论当前数据中心的建筑设计

裘靖俏 蒋兰兰 黄巍巍 浙江大学建筑设计研究院有限公司

近年来，国内信息技术不断发展，数据存储和计算需求大幅增长，数据中心也进入了建设高峰期。

近期，笔者主持设计了某数据中心项目，通过设计实践，总结当前数据中心建筑设计时面临的技术问题和难点，提出优化和解决思路。

一、规划选址

总体规划通常已由上层设计决定。有在大城市近郊的，也有在小城市的规划思路。而在园区工程中的数据中心作为一栋单体建筑时，其选址更为重要。由于其用电量大的特性，通常情况下，数据中心要尽可能靠近变电站来节约线路成本，但同时需考虑柴发的排放和噪声对其他建筑的影响。

二、设计定位

设计者应引导业主做出准确的设计定位，这对数据中心的长期健康运行有重大意义，设计定位直接关系到数据中心的建设和运维成本。定位分为两个方面。

（一）等级定位

在国标《数据中心设计规范》GB50174- 2017 中，数据中心分为ABC 三个等级。定位上通常有种错误取向，认为非A 级不可，非高标准不可。这种取向很容易造成成本上的浪费。例如，用于实验研究的超算中心侧重于提供计算能力，基本上不需要出口带宽，即使停电或冷源中断，仅造成本次计算中断，不会对机房的运行造成重大影响，因此采用B 级或C 级标准，就能有效节约成本。而商用数据中心，首要原则是高可靠性，这就需要更高等级的定位要求。

（二）单机柜需求定位

单机柜功率需求主要和使用对象有关。现有政府及银行类数据中心，多数采用4KW-5KW 机柜，强调其可靠性。而以BAT 为代表的商用用户是现在大型、高等级租赁型数据中心的核心用户，其主流需求为7KW-8KW 机柜，同时趋向寻求更高密度机柜的方案。

因此针对不同用户的使用需求和技术要求，合理制定数据中心的等级定位和单机柜需求定位至关重要。

三、功能和流线

功能流线的设计是建筑设计的主要内容。数据中心所面临的问题有如下几点。

（一）建筑功能需与设备专业的系统设计契合

数据中心的建筑设计，需充分考虑设备专业的系统设计。数据机房通常会分期实施。有些通过建筑单体来分期，有些则通过分层或分机房来实施，后者就要求建筑功能在设计上充分考虑分期实施的可能性和合理性。这种分期不单是物理空间上的，更涉及电气桥架、暖通管道、给排水等设计。而对于A 级数据中心而言，更要满足规范上要求的容错系统中相互备用的设备应布置在不同的物理隔间内，相互备用的管线宜沿不同路径敷设等各种要求。

（二）合理设计货运、运维、参观等各类流线，以及将不同流线进行安防隔离

数据中心具有极高的安防要求。货运入口需单独设置，货运流线通过电梯厅设置一道安防屏障。货运流线和运维流线宜分开设置，通过走道的门禁系统进行隔离。而最重要的数据机房和变配电室等重要辅助功能，通过房间门禁再设置一道安防屏障。参观流线尽量设置在一层，靠近门厅处，公区单独设置安防区域，并尽量设置参观走道而非直接进入机房。参观走道需与其他机房区做到完全隔离。

四、通用性设计

通用性设计是数据中心设计面临的新课题。

目前数据中心常用的主流设备，特别是服务器，迭代更新的间隔越来越短。以BAT 为代表的商用用户，现在其主流要求为7KW-8KW 机柜，但是目前已经朝着平均15KW 甚至20KW 的高密度机柜的方向发展。所以，如何使数据中心既满足当前使用需求，又能适应未来设备更新发展，是当前数据中心设计的难点。

（一）层高和空间设计

大层高大空间机房是一种有效的通用性设计。当服务器功率不断提升，高功率的机房必然伴随着更多更大的桥架管道，在不影响建筑性质，例如多层和高层的界定等前提下，尽量预留出更高更大的建筑空间，为今后的升级改造预留出更多的可能性。而这些土建成本的增加对于设备更新的成本来说，是微不足道的。

（二）降板设计

降板也是通用性需要考量的因素。对于常规的3KW-5KW 的低功率机柜而言，常规的制冷方式采用架空地板送风吊顶回风的形式，这种形式需要1M 左右的架空要求。而对于更高功率的机柜而言，合理的制冷方式为行间空调的形式，而这种形式只需要0.5M 左右的架空要求。对于功率固定不变的数据机房而言，结构降板更有利于设备的搬运和安装。但结构降板意味着设备升级所带来的建筑高度的空间浪费。出于通用性的考虑，结构不降板，而采用架空地板，更有利于实现不同制冷方式的架空要求。

（三）制冷形式

在制冷方式上，低功率机柜和高功率机柜采用两种不同的制冷形式，但是高功率机柜的行间空调的形式同样也可以满足于低功率机柜的使用要求。服务器和机柜功率不断增大是必然的趋势，所以采用行间空调的制冷方式有较大的通用性优势。

（四）设备选型

建筑设计在程序上提前于设备选型，所以建筑设计时通常面对未知的设备厂家和型号，而能满足设备技术要求的厂家和设备种类繁多，尺寸不一。这里所说的通用性在建筑设计上反映为建筑空间的预留思考。例如电池室、UPS 和配电室的建筑空间，不能只按照设备最小尺寸考虑，有条件的情况下，尽量按照较大尺寸的设备去考虑建筑空间，来应对未来不确定的设备尺寸。

五、稳定性设计

稳定性是数据中心的基本要求，体现在以下几方面。

（一）管路设计和BIM 验证

建筑空间布局和系统工艺设计较为契合，才能有效保证建设分期的合理性和稳定性。因此，BIM 的参与至关重要，各专业的管道排布和碰撞试验需要贯穿整体设计，保证管路运行的稳定性。

（二）设备选型

稳定性关注设备的持续运行能力。同样的设备，不同型号的选择很多。而选择一款较常规、供应来源较多、供给量较大的设备对于数据中心的持续运维是最为有利的。而设备采购前对各类产品进行高强度高标准的测试，也是当前数据中心建设环节中必不可少的一环。

六、小结

通过工程实践，笔者从规划选址、设计定位、功能流线、通用性设计、稳定性设计等方面对当前数据中心的建筑设计提出了自己的看法。数据中心是一个复杂的系统性工程，所面临的问题远远不止于此，希望通过不断的学习实践，积累经验，更好地完成此类工程设计。