数据中心建筑设计及功能区布局的注意事项
作者：唐国丰 梅炽章
近年来数据中心蓬勃发展，很多新兴的大型数据中心从建筑规划设计开始就为数据中心量身定制，优秀的建筑设计及功能区布局是一个优秀数据中心的发展基石，具有极为重要的地位。即使是一个改造建筑也要因地制宜地围绕数据中心的功能来布局设计。目前行业内建筑设计人员和机电系统设计人员对建筑本身和机电系统的功能设计考虑较为全面，但建筑设计人员对机电系统同建筑功能匹配的某些细节尚需探讨总结。
- 物流运输设计
数据中心的物流运输包括两个方面：服务器、网络设施等IT设备的搬运、机电设施维护更换搬运和日常普通货物器材等的搬运；超重大设备吊装转运，如：变压器、冷机、柴油发电机。故数据中心的物流运输设计需要从两个线路做好规划布局。
日常货物的运输
- 汽车卸货后，货物能从卸货路面通过斜坡（10：1）推运至货运电梯前室；
- 汽车液压尾板直接卸货至货运电梯前室的卸货平台；
- 室外卸货平台需配置有效的挡雨蓬，方便卸车时的防雨；
- 卸货平台旁设有小型中转仓库，方便拆除包装和暂存货物备品备件；
- 货运电梯的是用来搬运除超重大设备（变压器、冷机、柴油发电机）外的一切设施之用途，除了上述超重大设备外，体积最大的就是大型精密空调；
- 货运电梯承载能力需大于2吨，体内有效容积和电梯门的尺寸应充分考虑，满足最大体积和重量的日常货物的运输；
- 货物出电梯后，能通过平推至目标功能区域。建筑结构方面应考虑，IT机房区架空地板的高度和电梯口、走道等区域水平，即使不能水平亦须设计10：1的斜坡；
超重大设备吊装转运
- 超重大设备体积大重量大，吊装上楼后基本没法再转运，故吊装口务必设计在重大货物安装位置附近，如变压器室、柴油机房、冷机房；
- 园区内的道路需考虑吊装口旁的大型卡车的回场、吊车的架设面积、地面的承重能力；
- 幕墙设计时吊装口的尺寸，方面后期幕墙拆装；
- 吊装口的雨水防护、安全防护等需要充分考虑；
- 吊装口的飘台设计既要考虑防雨，又要考虑吊装方便及承重能力；
- 人员流动设计
数据中心的人员流动设计，既要考虑人员日常出入的安防管理的合理性又要考虑火灾时人员逃生的疏散的合理性。
人员日常出入的安防管理
- 大堂内人员刷卡闸机靠近前台登记处便于管理；
- 大堂内设置随身携带物品的寄存设施和安装空间；
- 大堂内设置贵宾休息室和水吧；
- 一楼的卫生间应设置于闸机外；
- 闸机处需设计有人员防尾随功能设施的安装区域；
人员逃生的疏散
- 疏散走道的尺寸、房间的疏散距离需满足消防规范要求；
- 同一功能区域的两个疏散门的间距不能小于5米；
- 注意逃生疏散门的开启方向；
- 机房IT机柜两侧的通道既要考虑货物的搬运的净空尺寸和人员疏散宽度尺寸；
- 机房内最远点的疏散距离至安全出口的距离，GB50174的新规范对这方面有新的要求，这也是消防审图的要点，需要重点关注；
- 建筑外墙上的门需设置为不锈钢防火门，防止生锈；
- 防火门门扇开启后不能跨越伸缩缝；
- 外电高压功能区
设计前先同供电部门做好沟通，把大楼的用电容量和用电计划告知给供电部门，并做好供电方案初步设计，以便供电部门对开关房、高压室和用户低压室等功能房做好建筑尺寸核实，有如下几个方面需要注意：
- 开关房的使用权要移交给供电部门，房间内所有的设施都是属于供电部门管理范围，故开关房一定是被要求设置在大楼的一楼，而且房间门直接对外，不纳入数据中心本身的安防管理范围；
- 根据数据中心高可靠性供电的的要求，双路市电引入的原则，开关房也分AB两个；
- 提前调查清楚市政外电管线在建筑用地红线外围的电缆井沟资源，考虑从两个不同路由引入外电电缆，并设计好两路电缆通道；
- 供电部门会要求开关房和高压室的地面完成面高出室内走道和园区地面的标高，以达到防水的目的；
- 为达到双路电力物理隔离的目的，高压室和变压器室都应考虑AB双份的原则，但应考虑AB两路电力的母联控制距离的问题；
- 有些地区的供电部门对变压器设置在二楼及以上楼层比较谨慎，这部分内容需提前做好沟通；
- 一楼的开关房和高压室，一般采用电柜下进线的方式，做结构设计的时候，注意地梁同电缆沟的冲突；
- 建筑结构设计
- 调查当地的水文资料，查看历史最高洪水位。首层完成面的地面标高非常重要，须高出园区地面。（即使历史最高洪水位不会到达园区地面，也要防止园区内涝，一般来说数据中心很少做地下室，即使做了地下室也不能用地下室来做地下车库）
- 建筑的结构抗震、防火耐火等级应同数据中心建设标准相匹配；
- 建筑层高：如果首层用来做冷冻机房，根据数据中心的建设规模和冷量核算首层层高要做充分的预留；IT机房区域的层高，要考虑防静电地板架空高度、梁底高度、消防及各类桥架设施的安装高度、IT机柜的高度等因素；发电机房的层高，需考虑发电机自身的高度、烟管和消音器的安装高度及转弯半径、环保消音设施及结构梁底高度；
- 建筑楼板的承载能力：柴油发电机、变压器、冷机这些超重大的设备是否上楼层，如果有则特别考虑，TI机柜区、UPS及电池等电力设施区的承重能力要和数据中心相应标准要求相匹配；
- 建筑电梯井道如果不是采用剪力墙结构，则需要根据电梯安装要求配置圈梁、门头梁和构造柱等，方便电梯固定导轨和电梯门等构件的安装；
- 数据中心大楼的天面是一个比较重要的区域，可以用来做冷却塔的安装区域，甚至有些数据中心用来安装柴油发电机及发电机的假负载，为便于承载大设备和后期天面的防水维修，大楼的结构柱应延伸出天面层，并预留足够的高度，方便冷却塔送回水主干水管和冷却塔的平衡水管的安装、冷却塔底部水盘的检修；
- 天面附属设施房顶如果有安装水箱、稳压泵、补水装置、风机等，应考虑检修的爬梯及相应的安全围护装置；
- 建筑给排水
- 级别较高的数据中心应考虑双路市政供水引入；
- 根据建筑性质设置消防备用水池，消防水泵房地面低于消防水池有效最低水位，以满足自灌式的吸水条件；
- 冷冻机房、水泵房、消防水泵房、电梯井坑等地面设计排水沟和集水井；
- 大楼天面除设计排水沟和排水地漏外，还应设计溢流侧排水管，防止垃圾堵塞地漏，造成过量雨水浸泡天面设备；
- 排水管道应包括：雨水排水、空调爆管事故排水、空调冷凝水集中回收排水、发电机烟洗废水排水、卫生间污水排水等各自独立的排水管道；
- 发电机烟洗废水排水，要考虑管材的耐高温及蒸汽压力；
- 天面冷却塔、空调室外机的安装位置要设置水龙头，方便维护清洗；
- 水池结构需预埋专用的防漏水套管，方便后期安装水管穿过水池墙壁；
- 建筑内过水空间（如：卫生间、空调间等）尽量集中且上下层在同一个水平坐标位置，尽量避开设置于电力设施房间的正上方；
- 综合管线布局
- 高压管井、低压管井、母线井等都应分AB路物理隔离布局；
- 合理布局管道井及空间，靠近用电设备间，采用最短路由布置原则；
- 低压母线井和路由是综合管线布局考虑的重点，既要考虑路由最近敷设原则，还要考虑其它管道和线梯对母线的阻挡及母线安装的便捷性，因低压母线体积大、重量大、安装不便利、需要防水、单体成本高等。
- 合理布局各专业管线，防止某一空间内密集通过各专业管线；
- AB路管线应避免在同一空间内交叉，避免因该空间出现灾害造成数据中心双路设施受影响；
- 变压器就近低压配电柜安装，既减少母线的造价又可避免低压母线穿过其它空间受水患灾害影响；
- 管道和线槽不得独自穿过天面楼板，必须走管道井、线槽井上天面层，且天面管井房都应设置混凝土结构反坎，都应考虑防水措施；
- 大型的数据中心一般采用集中供冷式的中央水系统空调，空调管道井的设置要合理，需考虑双路环形管网的布局和沿程阻力损失以及大型管道对其它专业管线的阻挡影响；
- 功能区域布局
- 电池房不应和UPS房合建在同一个空间内，电池会释放酸性气体，长时间会对UPS的配件造成损伤；
- 为提高数据中心建筑使用效率，卫生间的数量应加以控制，即使是大型数据中心常驻上班人数一般不超过30人；
- 高压房、低压配电房、UPS房、电池室、通信接入机房、电井等重要设施房都应考虑AB路物理隔离；
- 发电机的日用油箱间，不能有排烟管道和其它的电力线路穿过；
- 发电机的日用油箱间应设置防止柴油散落流失的措施，如油箱间底部刷防水涂料做结构反坎；
- 如有条件，为IT机房制冷的空调间应独立于IT机房，因为目前数据中心运维团队常分动力设施维护组和IT设施维护组，为区分责任管理范围和方便对敏感设施区域的管理，这种区分是有必要的；
- 空调间的设计尺寸要考虑若干年后空调整机更换时，空调能顺利整机搬运；
- 幕墙设计
- 柴油发电机对冷却新风的要求量非常大的，且油机开启时的负压很大，需要考虑幕墙进风口的通风量、风口面积、出风口的风量和温度、风口百叶的强度等；
- 数据中心都设置有新风机，新风的进风口预留需在幕墙设计的时候充分考虑；
- 柴油发电机的排烟管道经过幕墙需考虑排烟管温度对幕墙的影响，如机电设施同建筑不同步施工，还需考虑在外墙上预留结构预埋件；
未完，待续……
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