系统（精密空调制冷系统、新风系统）、机房环境监控系统、防雷接地系统、弱电综合布线系统、消防报警气体灭火系统、微模块化封闭冷通道机柜等系统。

1 机房装修工程

机房装修是机房建设的具体实现，是至关重要的一环。因机房内放置种类复杂、对运行环境要求高的电子设备和机电设备，故在装饰材料选用方面应满足技术要求为原则，同时也应具有易保洁、防尘、防火、防潮、防水、防静电、抗干扰等特性，使装饰完成后的整体机房达到色调柔和、通透宽敞、不压抑、舒适，具有现代化的装饰水平和视觉美感效果。机房装修包括顶面、墙面、门窗、地面、承重处理等分项工程。

1.1 顶面设计

机房顶部采用防尘+橡塑保温处理；吊顶用微孔吸音铝板。

1.2 墙面设计

实墙墙面和立柱设计统一设置为墙面涂刷防尘漆（保证墙面平整），安装轻钢龙骨支架和防火板基层，外部安装彩钢板。

1.3 地面设计

地面找平、刷涂防尘漆+橡塑保温处理+安装防静电活动地板。机房空调下部地面做防水围堰，并安装泄水管路，确保机房安全。

1.4 门窗设计

甲级防火门或防火玻璃门，主通道门用宽度大于1.5米。

1.5 承重设计

模块化冷通道机柜组、精密空调、UPS主机及电池架、配电柜等重型设备下均须做槽钢支架，使负载均衡，确保整体负荷的可承受范围。

1.6 其他部分

机房内过道设置数据中心形象墙。操作间安装液晶拼接屏，用于显示和监控机房环境、机房设备运行状态等。

2 供配电系统

2.1 供电总体设计

按一级负荷，电源质量等级达到国家A级标准设计，根据机房内设备核算负荷大小，同时考虑部分设备未计算在内和今后扩展预留的容量。

机房供电由大楼总配电房提供两路市电进入机房总配电柜，总配电柜分别给UPS主机、空调、照明及辅助用电设备提供动力。UPS主机输出总线接入UPS输出配电柜、精密列头柜。

微模块封闭冷通道的精密列头柜提供动力分配给机房相应机柜内的服务器、存储、计算机网络安全、交换路由、应急照明灯具、视频监控系统、指纹门禁系统、消防气体灭火系统等设备使用。机柜内重要的服务器、存储、计算机网络安全、交换路由等设备使用双路冗余供电设计，避免线路出现单点故障的问题，从而有效的保障机房核心设备24H的不间断稳定运行。

2.2 UPS设计，UPS主要为中心机房机柜内设备不间断供电

按一个机柜业务功耗3-5KW核算UPS所需容量，其中UPS负载率为80%，超过80%视为满载，UPS负载功率因数为1.0，采用2N架构、模块化设计，一般选用两台的模块化UPS主机并配置相应数量的蓄电池提供不间断电源。UPS主机应配置手动维修旁路开关，当UPS整机需要进行维护检修，检修人员可以将开关推送至手动维修旁路位置，此时UPS已移出，主机可以进行各项检修、维护。UPS主机正常工作时，手动维修旁路开关处于锁定状态并做好严禁合闸标牌，避免非维修人员由于误操作引起电气事故[1]。

3 暖通系统（精密空调制冷系统、新风系统）

数据中心机房主机房工作区、辅助工作区空调采用独立的精密空调系统，具有制冷，加湿、除湿功能。一般一组冷通道机柜模块设计为20个机柜位置，采用25kW风冷行级温控系统。每个模块内用电量为54.6KW，模块内制冷量需要约54.6＊0.8=43.68KW大卡，43.68/25=1.74，考虑N+1冗余，每个模块内配置3台25KW风冷行级空调。此外，整个机房额外安装一套中央空调系统，用于辅助操作间空调室内机独立控制。

新风设计采取维持主机房10PA的微正压，约需要室内空气容积2倍的新风量。风机选型上，为节省空间，选择吊顶式正压洁净新风处理机，除可维持机房内正压外且自备粗效、中效、亚高效三级过滤外，还可净化空气中的灰尘及细菌。

新风系统应与消防系统进行联动，管道上需设置防火阀，平时开启，火灾时接24v消防信号关闭，待消防气体排除后，手动打开，为室内补风。

4 机房环境监控系统

环境监控系统设计采集器、传感器，一体化嵌入式管理单元等设备，可实现对机房基础设施层的动力设备、环境监控、视频监控、门禁一卡通等设备的实时数据、设备状态、告警等的管理，对机房UPS主机、精密空调、动力配电柜、温湿度、漏水检测、消防报系统的烟感24小时监测和控制管理。

当机房发生报警、警告是能够通过网络邮件、报警短信、电话报警等多种方式将报警信息发送至机房管理人员，实现及时、有效地处理，提高机房环境安全维护。在操作辅助区工作站上可以将机房视图和报表展现，用户可方便查看机房设备实时状态。环境监控系统平台应具有良好的可视化界面，通过设置多屏显卡或用户扩展卡，可将相关的环境监控系统平台的监测信号显示在液晶拼接屏上[2]。

5 防雷接地系统

机房要求采用三级防雷技术。一级防雷为市电总配电柜防雷，二级防雷为UPS前端防雷，在设备机柜内设置三级防雷。接地系统作如下设计：

（1）采用联合接地方式，要求建筑物综合接地电阻不大于1欧姆。

（2）安装接地紫铜排（40＊4mm），每个区域的接地紫铜排与就近的机柜组内汇流排互联，最后接入机房各等电位体。

（3）一个螺栓孔和一个螺栓只连接一根接地线，用焊接、铜铆接或铜线耳，铜螺栓、铜螺母紧固等方式与地线汇流排连接牢固，保证接地效果良好。

（4）机柜、服务器、计算机网络交换路由、安全设备、配电柜、空调设备、消防设备等设备、金属桥架、吊顶龙骨、墙面彩钢板的龙骨都要求进行良好接地。

6 机房弱电综合布线系统

机柜采用模块化设计，机房综合布线采用机柜顶部上走线方式，安装网络金属桥架，根据系统布线设计选用相应大小规格的桥架。

弱电桥架敷设沿机柜正面上部敷，分别送到各套网络机柜组上方，做到各套网桥架分离。吊顶桥架主要为机柜组间的布线，此桥架敷设主要至各组机柜排头部位置，每排机柜间布线采用机柜顶部小桥架敷设。本排所有机柜走线可以互通，对面两排机柜间也可以互通。

每排机柜组的前1台机柜作为这组机柜的网络配线列头柜，组内其他机柜安装1套24口数据配线架和1套24口光纤配线架与网络配线列头柜相连；每个机柜组的网络配线列头柜与总配线柜采用24芯万兆多模光纤连接；每个机柜组中按相关标准规定做好标签，形成机柜综合布线系统标签系统，避免后期增加设备需要重新放线或线路状态不明等的困扰。

7 消防系统

消防系统所保护的区域为主机房工作区、辅助工作区，设计采用一套组合分配保护系统，设计规划、建设钢瓶间、消防控制间和一些管道，从而达到全方位报警、分区灭火，最大限度地提高对火灾的防范能力。

根据现场特点对保护区的吊顶、活动空间及地板内同时进行火灾探测，吊顶和活动区域内采用点型感温，烟感双结合双重探测方式。地板内采用感温线缆进行探测，同时在防护区内设置声光报警器、警铃、紧急启动停止按钮，放气指示灯，当任何一保护区发生火灾时，即对其进行喷放动作[3]。

8 封闭冷通道机柜系统

微模块化冷通道机柜组设计最多可支持48个柜位，含服务器机柜、综合布线柜、行间精密空调、UPS主机、精密列头配电柜。

内部采用安装标准19″机架式设备，包括服务器、语音、数据、网络设备、UPS等，封闭框用于与机柜配合形成封闭冷通道或封闭热通道的气流空间。机房冷通道两侧入口处设置通道防火玻璃门，机房冷通道顶部模块采用防火玻璃通透设计，即可实现封闭，也可便于视频监控进行观察，一旦消防系统报警，顶部模块和通道门可自动打开，可实现人员逃生及自动灭火。

双排密封冷通道由防火透明有机玻璃板天窗、两端玻璃移门、与机柜连接组合而成。冷通道内部的天窗采用平顶、防火透明有机玻璃板结构，由旋转天窗、顶板、侧板组成。旋转天窗通过电磁锁与顶板连接，平时工作状态下旋转天窗处于水平状态，当发生消防报警时，电磁锁通电打开，旋转天窗在自身重力作用下自动打开，从而保证灭火气体进入密封冷通道内。

9 结语

总之，机房设计要从以上几点出发考虑，还应同时结合机房规范更新、机房子系统各类新产品、新技术快速应用发展，及时掌握市场的动态，从而更好地设计数据中心机房。