引言
我們可以用最簡單的詞語將數據中心定義為：企業整個IT系統的核心交換和控制中心。隨著全球互聯網及電子信息技術的飛速發展，信息網絡已成為人們日常工作和生活不可缺少的元素。新型的數據中心作為信息網絡的關鍵節點，承擔著越來越重要的作用。其建筑設計方面有許多值得研究和討論的內容。
1 數據中心設計標準及設計依據
關于數據中心的設計標準，國內應用的最新標準為2008年制定的《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008），另外還有北美地區常使用的由美國電信工業聯盟EIA制定的電信機房設計國家標準。
其中美國的EIA標準按照可靠性和安全性將數據中心的級別分為T1/T2/T3/T4，共四個等級。而我國的國標是根據電子信息系統機房中系統中斷將造成的經濟損失和對社會秩序的影響，將其劃分為A/B/C，共三個等級。
不管是國際標準還是國際標準，實際上對于數據中心自身的設備布置、環境要求、建筑結構、空氣調節、電氣、電磁屏蔽、機房布線、監控安全、給排水、消防等方面都有其特殊的要求。而其中數據中心的電力供應、空調系統是此類建筑區別于其它類型建筑的最重要特點之一。
2 一般數據中心建筑構成及特點
數據中心是為電子信息設備提供運行環境的場所，可以是一幢建筑物或建筑物的一部分，其內部的建筑基本組成部分主要有：主機房、輔助區、支持區和行政管理區等。
主機房是主要用于電子信息處理、存儲、交換和傳輸設備的安裝和運行的建筑空間，包括服務器機房、網絡機房、存儲機房等功能區域。
輔助區是用于電子信息設備和軟件的安裝、調試、維護、運行監控和管理的場所，包括進線間、測試機房、監控中心、備件庫、打印室、維修室等。
支持區是支持并保障完成信息處理過程和必要的技術作業的場所，包括變配電室、柴油發電機房、不間斷電源系統室、電池室、空調機房、動力站房、消防設施用房、消防和安防控制室等。
目前國內數據中心的建筑設計，習慣根據主機房的規模將數據中心劃分為兩類：一種是主機房中每個單元面積在50-500平米的小型企業級數據中心、另一種主機房每個單元面積在500平米以上的中、大型企業級數據中心。
實際上無論是小型、還是中大型的數據中心，其建筑上的構成基本是一致的，其設計特點均為可擴展單元是組合，每個單元配合獨立設置相應的供電、空調支持區。外圍設置其它輔助及支持房間。目前一個衡量數據中心設計的趨勢，面積指標已不是最主要的指標，實際上一個數據中心的提供的供電能力及制冷能力是衡量該數據中心的關鍵指標，所以數據中心的建筑設計也是圍繞供電及制冷這兩個指標開展的，處理好這兩個問題，才能從根本上保證數據中心的運行的可靠性和運行的成本及費用。
3 本項目工程概況
筆者參與的該數據中心工程項目，建設地點位于北京市東部某電子園區內。總建筑面積6640㎡,其中室外平臺面積750㎡。屬于原有廠房改造項目。
原建筑是一幢電子類單層廠房，結構形式為鋼筋混凝土單層結構，局部辦公二層。建筑高度9.2m,局部11.55m。改造后一層功能分區詳見圖1。
圖1 項目一層平面及功能分區
生產火災危害性類別：丙類；
消防設計：耐火等級二級，設置火災自動報警系統、消防栓系統及氣體滅火系統。本建筑辦公區為一個防火分區，機房區域為一個防火分區。
4 本項目建筑設計要點
4.1 建筑功能組成
本項目布局采用輔助區域圍繞主機房的布局形式，從機房面積看屬于典型的小型數據中心。本項目主機房共設4個單元，主機房設計按照國標A級，EIA標準T4級標準，服務器均為24小時不間斷運行，每個單元的機房均配置獨立的配電間和精密空調區作為輔助機房。
圖2 主機房設備布置平面
圖3 主機房軸側效果圖
機房區每個機房的建筑面積約375平米，每個空調設備區的建筑面積為60平米，每個單元共計495平米。每個機房單元內設8組機柜，每兩組機柜面對面放置，中間為封閉式冷風通道，間距1200mm。不同組間機柜背對背距離也為1200mm，共同組成熱通道。
圖4 數據中心豎向空間劃分
每個機房單元對應的變配電室面積約200平米，每個機房單元對應的電池室（UPS室）面積約100平米。變配電室及電池室與對應的每個單元中主機房側面緊鄰，保證配電室的進出線方向順直主機房機柜方向。機房（不含空調設備區）、配電、電池室面積關比約為4：2：1的關系。
本工程主機房室內建筑凈空接近7400mm，建筑在豎向空間內劃分為三個部分：上部為2400mm的建筑吊頂上空區域；中部4000mm為機房的實際占用空間，其中2800mm為機房機柜安裝空間（含冷風通道），上部1200mm為各種機電橋架安裝空間；下部1000mm為超高層架空地板，保證機房設備支架的安裝，以及提供充足的管線走線空間及保證精密空調送風系統的安裝。
4.2 建筑交通組成
數據中心的交通流線相對簡單，主要有工作人員流線和設備流線兩條，本項目內部交通流線詳見圖5。其中主要特點是：人員流線區分日常辦公、接待與日常生產管理兩個方面；設備流線結合檢測、拆包設置，同時兼顧設備搬運方便，與主機房的路徑的便捷。
建筑內人員日常活動主要集中在南側的輔助工作區，建筑中部核心區機房及配電室相對封閉，僅為相關工作人員維護和檢修時使用，其外設環型走道連通所有區域，四個角部設疏散口、物流搬運口。
圖5 交通流線圖
4.3 建筑設計特點
4.3.1 可擴展性的布局
主機房是數據中心組成的核心部分，考慮到未來的擴展性和可靠性，一般均按單元分區設置。數據中心采用了模塊化的設計思想，考慮合理的冗余，使每一個部件均可在線維護和更換。數據中心設計的一個重要特點就是要滿足企業未來IT系統的可擴展性。這種擴展性不僅體現在其設備的可擴展，建筑的組成也要考慮擴展性。本工程所選用的裝修材料尺寸標準化，裝配簡捷化，如金屬石膏復合板墻面，尺度為300模數，即1200寬尺寸，裝配方式簡捷易操作。采用抗靜電活動地板，便于開啟，方便將來的線纜增加或變更；機房吊頂采用聯合吊裝支架系統，以保證頂上各種管、線、槽的合理安裝與擴展，所有吊桿都集中與聯合吊裝支架系統連接固定，避免各種管線安裝吊桿對樓板防水保護層的破壞，并具有靈活調整吊桿位置的特點，能滿足機房擴展所需的吊掛要求，擴展時可實現無塵施工。
4.3.2 機房自身防入侵設計
機房工作區與外界生活區應有嚴格分隔，主機房區域與工作區嚴格分隔，以避免外界非法入侵的可能。本工程中門廳、接待室與機房工作區之間設有分隔墻體，墻體上安裝防火門并配有門禁系統；門口設有警衛值班室，可視窗能夠觀察到進入本數據中心的人員活動情況。機房工作區內部走道相互聯通，但不能隨意通過，主機房區域走道設有墻體、門配有門禁系統，去往主機房的人員需要有單獨的身份識別。從建筑設計上最大程度避免非法入侵的發生。
4.3.3 保溫、防結露設計
數據中心在消耗電力的同時，產生大量的熱量。隨著溫度的升高，IT硬件的可靠性大幅降低。為確保空調系統冷量能夠物盡其用，避免冷量浪費，機房周圍的墻體與屋面要有很好的保溫措施。本工程中屋面保溫層全部重新鋪設，采用70mm擠塑保溫板；本建筑原有外墻為240mm頁巖磚，已不滿足節能的要求，故外墻增設50mm擠塑板保溫層；外窗全部改為斷橋鋁合金中空玻璃窗；整棟建筑滿足《公共建筑節能設計標準》的要求。主機房區域墻體采用200mm加氣混凝土砌塊，機房內側采用單層金屬石膏復合板內附50mm自帶鋁箔玻璃絲棉；主機房吊頂采用50mm金屬巖棉夾芯板吊頂；采用這些措施后能夠滿足空調專業的要求，達到了保溫，防結露的目的。
4.3.4 防水設計
防止水侵入機房是建筑設計的一個重點。除建筑物本身應密閉防水外，機房內水源也應有有效的防水措施。機房內的水源有以下幾種：專用空調的冷凝水、加濕水及新風處理機的冷凝水。空調設備區架空地板下地面上做一圈擋水圍堰，以防可能出現的泄露水；新風機安裝在吊頂下，安裝位置選擇在機房邊角等無設備機柜擺放的位置。空調設備區擋水槽區域內刷防水涂料，并設地漏，消除漏水隱患。空調冷凍水管及立管均采用水泥纖維加壓板包敷。有漏水隱患處設置漏水報警系統，有效的掌握可能發生的漏水情況，避免漏水事故造成嚴重危害。
4.3.7防火設計
本工程機房四周墻體采用200mm加氣混凝土砌塊，耐火時間4小時。機房內裝修采用選用A級材料，所有門均采用鋼制甲級防火；室內鋼結構構件采用耐火極限2.0小時的油性防火涂料。
4.3.5防塵、防靜電、防干擾設計
機房裝修所選擇的材料要具有防塵、不起塵、具有表面靜電耗散性能、易清潔的特點。本工程中選用金屬石膏復合板墻面、金屬巖棉夾芯吊頂板、防靜電架空地板等，均具有以上特點。利用金屬材料具有防干擾的特點，本工程機房六面選材均選用具有靜電耗散性能的材料，以減少來自外界的對主機房的電磁干擾等。
結束語
本文通過某數據中心的實際設計經驗，闡述數據中心類建筑的特點，及建筑設計中的一些基本原則，并結合實例說明具體實施方式。希望對大家在設計此類建筑時，能夠有所幫助。
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本文標題：淺談新型數據中心的建筑設計
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