大型数据中心建筑实践设计要点研究

吴非

中国铁路设计集团有限公司建筑院天津300308

摘要：当今社会科技信息产业高速发展，大型数据中心建筑也因此得到了各方高度重视与大力支持。针对某大型数据中心建筑实践，从总体布局、功能布局、综合管线以及绿色节能四个方面分析其设计要点。

关键词：数据中心；模块化；绿色节能

当今社会科技信息产业高速发展，计算机与各种便携信息设备的发展使人与人之间的信息交流更加便捷，社会各产业的信息沟通也更加密切，大数据就是这个高科技时代的产物。通过对人们在生产生活中产生的大量数据进行统计与分析，可以发掘各种潜在的高价值信息，对企业的行业发展、战略决策起到重要的指导作用。因而各行业对于信息库的建立尤其重视，大型数据中心建筑也因此得到了各方高度重视与大力支持。

1大型数据中心建筑设计要点分析

1.1总体布局

数据中心总体上包含设备机房、运维中心以及柴发供电中心，其核心是数据收集及储存，因此设备机房便成为建筑的主体部分。为方便设备运输、安装以及后期运营，其总体布局必然围绕着设备机房来展开。数据中心的利用率一般是根据整体数据业务量的增长而逐渐提高，因此数据中心整体规模的规划灵活性以及设备可拓展性需要重点考虑。另外需要考虑后期设备运营维护的便捷性，总体布局的标准化也是数据中心的重要组成部分。

1.2细化功能布局

数据中心不同于一般的建筑，其核心是是围绕大量的各种设备机房展开的，如何高效合理的组织各种复杂功能是数据中心建筑设计的重点。因此功能布局上要着重体现各种设备机房的模块化、标准化、集约化，合理利用空间，保证设备的正常运行和维护便捷。

1.3优化综合管线

相较一般建筑，数据中心建筑会涉及更多信息、通信、暖通等专业设备，室内外设备管线错综复杂，是数据中心建筑的另一项设计重点。而大量的综合管线会占据大量的有效空间，因此在有限的建筑空间中，综合管线的合理排布的最大化意味着建筑空间利用的最大化。

1.4构建绿色节能的数据中心

数据中心主体是计算设备，需要消耗大量的电能。同时计算设备运行会释放大量热量，过高的温度会使设备停运产生损失，因此为了保证数据中心安全运营，还需要对设备降温，使其保持在恒定的温度。因此对于数据中心电量、散热量等技术难题需要从绿色节能的角度多专业同时着手解决。同时对数据中心园区整体规划上从绿色节能的设计角度出发，对于数据中心整体绿色节能的主要设计思路也是重中之重。

2某大型数据中心建筑设计要点案例分析

2.1项目概况

项目位于某科技创新园，总建筑面积54381平方米，新建房屋包括信息中心、运维中心以及柴发中心，核心功能区域可容纳3840个IT设备机柜，IT设备用电量达到24000kW。

项目的整体建筑布局采用高效集约的设计理念，通过绿色建筑设计、利用自然冷链等高科技手段，构建绿色环保数据中心。

2.2高效集约的园区总图规划

结合数据中心灵活性、可拓展性以及标准化，通过对近期建设和与远期发展的分析，采用了“两轴、四区”的总图布局结构，在集约化配置各功能属性的同时保证各个功能联系方便。使建设开发时序与企业发展规划协调一致，并坚持节约、合理用地的原则，提高土地利用的集约化程度，提高土地配置和利用效率。

2.3建筑物精细化布局、模块化设计

数据中心信息中心采用模块化设计理念，建筑空间、信息及机电设备全部按照模块化思路进行设计，优势体现在以下几个方面：

设计阶段：以信息机房高低密模块布置需求为基础，综合多专业智慧，研究典型机房模块的供配电、制冷、消防、综合管线等设计难题及解决方案，大幅提高设计效率、优化设计方案。

施工阶段：按最小单元模块完成“首件工程”打样及评估，按信息及机电设备模块进行联调联试及检测，有效控制施工质量、成本和进度。

运营阶段：按模块部署信息系统，单一模块故障不影响其他模块运行，可按需启用模块、灵活扩展，大大提高系统可用性及可靠性，有效提升运营管理效率。

2.4室内外综合管线设计

数据中心设备尺寸大、室内外管线众多，本次设计对各专业设备、管线进行了充分梳理与细致研究，在信息中心北侧和东侧、柴发中心南侧设置强弱电综合电缆沟，在各建筑走廊上方设置室内综合管线，以满足电力、信息和通信等线缆室内外不同物理径路敷设、接引的要求。

综合电缆沟全长260米，宽度为2米，埋深为3.8米，覆土深度0.2米。综合电缆沟内双侧分别布置电缆托臂；一侧纵向设置七层电缆托臂，敷设电力电缆；另一侧纵向设置八层电缆托臂，敷设电力电缆及通信信息的弱电光电缆，其中四层布置通信和信息光电缆。

2.5绿色节能设计

主数据中心采用绿色节能设计理念，信息、暖通、电力、建筑、给排水专业在设计中采用先进的空调系统、电力系统、信息系统、海绵城市系统精心配合、优化方案、合理选型，以解决当前IT设备集成度越来越高，信息机房高用电量、散热量的技术难题，使主数据中心工程符合绿色节能环保的可持续发展理念。

数据中心为了降低机电设备能耗，将信息机房整体规划，按模块启用配套的电力、暖通等相关系统设备；采用冷通道封闭方案，使冷热气流分离，提高机房空调的制冷效率；在制冷和空调系统能耗控制方面分别采用了自然冷却模式与提高制冷机组的供回水温度的措施，有效降低了系统能耗；另外从供电模式上优化供电路线选用节能型变压器以达到降低电能线路损耗与降低电能线路损耗。同时在规划设计中应用“海绵城市”理论，通过在人行道、广场、停车场采用透水砖，绿地采用下凹式做法并设置雨水回收利用系统来达到建设绿色数据中心的目的。

3总结

数据中心在当下大数据时代背景下得到了蓬勃发展，但在基础建筑设计中需要保证规划的灵活性，业务运营的可拓展性，同时计算设备布局的标准化也是保证数据中心高效运行的重点。而在功能布局上，功能的精细化与模块化则是推动数据中心快速发展的有效模式。另外在集约化设计思路的指导下，优化设置综合管线是合理有效利用空间的必然手段。在当下伴随着大数据以及相关产业的高速发展，数据中心规模越来越大，能量消耗也越来越大，因此数据中心建设更要着重对能耗的控制和对环境的保护方面做好有效的解决手段，绿色节能必然是数据中心建设的主要发展方向。在各种新材料、新技术飞速发展的今天，数据中心也必将伴随对新材料、新技术的应用而高速发展，从功能、形式上达到新的高度。

参考文献：

[1]《浅谈建筑设计企业的数据中心建设》王乔恒-《中国勘察设计》-2008年1期；

[2]《浅谈数据中心建筑、规划设计要点》胡泓-《建筑•建材•装饰》-2018年5期；

[3]数据中心设计规范GB50174-2017；

作者：吴非（1989.5.22-）

工作单位：中国铁路设计集团有限公司建筑院

毕业院校：硕士研究生，毕业于大连理工大学