探究数据中心机房规划设计

涂攀科

（中通服建设有限公司，广东 广州 510030）

近年来，随着大数据技术的发展，相关的应用越来越多地出现在人们的身边，从方方面面改善着日常生产生活。数据中心机房是大数据和云计算的基础，而规划设计是数据中心建设的关键。目前，关于IDC数据中心机房规划设计等相关研究较少，要求采用行之有效的措施对其进行分析，研究如何增加机房利用率，达到方案最优化，为下一步工作开展提供相关参考。

1 IDC互联网数据中心规划设计概述

IDC互联网数据中心规划设计主要分为前期规划、施工图设计和深化设计三个阶段。另外，还要结合设备厂家资料以及新工艺、新技术的应用，进一步完善设计方案。

2 IDC互联网数据中心前期规划

2.1 数据中心选址

数据中心选址要符合GB 50174-2017《数据中心设计规范》的各项规定，最好选择在工业用地上按照工业建筑进行规划、设计、报建等。在选址时，要对当地的土地出让费、业务需求、用电需求、建设成本、城市规划等进行研究，结合供电、供水、道路、通信管道、排水、排污、气象、地质环境及电磁干扰等条件综合考虑，进行综合比选分析。

2.2 场地设计

数据中心的场地设计要满足功能、运营、管理、交通、分期发展等需求，因地制宜地合理安排各功能空间，做好园区总体规划布局。场地设计主要考虑以下方面：功能完善、分区清晰、易于运营；交通组织规划合理，人流、车流与物流合理分流；内部道路宽度和承重满足使用要求；供电、给水、排水、供热及通信网络等管线规划合理。

3 IDC互联网数据中心施工图设计

3.1 明确定位

数据中心整体规划对后续各专业设计影响很大，在做具体规划布局之前，需综合考虑机房的各项条件，结合造价、工期、质量等方面，确定数据中心的等级定位，目前，数据中心有以下几个主要分级（见表1）。

表1 数据中心等级划分表

明确定位后，方能进行下一步设计，保证数据机房利用率，达到使用效益最大化。

3.2 工艺设计

数据中心工艺设计应本着实用、经济、美观的设计原则，因地制宜地进行布局，并对传统设计中的布局形式、节能减排措施等方面给予创新，对布局的合理性进行灵活设计，提升设计感与体验度。数据中心包含多个专业，各专业用房设置需满足规范要求，做到各类机房留有发展余地，满足日后业务发展的需要。

（1）充分考虑所有专业的需求，进行总体区域划分。

（2）充分利用业务机房空间，结合业务机柜对配电和空调的需求，合理布局机柜，确定整体的规划机柜数及主要经济数据（见表2）。

表2 某项目主要经济数据表

表2中数据确定后，需对每层各机房使用区域进行规划，确定各功能分区布局，面积等数据，并完成初步设备布局方案，后面各专业的设计将以此基础上进行。

另外，工艺设计还包括装修专业的主要内容。数据中心装修专业设计大部分与民用建筑类似，其主要不同在于地板敷设方式。数据机房地板一般选用防静电架空活动地板，其架空高度与空调专业设计中风量需求相关。

3.3 电气专业设计

电气专业是IDC数据中心建设重要部分，是供应设备电能及稳定运行基础。数据中心主要电负荷包括：IT设备、空调、动力、照明、消防以及各类供电设备电能损耗。故数据中心电气电源规划首先需根据整体规划以及建筑物本体条件，结合工艺设计相关内容，明确机房主要电气电源负荷。如表3所示。

表3 某项目电能负荷表

根据表3数据，结合工艺设计布局，进行设备选型及规划。数据机房主要的电气设备包括高压柜、变压器、低压柜、UPS（不间断电源）等，根据每层负载情况进行灵活配置。同时，按照数据中心机房定位，针对性合理采用N+1、M+N或2N冗余供电方式进一步确保供电安全稳定。

3.4 空调专业设计

为满足数据中心“高可靠性、经济性、绿色节能”的原则，数据中心空调系统需在充分保证安全性的前提下，尽量使机房的总体PUE值达到最优，达到绿色节能的目的。空调设计规划需考虑以下方面。

（1）室外空气计算参数，主要与项目所在地有关，包含干球温度、湿球温度、相对湿度、大气压力等数据。

（2）室内设计参数，即各个功能区域的设计参数（见表4）。

表4 某项目空调室内设计参数

（3）根据工艺设计的相关数值计算空调系统负荷，根据机柜功率、围护结构冷负荷、机房设备冷负荷数据计算各区域的总冷负荷，最终得出机房的总冷负荷（见表5）。

表5 某项目空调负荷计算表

根据上述冷负荷数值，结合室外空气计算参数进行制冷方式的选择，制冷机房的主要设备布局及选型。目前主流的制冷方式主要有水冷、风冷、蒸发冷等。

除了主机端，空调系统设计还包括末端空调的设计。末端空调是直接送冷到机柜的一侧，其效率十分重要。目前主流的末端空调设计主要使用精密空调风柜或列间空调，搭配冷通道封闭、热通道封闭、精确送回风等方式进行。最后，通过CFD仿真模拟，通过气流组织对设计布局进行验证，找出局部热点，进一步优化设计布局及设备选型方案，确保空调系统可靠性[1]。如图1所示。

图1 CFD气流组织仿真

3.5 智能化专业设计

数据中心的智能化系统主要是由各个子系统的末端设备、采集设备、主干传输设备及配套的管线组成。设计内容包括综合布线系统、视频监控系统、门禁管理系统、电子巡更系统、入侵报警、楼宇自控系统（BAS）、动力与环境监控系统、总监控室大屏幕显示系统等。随着数字化运维的不断推进以及智能化需求的不断增长，智能化专业包含的内容还将不断扩展[2]。

3.6 其他专业设计

除了以上专业，数据中心还包含装修、消防、给排水等专业，这部分专业较为通用，几乎所有建筑都涉及，其设计就不再赘述了。

4 深化设计

数据中心的深化设计主要涉及以下内容：一是设备厂家完成选型后，根据选型的结果更新设计文件；二是智能化系统中的动力环境监控系统及楼宇自控系统，厂家根据设计文件重新布置末端设备、采集设备及系统搭建；三是根据设计文件进行BIM模型制作，用于指导施工；四是装修部分根据业主的需求，对重点区域进行重新设计以及效果图的制作等；五是根据现场实际情况，对管道、线路路由进行优化；六是新技术、新工艺的应用。数据中心项目相关的新技术和新工艺比较多，特别是节能方面的新技术在不断涌现。

5 结束语

综上所述，通过对IDC数据中心机房规划设计进行分析研究，主要包括前期规划、施工图设计、深化设计等，全面剖析IDC数据中心机房设计的方方面面，为数据中心机房功能发挥奠定基础。