典型數(shù)據(jù)中心機房設(shè)計及各專業(yè)平衡

典型數(shù)據(jù)中心機房設(shè)計及各專業(yè)平衡一數(shù)據(jù)中心機房模型介紹數(shù)據(jù)中心機房是為電子信息設(shè)備提供運行環(huán)境的場所，可以是一幢建筑物或建筑物的一部分，包括主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)等。圖一所示為典型數(shù)據(jù)中心機房模型。圖一典型數(shù)據(jù)中心機房模型典型數(shù)據(jù)中心機房工程按照功能劃分主要包括輔助設(shè)備區(qū)（UPS及其電池、柴油發(fā)電機組）、主機房、監(jiān)控室、會商間和辦公區(qū)等。在實際建設(shè)中數(shù)據(jù)中心機房功能區(qū)域的設(shè)置和平面布置可以視具體情況有所不同。數(shù)據(jù)中心機房的使用性質(zhì)、管理要求及其在經(jīng)濟和社會中的重要性決定了其特殊性和安全性。它作為建筑物或建筑物的一部分，必然會受到外部環(huán)境的干擾，從而影響數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)電子信息設(shè)備的正常運行，輕者遭到經(jīng)濟損失，重者可能影響社會穩(wěn)定，造成不可估量的重大災(zāi)難。外部環(huán)境主要包括不安全人員、雷電、水災(zāi)、電磁干擾、地震等等。圖二所示為典型數(shù)據(jù)中心機房的風(fēng)險識別和控制措施。圖二典型數(shù)據(jù)中心機房的風(fēng)險識別和控制措施。基于數(shù)據(jù)中心的特殊性和風(fēng)險控制的需要，典型數(shù)據(jù)中心機房工程所涵蓋的工程內(nèi)容主要包括：裝飾裝修工程（機房區(qū)環(huán)境工程、辦公區(qū)環(huán)境工程、監(jiān)控區(qū)環(huán)境工程、動力區(qū)環(huán)境工程）；電氣工程（柴油發(fā)電機系統(tǒng)、不間斷電源配電系統(tǒng)、動力配電系統(tǒng)、照明配電系統(tǒng)、電源防雷系統(tǒng)、機房接地系統(tǒng)）；空調(diào)工程（專用空調(diào)系統(tǒng)；輔助空調(diào)系統(tǒng)；新排風(fēng)系統(tǒng)工程）；消防工程（自動報警系統(tǒng)；分區(qū)氣體滅火系統(tǒng)；分區(qū)水噴淋系統(tǒng)）；弱電工程（樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)；安防控制管理系統(tǒng)；通信網(wǎng)絡(luò)自動化管理系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)；公共信息系統(tǒng)工程：監(jiān)控中心控制系統(tǒng)）。數(shù)據(jù)中心機房工程的用途決定了其設(shè)計和建設(shè)的復(fù)雜性。在設(shè)計和施工中應(yīng)著重解決如下問題：可用性、可管理性、安全可靠性、節(jié)能環(huán)保。為了更好的解決上述問題，數(shù)據(jù)中心機房工程設(shè)計、施工等參與各方應(yīng)綜合各專業(yè)的技術(shù)要求，并進行有效的整合、協(xié)調(diào)和集成，使得各專業(yè)在數(shù)據(jù)中心機房中發(fā)揮應(yīng)有的作用，并形成一個有效的整體，為其中的電子信息設(shè)備運行提供高效、平穩(wěn)的運行環(huán)境。數(shù)據(jù)中心機房工程設(shè)計和施工所涉及的問題極多。本文將就冷熱通道的氣流組織、管線綜合平衡、集中監(jiān)控平臺等幾個橫跨多個專業(yè)的問題展開討論，并提出相應(yīng)解決方案。二冷熱通道的氣流組織

數(shù)據(jù)中心機房的氣流組織形式應(yīng)根據(jù)電子信息設(shè)備本身的冷卻方式、設(shè)備布置方式、布置密度、設(shè)備散熱量、設(shè)備散熱方式、室內(nèi)風(fēng)速、防塵、噪聲等要求，并結(jié)合建筑條件確定。卞at上回上送上回（成?回｝送找口L帶可調(diào)事葉閥的格相口2一條形.風(fēng)口，帶育條形晚口的動地杭】3一孔板i-M&n3.制r萩板■城口3.孔植口4一百時成口5.搭■風(fēng)口1一百葉風(fēng)口?聘摧覘口回網(wǎng)口［柿棒同口 巳有葉成口 3.原披機口 4.苴它泓口'送回可溫是表一所示機房氣流組織形式、風(fēng)口及送回風(fēng)溫差。數(shù)據(jù)中心中機柜或機架高度大于1.8m、設(shè)備熱密度大、設(shè)備發(fā)熱量大或熱負荷大，一般采用活動地板下送風(fēng)、上回風(fēng)的方式。目前應(yīng)用最廣泛、最適用的氣流組織形式為冷熱通道的送回風(fēng)方式。冷空氣從機柜或機架的前面吸入，熱空氣從機柜后面排除。設(shè)備放置在機柜或機架內(nèi)，將會達到極好的散熱效果。如圖三所示。圖三冷熱通道氣流組織按照上述氣流組織的要求，以下問題應(yīng)得到極好的解決:1、靜壓箱的形成根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范GB50174-2008》的要求，活動地板下的空間作為靜壓箱時，地板高度不宜小于400mm.活動地板下空間作為靜壓箱還應(yīng)做好如下工作：（1） 盡量選擇優(yōu)質(zhì)的活動地板，以保證在長期低溫恒濕環(huán)境下材料不變形，不起鼓。（2） 活動地板的鋪裝應(yīng)加強質(zhì)量管理，尤其在邊角處理上一定要牢固，以免發(fā)生變形影響靜壓箱的密閉性。（3） 活動地板下的空間應(yīng)做好封堵工作，尤其在管槽出入處、門（洞）口、輕質(zhì)隔斷下等部位的封堵，以保證靜壓箱的密閉性。（4） 機柜或其它電子信息設(shè)備下方及下進線口應(yīng)保證密封。2、 保溫處理目前，多數(shù)數(shù)據(jù)中心選用專用空調(diào)。為了將溫度控制在23±1°C，無論是水冷或者風(fēng)冷系統(tǒng)，空調(diào)機組的出風(fēng)口的空氣溫度一般在15C以下。容易在下層樓板結(jié)露，從而影響下層辦公區(qū)域的使用。因此，地板下應(yīng)做好保溫處理。保溫材料的選擇應(yīng)滿足消防要求，并應(yīng)采用環(huán)保材料。3、 設(shè)備布置為了保證氣流組織順暢，數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備布置應(yīng)有力于空調(diào)送回風(fēng)。目前廣泛采用的方式為設(shè)備列與空調(diào)機組送風(fēng)方向保持水平，避免交叉甚至垂直。機柜或機架的前門應(yīng)朝向冷通道，而后門則朝向熱通道。因為大量電子信息設(shè)備的風(fēng)扇安裝在設(shè)備后側(cè)，這樣將有力于冷通道吹出的冷空氣在設(shè)備內(nèi)主動流通，大大提高了散熱效果。在不同機房中可能安裝不同類型的電子信息設(shè)備，但只要采用冷熱通道氣流組織，均應(yīng)盡量按照上述原則進行設(shè)備布置。4、 地板排布及風(fēng)口安裝數(shù)據(jù)中心的冷熱通道一般采用架空活動地板。目前，機房工程大量采用的是600X600mm的抗靜電地板。選擇風(fēng)口地板時，應(yīng)盡量選擇與相應(yīng)地板配套的風(fēng)口地板。按照冷熱通道氣流組織要求，冷通道應(yīng)安裝風(fēng)口地板，而在機柜或其它電子信息設(shè)備下方則應(yīng)密封。照此原則，為了后期運行維護方便以及機房整潔美觀，冷通道（設(shè)備列中）安裝的風(fēng)口板應(yīng)盡量選擇整板。數(shù)據(jù)中心設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)在地板平面圖中注明風(fēng)口地板安裝數(shù)量和位置。風(fēng)口地板的數(shù)量及安裝位置應(yīng)按照設(shè)備散熱量、風(fēng)口地板通風(fēng)率、室內(nèi)溫差控制的因素綜合考慮，由空調(diào)專業(yè)人員計算設(shè)計。5、 回風(fēng)保證措施如圖三所示，熱通道的熱空氣應(yīng)該順暢的回到空調(diào)機組進行制冷處理，才能有效保證氣流組織的順暢性。6、 防塵處理按照數(shù)據(jù)中心機房要求，靜態(tài)條件下測試，機房內(nèi)N0.5〃m的塵粒數(shù)^18000粒/升。在采用冷熱通道氣流組織的數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)，空氣的流動是十分順暢的。這要求在氣流組織通道內(nèi)必須做好防塵處理。地板下原地面應(yīng)做好防塵處理。在地面保溫和地板施工前，原地面應(yīng)做好潔凈處理，并刷(噴)防塵涂料，做好隱蔽檢查記錄。原樓板做好防塵處理。在吊頂或轉(zhuǎn)換層施工前，原樓板做好潔凈處理，并刷(噴)防塵涂料，做好隱蔽檢查記錄。機房內(nèi)風(fēng)管等保溫材料應(yīng)盡量避免使用玻璃絲綿等易起塵的材料。7、 環(huán)保和節(jié)能措施綠色數(shù)據(jù)中心機房將是未來設(shè)計和施工人員長期共同的目標(biāo)。綠色數(shù)據(jù)中心工程涉及的專業(yè)多、內(nèi)容也十分復(fù)雜。筆者結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，就機房工程在環(huán)保和節(jié)能方面的注意事項做如下介紹：經(jīng)驗告訴我們，機房凈高在2.6-3.0m之間將會在回風(fēng)和節(jié)能方面達到平衡。所以，機房選址時應(yīng)盡量考慮這方面的因素。如果機房層高過高，一般建議增加二次吊頂及轉(zhuǎn)換層，以降低機房凈高。為了保證氣流通暢，機房空調(diào)機組將加壓送風(fēng)?？照{(diào)設(shè)備出風(fēng)口至最遠端風(fēng)口地板的距離俗稱送風(fēng)距離。送風(fēng)距離如果較遠，設(shè)備送風(fēng)壓力越大，而壓力越大，機房噪聲也將越大，而且空調(diào)效率也會大大降低。有人值守的主機房和輔助區(qū)，在電子信息設(shè)備停機時，在主操作員位置測量的噪聲值應(yīng)小于65Db(A)。為了降低機房噪聲、提高空調(diào)設(shè)備效率，送風(fēng)距離不宜超過15m.在機房選址、設(shè)計、平面規(guī)劃時應(yīng)考慮這方面的問題。三管線綜合平衡目前，更多的數(shù)據(jù)中心工程采用上走線無吊頂方式進行管線綜合設(shè)計。筆者就此類典型的數(shù)據(jù)中心機房工程在管線綜合方面做如下介紹。1、頂部聯(lián)合支架安裝在采用上走線方式的數(shù)據(jù)中心中，頂部將產(chǎn)生大量的機電安裝工作，如燈具、強弱電橋架、風(fēng)管、消防報警、氣體滅火管道、攝像機等。按照傳統(tǒng)的安裝方式，施工人員將在機房原頂板打大量的孔并采用膨脹螺栓連接。這種安裝方式將產(chǎn)生如下不利影響：（1）在原頂板大量打孔將有損原樓板結(jié)構(gòu)；（2）安裝完成的設(shè)備不能移動位置，將不利于后期電子信息設(shè)備安裝和使用；（3）可擴展性較差。隨著機房后期發(fā)展，機房內(nèi)設(shè)備有可能增加，相應(yīng)強弱電線槽等將增加。如果采用傳統(tǒng)的安裝方式，勢必在后期安裝時將重新打孔，成品保護將是一個難題。頂部聯(lián)合支架安裝方式將很好的解決上述不利影響。所謂頂部聯(lián)合支架是指在原樓板下安裝一層網(wǎng)格n型鋼轉(zhuǎn)換層。這樣所安裝的設(shè)備將可以在轉(zhuǎn)換層上滑動，將大大提高機房的靈活性及擴展性。燈具的安裝則采用倒n型大龍骨，相應(yīng)電源線敷設(shè)在大龍骨內(nèi)，而燈具也可以根據(jù)實際需要在大龍骨上滑動。圖四所示頂部聯(lián)合支架安裝實例。2、 頂部氣體滅火管道和報警管線排布和安裝消防報警應(yīng)安裝在頂部最高處，而氣體滅火管道則緊貼轉(zhuǎn)換層安裝。3、 頂部新排風(fēng)管道排布和安裝為了保證機房內(nèi)凈高和氣流組織順暢，新排風(fēng)管道排布應(yīng)在滿足規(guī)范的前提下盡量沿機房墻體貼頂安裝，但不得安裝在空調(diào)機組上前方或正上方，以免影響空調(diào)回風(fēng)。此外，風(fēng)管排布應(yīng)與空調(diào)送回風(fēng)方向順直，不宜交叉甚至垂直。4、 燈具排布和安裝無吊頂機房頂部的燈具應(yīng)安裝在設(shè)備或機柜列中上方，不宜安裝在設(shè)備或機柜正上方。5、 上走線強弱電橋架排布和安裝采用上走線方式的機房在強弱電橋架安裝時應(yīng)結(jié)合機柜或設(shè)備的下線方式排布。比如某些機柜或設(shè)備在其背側(cè)下線，相應(yīng)橋架安裝時應(yīng)靠后側(cè)安裝，反之亦然。強弱電橋架安裝時應(yīng)與空調(diào)回風(fēng)方向順直，不宜交叉甚至垂直，尤其要避免在空調(diào)機組回風(fēng)口附近交叉或垂直。6、 地板下氣體滅火管道和報警管線排布和安裝地板下氣體滅火管道和報警管線應(yīng)盡量貼近活動地板底部安裝，并且與空調(diào)送風(fēng)方向順直，不宜交叉甚至垂直，尤其要避免在空調(diào)機組送風(fēng)口附近交叉或垂直。7、 地板下線槽排布和安裝目前，無吊頂機房大部分采用弱電上走線，強電下走線。強電線槽在地板下安裝時應(yīng)與空調(diào)送風(fēng)方向順直，不宜交叉甚至垂直，尤其要避免在空調(diào)機組送風(fēng)口附近交叉或垂直。為了保證送風(fēng)順暢，線槽應(yīng)在熱通道地板下敷設(shè)。8、 地板下空調(diào)機組冷媒管道和上下水管道排布和安裝地板下空調(diào)機組冷媒管道和上下水管道應(yīng)在機組后側(cè)安裝，以免影響空調(diào)機組送風(fēng)。結(jié)合上述第7點的要求，空調(diào)機組定位時一定要在后側(cè)留足空間，經(jīng)驗值為600—1000mm.四集中監(jiān)控平臺基于數(shù)據(jù)中心的特殊用途，工程技術(shù)人員必須有效解決其可管理性。目前能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)是建立一個數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控平臺，運維工程師在熟練應(yīng)用這個平臺的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場巡視，將較好的解決可管理性。集中監(jiān)控平臺由計算機設(shè)備、監(jiān)控軟件、顯示設(shè)備、監(jiān)控工作臺、各類傳感器等組成，并具備與大樓樓宇自控系統(tǒng)集成的接口。其所需集成的專業(yè)幾乎涵蓋了機房環(huán)境中所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文就常見的幾個系統(tǒng)功能做如下介紹：1、 開關(guān)電源（配電柜）采用電量檢測儀監(jiān)測機房市電供電質(zhì)量（電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)）。對于重要的參數(shù)，可作曲線記錄，系統(tǒng)管理員和操作員可以通過歷史曲線圖查看一年內(nèi)每一天的電壓、頻率、有功、無功的最大值、最小值、當(dāng)前值。通過分析有關(guān)參數(shù)的歷史曲線，可清楚地知道供電質(zhì)量是否正常。一旦市電參數(shù)越限，系統(tǒng)報警，也可通過電話語音系統(tǒng)自動撥打指定的電話、手機進行電話語音報警。對于機房內(nèi)重要的配電開關(guān)，其狀態(tài)監(jiān)控是十分必要的。一旦開關(guān)跳閘，監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)界面上開關(guān)變色閃爍，同時發(fā)出語音報警，并可通過電話語音系統(tǒng)自動撥打指定的電話、手機進行電話語音報警，通知管理人員盡快處理。2、 專用空調(diào)通過專用空調(diào)自帶的智能通訊接口（RS232/485），系統(tǒng)可實時、全面地監(jiān)控空調(diào)各部件的運行狀態(tài)、參數(shù)數(shù)值、故障和異常報警，并可遠程修改空調(diào)設(shè)置參數(shù)（溫度和濕度）和進行空調(diào)的遠程開關(guān)機。系統(tǒng)一旦監(jiān)測到有報警或參數(shù)越限，將自動切換到相關(guān)的運行畫面。對重要參數(shù)可作歷史曲線記錄，用戶可通過曲線記錄直觀地看到空調(diào)機組的運行品質(zhì)。對嚴(yán)重的故障，可按事件的報警級別設(shè)置是否自動撥打預(yù)設(shè)的電話、手機進行電話語音報警。3、 UPS電源機組通過UPS電源機組設(shè)備的智能通訊接口及通訊協(xié)議，實時地監(jiān)視UPS整流器、逆變器、電池、旁路、負載等各部分的運行狀態(tài)，和輸入/出電壓、電流、旁路電壓、電池電壓等參數(shù)數(shù)值，故障和異常報警。系統(tǒng)可全面診斷UPS狀況，一旦UPS內(nèi)部參數(shù)越限或組件故障報警，將自動切換到相應(yīng)的UPS運行畫面。方便管理員全面了解UPS的運行狀況，及時地發(fā)現(xiàn)并解決UPS運行中出現(xiàn)的各種問題。4、 新風(fēng)系統(tǒng)一旦新風(fēng)機停止工作或出現(xiàn)故障，監(jiān)控主機給出告規(guī)劃設(shè)計NPLAINNING&DESIG機房技術(shù)與管理？24？2011年01月警。而在新風(fēng)處理兩側(cè)設(shè)備壓差開關(guān)能有效監(jiān)控新風(fēng)過濾器是否需要清潔或更換。5、 漏水檢測鑒于機房內(nèi)設(shè)備的重要性，如不慎發(fā)生漏水而不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，后果將不堪設(shè)想。因此用漏水感應(yīng)線將有可能漏水的水源包圍起來，一旦漏水，可確保系統(tǒng)在第一時間報警。避免重大事故發(fā)生。6、 環(huán)境溫濕度對于重要機房，設(shè)備對溫、濕度等運行環(huán)境的要求非常嚴(yán)格；而面積較大的機房由于氣流及設(shè)備分布的影響，溫濕度值會有較大的區(qū)別，應(yīng)根據(jù)主機房實際面積，加裝溫濕度傳感器，檢測機房內(nèi)的溫、濕度。通過模擬量采集模塊將溫濕度傳感器檢測到的溫濕度值傳送到監(jiān)控系統(tǒng)，顯示短時間段內(nèi)的變化情況曲線圖。并可設(shè)定每個溫濕度傳感器的溫度與濕度的報