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数据中心机房建设中的设计配合

作者: 郴州昊天科技贸易有限公司 来源: 本站 时间:2017年08月28日

数据中心机房建设中的设计配合

郴州昊天科技贸易有限公司

 

论述在数据中心建设前期设计单位在满足建设单位需求的前提下,主导专业如何与各相关专业密切配合,从而更好地完成机房的设计任务。

在现代科学技术高度发展的今天,电子计算机越来越广泛地应用于各个领域。近年来,物联网和智慧城市的概念走进各个领域之后,全国各地各个行业如雨后春笋般地建成了很多大、中、小各种规模的数据中心。

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数据中心的核心就是机房工程的建设。为了保证设备稳定可靠运行,机房必须满足机房内设备以及工作人员对温度、湿度、洁净度、风速度、电磁场强度、电源质量、噪声、照明、振动、防火、防盗、防雷、屏蔽和接地等要求。先进合理的机房工程建设越来越重要。

但是,在机房建设的过程中,由于受到规划、建设单位、建筑条件以及各个专业的现场条件限制,设计出来的机房往往出现空间不够、机房高度不足、空调规划不合理、机房柱网不合理以及经费不足等;如果是由旧楼改造成的机房,还会面临承重不足、加固方案不合理以及原建筑的给排水环境等问题。

因此,我们在进行机房工程建设的过程中,需要面临与建设单位、设计单位的建筑、结构以及水暖电专业配合上的问题。本文将针对以上问题进行阐述。

 

一、与建设单位的配合问题

 

1.1 机房等级的确定

 

在我国规范《数据中心设计规范》GB 50174—2017中,根据数据中心的使用性质和数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度,将数据中心划分为A、B、C三级,A级为“容错”系统,可靠性和可用性等级最高;B级为“冗余”系统,可靠性和可用性等级居中;C级为满足基本需要,可靠性和可用性等级最低。

 

但是,现在很多的设计单位并没有对建设单位提出的机房等级进行引导,而且建设单位在建设前期,一般不会很好地定位他们的机房等级,结果就是出现一味地提出超高等级的机房要求的情况。随后往往又因为投资过大导致机房没有办法按照设计成果进行建设,然后反复让设计单位修改图纸,增加工作量。

 

因此,在项目建设的前期和建设单位沟通时,设计单位应当对需要设计的机房的各种因素有一定的认识,并清楚该机房应有的机房等级。在前期与建设单位沟通的过程中,结合项目的特点和投资等因素引导建设单位进行正确的定级,使得设计的机房更符合使用的要求。

 

1.2 IT设备的设置需求

 

数据中心机房建设的目的,是为IT设备的稳定运行提供良好的环境。其中就包括机房环境、用电环境以及周围环境等。因此,IT设备是数据中心机房的核心。

 

但是,在以往的建设过程中,一般的建设流程为:选址→设计→装修→设备→IT设备。可见,IT设备的设置及运行被放到了最后。其原因是受制于建筑外观、建筑其他功能等原因,机房设计一般都会在最后进行。机房IT设备开始进行设计时,所有的建筑外观、机房面积、建筑物其他功能都已确定。因此,机房的设计及实施就受到了很大的限制,容易造成如下结果:机房面积不足、机房的尺寸、柱网规划不合理、承重不满足要求等,造成面积大量的被浪费、机房空调不能合理规划、电源室位置不理想且面积不足等后果。

 

 

 

因为没有提前考虑用电问题,导致机房供电容量不足,不能满足IT设备运行的问题。因为建筑位置及内部布局已确定,导致机房的周边环境以及机房内部专用的水管、消防管等不能很好地隔离,留下一定的安全隐患。因为机房的建设主要是为了让IT设备能更稳定地运行,因此,在这里提出,机房的正确的建设流程应当为:IT设备→设计→设备→选址→装修。

我们首先确定了IT设备需要的容量、运行方式及后期的发展预留等内容,才能很好地规划出需要建设的数据中心的面积、用电量、制冷量以及后续的操作区域等。在这些内容都确定后,再去规划需要建设的地址和内部的装修设计,才可以建设出完全符合IT设备稳定运行需求的数据中心机房。

 

1.3 投资规划

 

机房的投资也是影响机房建设的1个重要因素。很多部门要求建设数据中心机房,但是因为前期的投资规划不合理,最终导致建设不完整甚至出现被迫下调机房等级的结果。

 

因此,我们在和建设单位进行投资规划的时候,首先应当了解建设单位对IT设备运行的整体需求。在确定机房等级并同时考虑后期发展的预留空间后,再推算出需要的用电量、制冷量、操作区域、设置系统等其他因素,最终得到可以满足建设单位IT设备稳定运行的机房的投资。

 

二、与设计单位其他专业的配合问题

 

2.1 建筑专业

 

2.1.1 机房面积

 

机房的面积直接关系到最终设置的机房设备的数量,因此是机房工程中与建筑专业对接的最核心的1个问题,如何使得机房的利用率达到最高就成了重点商讨的问题。

 

按照《数据中心设计规范》GB 50174—2017中第4.3.4条的要求,用于搬运设备的通道净宽不应小于1.5m;面对面布置机柜之间的距离不宜小于1.2m;背对背机柜之间的距离不宜小于0.8m。因此,用什么尺寸的机柜、如何摆放能在满足规范的前提下使得利用率最高就需要智能化专业和建筑专业反复沟通完成。

 

数据中心机房一般都需要设置主机房(包括服务器机房、小型机机房、存储机房、网络机房、安全设备机房、输入输出机房等)、电源间(包含变配电室、UPS间、电池间等)。如有需要,还需要设置空调机房、电源间、气瓶间以及一系列的操作用房。因此,需要根据IT设备需要的机柜数量再结合《数据中心设计规范》GB 50174—2017的要求提交机房面积及尺寸的需求给建筑专业,合理地规划好机房的房间。

 

2.1.2 机房层高

 

机房的层高是数据中心的1个重要指标。在《数据中心设计规范》GB 50174—2017中,要求机房的净高应大于2.6m。一般机房的层高组成中,包含机房的架高地板、机房的吊顶以及机柜、开放式金属桥架等。因此,我们进行机房层高提资时,应当考虑清楚以上每一个元素因为各种可能的组成(例如考虑到采用的气体灭火的方式、机房空调需要的静压箱的大小来设置的机房地板的高度以及穿越机房的梁的大小等)来提出机房的高度要求。

 

 强、弱电管井的预留

 

首先是管井的设置位置问题,应当考虑机房各个功能区域的使用顺序问题。尤其是有上下层关系的管井,应当设置在机房走线合理方便的位置,避免线缆大量浪费。

 

其次,是A级机房强弱电管井的沟通问题。A级机房需要达到容错的标准,但是在以往的数据中心建设中,虽然不论是空调、还是用电乃至消防系统都考虑了容错的标准,但是管井却是单独的。这就会使得机房系统出现单点故障。因此,如果进行A级机房的设计,应当在管井设计上也考虑容错的标准,使得机房的可靠性更高。

 

空调用房、防水围堰的设置

 

数据中心都会要求设置精密空调。但是这其实也会造成一定的隐患。首先是人员安全问题。一般空调的维修人员不会是数据中心的维护人员,如果把精密空调直接设置于机房内,当需要对机房进行维修时,就容易造成机房信息的泄露等问题。因此,如果有条件,在满足机房制冷及空气循环的前提下,建议设置独立的空调间,将空调维护区域与机房的维护区域分开。这样,在人员安全方面对机房则更有保障。然后是空调冷凝管走向的问题。数据中心建设初期很容易漏掉该部分的内容,尤其是采用风冷型精密空调时,因为该方式的精密空调室外机的距离会有一定的限制。因此,就要求设计师必须根据所选空调的参数考虑机房室外机的设置位置及管道的设置位置。这里建议,按照机房的制冷要求先设置好相应的空调位置或相应的空调机房,再在相应的区域规划好冷媒井的位置,规划好空调的冷媒路由。

 

在机房不设置独立空调间的情况下,就会有漏水安全的问题。在出现加湿管爆管的情况下,光靠机房环境监控系统的漏水检测功能很难防止漏水造成的灾难。因此,建议在精密空调的下方设置防水围堰,以更好地防止因为漏水对机房造成的损失。

 

2.2 结构专业

 

新建项目

 

在新建机房设计中,结构专业应参考智能专业机柜布置要求适量调整柱网跨度。智能专业可先按建筑平面做机房最多可摆放机柜数的设计,结构专业再针对建筑特点及智能机房布置平面图做柱网方案。柱网方案应尽量减少干扰机柜摆放。

 

 改造机房的加固方式

 

对于改造类机房来说,原房间承重要求如不满足机房建设相关规范《数据中心设计规范》GB 50174—2017,则应对机房各功能区域做加固处理。

 

2.3 水暖电专业

 

水专业

 

智能专业在与水专业的沟通中应明确专业间界面划分。通常智能专业负责机房精密空调系统的设计,给排水专业负责机房精密空调系统用水(即精密空调给水管)的设计。智能专业在完成设计后应向给排水专业提交空调制冷量等参数,用以规划精密空调系统给水管的尺寸。根据《数据中心设计规范》GB 50174—2017中要求,机房区域内不得敷设生活用水管、污水管和雨水管等与机房工程无关的水管,因此,智能专业还应向给排水专业提供机房平面布置图用以规划水管走线。

 

暖通专业

 

智能专业在与暖通专业的配合中也应明确各自专业的设计内容,以避免重复设计或设计缺漏。通常机房新风系统由暖通专业负责,机房精密空调系统由智能专业负责。机房新风换气系统主要有两个作用:其一给机房提供足够的新鲜空气,为工作人员创造良好的工作环境;其二维持机房对外的正压差,避免灰尘进入,保证机房有更高的洁净度。

 

在设计沟通过程中,智能专业向暖通专业提交机房洁净度要求、精密空调送风量、制冷量和机房操作人员数量等参数,用于机房新风系统的设计。在机房新风系统的设计中,按照消防要求,新风系统中应加装防火阀并能与机房消防系统联动,一旦发生火灾事故,能自动切断新风进风。此外,智能专业也应向暖通专业提交机房天花至板地板间净高度要求和抗静电地板高度等参数,用于新风系统管道设计,避免造成机房吊顶过低的情况。

 

电气专业

 

由于智能专业与强电专业同属电气专业范围,所以很多时候在专业界面划分中易产生混乱,或重复设计,或双双缺漏。例如,漏配或重复配置UPS配电电源双切箱连接至UPS间的电缆线,UPS进线连锁开关重复配置等。因此,在机房设计过程中智能专业与电气专业的配合界面必须非常清晰。

 

在电气专业与智能专业的专业界面划分上可以以UPS配电电源双切箱为界面,电气专业负责供电线缆连接至UPS配电电源双切箱(含电源双切箱)的设计,智能专业负责UPS配电电源双切箱配电线缆连接至UPS及之后的配电设计。同时,也可以以机房照明总开关为界面,电气专业负责供电线缆至各个机房照明总开关(含机房照明总开关)的设计,智能专业负责机房照明总开关之后机房照明的设计。

 

三、结束语

 

合理的数据中心的设计,对后期的机房运行、管理会起到至关重要的作用。前期工作如果到位,会使数据中心的设计更加合理。希望通过本文,能让大家对数据中心的前期沟通准备工作起到帮助,在数据中心设计前期解决以往设计中容易出现的问题。

 

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