數據中心建筑設計
4.1平面布局
4.1.1分期需求
數據中心平面設計也應按照業主運營需求做好分期規劃,如按層分期或者按照機房分期等;同一個數據中心樓業主可能會租給N個承租方,但每個承租方由于自身業務的需求不同,對于數據機柜的要求也不盡相同;
4.1.2機架尺寸及間距
其中機架常規尺寸(寬mm×深mm×高mm)IT設備:600×1200×2200;
傳輸設備:600×600×2200。
成行排列的機架長度不超過15m時;通信機房內機架間距均為1200mm;機房內主運輸搬運通道的寬度為1.5m,次通道的寬度不小于1m。以上尺寸主要相對于6KW的機柜來說,但對于高于6kw的單機柜,比如8KW或者10kw等,他們直接的排列間距可能要求更大,由原來的1.2m擴寬到1.5m甚至1.8m不等,主要是為了滿足機柜的通風散熱需要,單機柜功率越高,所產生的熱量越高,因此對于機柜的散熱要求越高;
4.1.3功能流線
數據中心的建筑設計流線主要分為運營流線,設備運輸流線,機房參觀流線,每個流線應避免交叉,機房的流線主要圍繞數據機房來設計,其中,高壓機房、分界室、并機室、冷凍站、ECC監控室、通信機房等主要布置在首層位置,二層及以上根據數據機房的布置,布置相應的低壓機房、電池室、UPS間等;
4.1.4防火及節能
數據中心一般以工業建筑或者民用建筑為主要申報類型,是否工業或者民用主要以用地類型為準,一般工業用地,數據中心建筑按照丙類廠房來定性,如多功能用地或者其他類型用地,數據中心建筑按照民用建筑來定性;對于具體的防火要求,就可按照數據中心本身是按照民用建筑還是工業建筑來定性,可查閱《建筑設計防火規范》GB50016-2014等規范相關防火部分章節進行深化設計。對于數據中心的節能,有的地方無節能要求,有的地方申報是需要節能計算書、節能專篇等內容,具體以申報地方政府審查職能部門要求為準,節能也和防火相類似,具體的數據中心是以工業建筑還是民用建筑申報,分別查閱的節能規范不同,其中工業建筑節能以《工業建筑節能設計統一標準》GB51245-2017為主,民用建筑節能以《公共建筑節能設計標準》GB50189-2015以及地方規范為準。
4.2立剖面設計
數據中心的剖面高度一般需結合具體的暖通技術要求中的設備尺寸為準,一般常用高度有5m、5.5m、6m,其中也有的項目設計中低于5m的,但具體的項目實施由于采用的設備廠家尺寸不同,需要建筑高度也不盡相同,如業主已有確定好的設備廠家,應盡可能的滿足設備要求,以合理的層高節省項目土建成本,但也不能只考慮盡可能節省成本不考慮后期的設備廠家更換,土建成本對于機電的成本來說簡直九牛一毛,還是要以機電工藝需求為主,同事還要考慮后期的變更需求。數據中心的立面設計一般是以簡介工業風為主,因為數據中心的立面開窗要求較少,盡可能減少對于機房等電氣房間的影響,由于立面開窗少,同事也對消防的立面救援窗、防排煙需求、立面效果設計等提高了挑戰。例如有些數據中心由于整個面都沒有都沒有開窗,所以有些消防救援窗只能開在四角樓梯間,雖然防火規范條文中沒有明確是否可以開在樓梯間,但是從逃生的流線角度考慮,樓梯間是發生火災后主要的逃生通道,消防人員同時在樓梯間破窗而入,肯定會造成人流沖突,不利于救火(數據中心實際的運維人數很少,也是可以實施的)。

機電設計技術要點
5.1給排水技術要點
數據中心的給排水對于建筑布局的影響,地上主要就是鋼瓶間、高位水箱間等,地下主要是消防水泵房及水池、補水機房及水池、生活水泵房及水池等;有些項目由于市政條件的限制,可能需要中水處理機房等需求;對于建筑的布局也是有些影響的,這個前期都應該和業主確認好市政條件,以免影響整個項目的時間進度。對于防火末端給排水主要分為氣滅和噴淋區域,氣滅主要應用于電房間,噴淋主要應用于走廊等非電氣房間。整體來說給排水專業在數據中心的設計當中對于建筑的布局影響相對較小。
5.2暖通技術要點
對于不同地區不同的項目要求,PUE也不盡相同,PUE的指標要求,主要還是靠暖通的技術方案來滿足,不同的PUE要求值,可能會影響整個暖通的機電方案,同時影響建筑的布局,PUE要求越低,目前的相匹配的常規技術方案是間接蒸發系統、新型磁懸浮整體式氟泵系統,液冷技術也是用來滿足單機柜大功率,能耗更低的項目,但是液冷技術目前業主實施的較少,伴隨著以后技術越來越成熟可能也會大面積實施。目前數據中心設計領域主要還是間接蒸發、氟泵系統、水冷系統等,末端主要采用列間空調、空調機房等。對于建筑布局來說,暖通專業最大的建筑面積就屬冷凍站,一般需要1000㎡左右,其余還有一些項目可能會涉及到機房空調、新風機房、屋頂冷卻塔、排煙機房、補風機房等。
5.3電氣技術要點
數據中心電氣專業主要分為供電專業、電照專業,弱電智能化專業,這個要比民用建筑電氣專業要分的更細,因為數據中心主要在供配電這塊,也是機電專業比較重要的專業內容。弱電智能化主要設計一些消防報警、安防、智能化、通信機房等,對于建筑布局來說,影響不是很大,主要涉及通信機房、ECC、消防控制室等弱電房間。對于建筑布局影響較大的還是供配電專業,不同的數據中心等級要求不一樣,A級數據機房需要容錯2N系統,比B級、C級機房要求的建筑面積更多,因為不僅要做兩套系統的房間,還涉及到柴油發電機房。
對于A級數據中心供配電系統主要有3種架構:2N系統、DR系統、RR系統。
2N系統主要由2個供配電單元組成(建筑專業理解也就是兩個相同的供配電房間),每個單元負載50%的負荷;一個單元故障另一個單元完全負載100%。
DR系統N≥3個供配電單元組成,每個單元負載66%的負荷,相鄰2個單元供電,其中1個單元故障時,剩下1個單元繼續與另1個單元繼續供電。
RR系統由多個供配電單元組成,其中一個單元作為其他運行單元的備用(也叫后備冗余),當一個運行單元故障,通過電源切換裝置,備用單元繼續為負載供電。
其中2N系統是最優的,不僅供電可靠而且系統架構簡單,國內數據中心采用2N的也最多。對于建筑布局來說,供配電專業主要有高壓機房、并機室、柴油發電機房、低壓配電室、電池室等,也是數據中心設計中除了數據機房房間外,建筑面積占用最多的專業。
結束語
數據中心設計與民用建筑不同,不再以建筑專業為主導專業,數據中心更趨向于以供電專業為主導,制冷方案為輔的項目。作為建筑專業設計人員,要想做好數據中心項目,我們更應該多了解供配電的系統原理及各電氣機房方案細節要求,同時對制冷的新技術、原理不同的優缺點,應多總結多交流,才能為后面的數據中心建筑設計做好準備。