摘要：随着信息化的飞速发展，对于全面支撑信息系统运行和业务连续性的数据中心越来越受到关注，数据中心作为信息化发展的重要基础设施，在过去几年中得到了飞速的发展。以电信、金融、高等院校以及大型国企为代表的我国大量企事业单位，都将数据中心建设作为其业务信息化建设的重点项目。本文分析了高楼层数据中心机房建设。
关键词：高楼层；数据中心；机房；
高楼层数据中心机房建设的有效性成为社会各界所关注的焦点问题，研究高楼层数据中心机房建设的实现也具有显著的现实意义。
一、数据中心建设总体原则
数据中心机房的建设遵循“安全第一、经济与技术、实用与先进和可持续发展”的原则进行规划设计，满足国家现行数据中心建设的标准及规范。规划前认真分析企业信息系统及数据中心的功能、用途以及今后发展需求，对机房进行各个子系统的规划和建设时注重各个子系统的实用性和先进性，建立相应的软、硬件平台，实现信息共享、资源共享、科学管理和网络信息集成。数据中心规划和方案力求简洁可靠，符合企业的管理和发展的需要，采用先进的成熟技术设备，应用科学的管理方法手段，在立足“满足现在、适应未来”的建设策略的基础上，充分考虑数据中心各系统的先进性、高可靠性、高安全性、可持续发展性、易管理维护性、开放性、实用性、舒适性、环保节能、经济性等方面。
二、高楼层数据中心机房建设
1.数据中心的建筑结构
对于高楼层数据中心而言，首要的就是建筑结构安全。一般作为数据中心的楼层，其建筑结构承重应符合《数据中心设计规范》（GB50174-2017）中各功能房间对于楼板承重的要求。主机房活荷载应不低于8～12 KN/m2，具体可根据机柜的摆放密度考虑；UPS配电室活荷载不应低于8～10 KN/m2；电池室活荷载不应低于16 KN/m2（为节约占地面积，蓄电池一般按4层摆放）；钢瓶间活荷载不应低于8 KN/m2；因为主机房的管线比较多，一般采用吊挂安装，还需要考虑主机房的吊挂荷载不应低于1.2 KN/m2。
2.数据中心的防火设计与疏散
根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中对高层民用建筑的要求，数据中心建设时应根据所处建筑的耐火等级，采用符合规范要求的材料和构件。
数据中心在建筑平面和空间布局规划时，除应满足数据中心的工艺要求外，重点要考虑人员逃生通道的清晰、畅通，符合规范要求。功能间设置合理，人员通道和设备运输通道分流设置。
3.数据中心的供配电系统
供配电系统建设是高楼层数据中心机房建设中非常重要的一项内容。数据中心供配电系统的设计在当前的施工行业中已经较为成熟，在国际上有TIA-942以及Uptime等标准、在国内有GB50174等标准作为数据中心供配电系统的建设标准。
每一个企业的信息系统的分布与设计都有所不同，需按照自身的实际状况有针对性的设计供配电系统。
数据中心供电容量规划方面，需要保证供电容量能够满足数据中心未来5至10年的发展与扩张，保证以后在更换更高能耗设备时，该供配电系统仍然能够保证数据中心的正常工作。
数据中心供电架构设计方面，首要原则便是动力设备的供电系统与IT设备的供电系统需要分隔开，并且两个供电系统在容量方面均需要有充分的保障。与此同时，尽最大可能实现多路冗余供电。
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数据中心供配电线路方面的要求：一是机房需要具备至少两个变压器以及供电线路，确保数据中心机房的安全性；二是需要确保大楼提供给数据中心的电量能够显著大于机房本身的用电量；三是为保证用电的安全性，需要保证两个变压器当中如果一个变压器发生故障，则另一个变压器必须能够承担整个机房的全部负载，保证机房不会出现突然性的工作停止现象。
数据中心供电质量方面的要求：一是需要不断强化供配电系统的供电质量，促使供电质量能够达到最大化。采用变压路的双路引入、UPS采用IGBT整流器、配备无功补偿器、有源滤波器等方式，最大程度上提升用电质量，降低谐波对电网的感染，提升电力工作过程中的安全级别，尤其是后备电源的启动安全性能；二是对发电机组的发电能力进行不断地改善。一般情况下，当前主要是使用G3或G4性能等级的柴油发电机组。
数据中心供配电路由方面的要求：对于要求双重电源引入的数据中心，应规划双路由，一路供电线路故障时不影响另一路供电线路。对于配电线路，在具备条件的情况下，也应考虑双路由，且动力设备配电线路和IT设备配电线路应尽量分开设置。
4.数据中心的防雷接地系统
对高楼层数据中心而言，防雷接地系统的重要性不言而喻。在保证大楼楼顶防雷和幕墙防雷系统完善可靠的前提下，数据中心还应考虑自身的防雷系统完善可靠。
按照数据中心所处建筑的性质确定防雷等级。一般高层建筑的防直击雷已在大楼建设阶段完成，根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）要求的雷电防护等级，应在各级配电箱设置电源线路浪涌保护器，还应在信号线路上设置信号线路浪涌保护器，进出机房的信号电缆通过信号滤波器进行屏蔽处理。
若有设备（例如冷水机组、冷却塔、空调室外机等）安装在楼顶，应考虑这些设备是否在楼顶已有防雷保护范围内，经过计算若不在保护范围内，则应单独设置可靠的防雷保护措施，通过设立避雷针、防雷引下线、接地体，对楼顶设备进行重点防护。
数据中心的保护性接地和功能性接地宜采用共用接地装置，数据中心机房内应采用SM混合型等电位联结方式，设置等电位接地网格，以同时满足高频信号和低频信号接地要求。
5.数据中心的空调系统
高楼层数据中心的空调系统设计应综合考虑城市所处地理环境、气候条件、大楼条件，根据情况选用水冷空调系统或风冷空调系统。优先考虑水冷空调系统，其在节能和长期运行经济性方面，有较为突出的优点。在风冷空调室外机安装困难的情况下，尤其是室外机与室内机为负高差，且负高差大于10米的情况下，不应考虑采用风冷空调系统。
空调系统竖向主干管路应考虑双路由设计，水平管路应考虑采用环形管路。
6.数据中心的消防安全
数据中心的消防安全是数据中心建设的重中之重。尤其是对数据中心所处的高楼层建筑而言，可靠的火灾自动报警系统和预警措施是消防灭火的有效保证。
数据中心机房内的IT设备，具有设备价值大、设备精密度高、火灾危险性高等特点，应设置洁净气体灭火系统。为避免灭火系统误动作造成损失，应同时设置感烟、感温火灾探测器，只有当两种火灾探测器同时发出报警时，才能确认为真正的灭火信号。火灾报警系统与灭火系统可靠联动，包括关闭机房内风门、风阀，并停止机房专用空调、新风机和排风机、切断非消防电源，启动应急照明、开启门禁系统等。
三、结语
数据中心机房是企业信息、数据、网络的核心枢纽，具有核心地位，是整个生产自动化运行的基础。在建设时应充分考虑数据中心基础设施及相关系统的安全可靠，确保数据中心机房在无人值守的情况下设备正常运行的工作环境。从防火、防水、防盗、防雷、防静电、防磁、防干扰、降噪等方面采取有效措施，建设成先进、严密、实用、美观、性能稳定的机房环境，保证信息系统及网络的稳定、安全运行。
参考文献
[1]GB50174-2017.数据中心设计规范[S]
[2]GB50016-2014.建筑设计防火规范[S]
[3]GB50343-2012.建筑物电子信息系统防雷技术规范[S]
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[5]王经雨，甘哲.数据中心机房的设计与建设[J].首都医科大学学报（社会科学版），2016，S1：118-119+121
[6]樊冠群，叶闽军.高楼层数据中心机房建设研究与实践[J].实验技术与管理，2016，12：241-244
论文作者:李振国
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：数据中心论文; 机房论文; 防雷论文; 高楼论文; 设备论文; 系统论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;