互联网数据中心机房建筑设计探讨

摘要：本文根据互联网数据中心（IDC）机房发展现状及其自身特点，在平面、剖面、节能建筑设计方面做了介绍，对产生的问题进行了分析，并在满足需求的条件下进行优化设计，利于提高机房利用率、节省投资及节能减排。

关键词：互联网数据中心；IDC机房；机架布置；机房布局；节能

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

概述

互联网数据中心（Internet Data Center）简称IDC，是基于Internet网络，为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施基地并提供相关的服务[1]。互联网数据中心是各种互联网应用与服务的核心，在网络经济和电信产业链中起着十分重要的作用。现代数据中心更是具备四个较为重要的特点，分别是：高密度、智能化管理、绿色环保、业务连续性。

IDC机房是一种大型数据储存中心机房，一般提供服务包括网络基本服务，如主机代管、虚拟主机、主机出租、异地备援、企业专线等；另有加值服务，包括网络管理与监控、防火墙、实体的消防设施与安全门禁控管等。

互联网的普及与应用得到了长足的发展，深入到各行各业，千家万户，各大通信运营商对IDC机房的建设正紧锣密鼓地展开着，其建设的好坏将直接影响到互联网业的发展。机房利用率，机房与各个设备用房的配置关系及机房节能一直是业内讨论的问题，本文就这些问题在建筑设计方面提出几点看法，供同行进行探讨。

互联网数据中心机房建筑设计及其分析

1.1机房组成分析

通信设备：机架

配套设备：电力电池、机房空调、变配电、备用发电机、水泵

辅助设备：各类管线、电缆

IDC机房的核心内容就是通信设备，它由各种功能的机架组成。机架的正常工作需要特定的环境条件，包括充沛的电力保障以及一定的温度、湿度、空气洁净度等要求，所有其它设备及设施均服务于通信设备，其之间需进行合理的分配及布局，使通信设备的工作效率最大化。

1.2机房平面设计

机房平面布置主要根据机架的排列方式进行；机架的排列方式根据其功率及空调制冷效果的优劣而改变，同时根据柱网的大小选择合理的机架布置方式；每个机房的最大面积受气体消防保护区的限制；机房大小又决定机架的排列方式及空调形式的选择。所以，机房平面排布受到多重因素的影响，其之间又相互制约。

机柜间距与空调的关系

不同类型的机架有着不同的功率，不同功率的机架其发热量是不同的。因此，各类机架需根据空调所能提供的温湿度条件进行布置。

比如，在机柜尺寸相同的条件下，4KW机架区，根据机架发热量计算，机柜间距为1200mm时能满足空调制冷需求；10KW机架区，根据机架发热量计算，机柜间距达到2400mm时能满足空调制冷需求。因此，机架发热量与空调制冷效果决定机柜间距。

机架布置与柱网的关系

柱网大小对机架排布有着较大的影响。就4KW机架区而言，在尽可能多排机架及满足空调制冷需求的前提下，不同尺寸的柱网其机架摆放效率是不同的（图1、图2）。由图可见，在机柜间距相同的条件下，8400mm柱网的局部结构柱占用了机架间的人行通道，机架布置效率降低；而7200mm柱网对4KW机架来说布置较顺，显然更为合理。故应根据不同功率的机架及其机柜间距选择适合的柱网，使机架布置效率更高。

图17200mm柱网布置图 图28400mm柱网布置图

机架布置与气消保护区大小的关系

机架布置与机房大小有着直接的关系，而机房大小受气消保护区大小的制约。一个气消保护区的大小为3600立方米，就一个层高为5100mm的机房而言，单个机房最大面积约700平方米。在需设置两个气消保护区的情况下，分设大小机房，根据机架功率，小机房采用单侧空调送风，大机房采用双侧空调送风。经合理配比，减少空调占用空间，多摆机架，提高使用效率。因此，根据气消保护区配以合理的空调送风方式来设定机房大小对提高机架布置效率尤为重要。

机架布置与柱截面尺寸的关系

如今，IDC机房进入快速发展的阶段，各通信运营商对机房设计的要求越来越高，如何提高机房使用效率已经成为机房设计的重要目标。在设计时于细节方面多加考虑可能会找到突破点。现IDC机房大多采用下送风的空调形式，因此走线架位于机架的上方。机架布置时，往往忽视了走线架的排布及走向。机架根据柱网布置，尽量使结构柱位于机柜之间，留出走道空间，其优点是保证冷热通道的通畅，而缺点是机架上方的走线架遇柱绕行，无形中增加了走线的长度，形成了资源的浪费。如对结构柱进行优化设计，改变柱截面尺寸，一侧柱宽控制在800mm以内，留出走线空间，对于整个机房楼来说，各处走线架均能做到畅通无阻，无疑将大大提高机架工作效率，对减小电阻及节省投资均有所帮助。此点需在今后的工作中加以论证。

机架布置与配套设备用房的比例关系

在相同条件下，尽可能多布机架是设计的首要目标。但与此同时，与通信设备息息相关的配套设备的用量也在相应增加。对于4KW机架区来说，机房面积与电力电池室面积的比例约为2：1；对于10KW机架区来说，机房面积与电力电池室面积的比例接近于1：1。由此看来，机架功率越高，配套设备用量越大，空调需求量也越大；而配套设备用房面积越大，机房面积越小，机架布置数量越少。两者为相互制约的关系。为此，需对机房进行合理分区及优化布局，找到设备配置平衡点，使机房利用率最大化。

机房利用率与机房进深的关系

众所周知，机房面积越大，机架摆放数量越多。机房大小跟机房进深有直接关系。就8400mm×8400mm柱网来说，三跨进深的房间尺寸约为25200mm，只需在机房一侧设置疏散门及疏散走道即可满足现行规范要求（建筑设计防火规范，3.5.13.4房间内任一点到该房间直接通向疏散走道的疏散门的距离，不应大于袋形走道两侧或尽端的疏散门至安全出口的最大距离[2]）。当机房进深达到四跨时，需双向疏散，机房两侧均需设疏散走道。虽然后者机房面积大，摆放机架数量更多，但公共部位建筑面积较多，使机房利用率降低。因此，机房利用率应与规范结合考虑，三跨进深的机房更符合目前IDC机房发展的需要。

机房平面布局与结构的关系

根据现行规范的规定及工艺需求，IDC机房内各设备用房楼面使用荷载标准值一般为：机房部分荷载为10kN/，电池电力室部分荷载为16KN/，空调机房部分荷载为7KN/，走道部分荷载为3.5kN/。楼面荷载对于一般房屋建筑来说要大得多，因此，平面布局时应非常严谨，业主需求考虑周全，各专业加强沟通，避免随意修改，造成不必要的土建造价的增加。同时应考虑今后的业务发展需求，为机房扩容预留一定的可能性。

1.3机房剖面设计

机房层高影响因素

IDC机房的层高设计有严格要求。就低功率机架区而言，常规机房层高至少需要4800mm（其中包括：架空地板800mm，标准机柜2200mm，双层走线架及安装空间800mm，气消管道及安装空间200mm，结构梁高800mm）。下送风方式影响架空地板高度，机架功率越高，机架越密，架空地板越高（机架上部走线层数相应增加），层高也越高。所以，应根据不同功率的机架设计相应的层高。