数据机房建设与应用实践

数据机房建设与应用实践

王明

北京北科信安系统集成有限公司 北京 102208

摘要：在“数字中国、智慧社会”浪潮推动下，各行各业正在开展数字化转型，企业的数据正经历着由分散到集中的归集过程，数据的采集、存储及应用需求都对机房的建设和规模提出更高的要求，如何建设一个结构简单、节能、智能、安全的数据中心成为摆在各运营商面前的重要问题。

关键词：数据机房；机房建设；机房改造

1数据机房功能模块建设

为了探究数据机房建设，本文以某主设备机房为例，其面积为520m²，其他配套用房约300m²，按功能分区，主要设主机房区、供配电区、技术测试间、值班播控间等。根据场地及业务发展需求，项目主要完成大楼总配电、楼层配电、封闭冷通道、空调、消防、监控系统等事项建设，本文主要依此开展应用实践描述。

1.1配电系统

（1）高低压配电双回路高压外电分别从不同的高压环路引接，沿不同路由敷设至配电室，经主备两台独立变压器，实现低压回路单母线分段供电；配备常置柴油发电机组和移动发电车，各回路电力分别通过电气连锁，实现高压母联、低压母联、发电机等自动或手动互投功能。（2）楼层二次分配电系统楼层配电输入分别引接来自不同变压器的低压母联，按照功率、功能需求配置相应输出开关，主要供UPS主机、-48V直流电源、空调及其他辅助用电，楼层配电室配置主备UPS和-48V直流电源，二次配电输出分别引接至各冷通道的列头柜，再由列头柜进行分配。列头柜交流主备输出分别引接到机柜的主备PDU，经PDU对设备供电，对于单电源设备，经小功率STS切换后获得电力。（3）头柜及机柜内部电力安装每个冷通道设置具有交直流配电功能的列头柜，根据机柜设计功率配置：电源输入开关2×160A3P塑壳断路器（含辅助触点），输出开关2×20×16A1P空开（服务器负载），配置标称10kA8/20μs防雷器，后备保护开关2×32A4P空开；列头柜配置智能配电监测系统，采用7英寸彩色触摸屏，实时显示列头柜进出线电参数，监测进出线开关状态和防雷器状态，实时撑握运行灯和告警灯状态及系统运行情况。并通过Modbus协议，以RS485总线接口方式实现远程实时监测。IT机柜后门方向左右两侧垂直安装两条PDU，下进线。每条输入接口为16A工业级接线端子，可接入规格为3×2.5mm²的电缆；输出包括20个国标10A插座；电源侧配置LED电源指示灯。（4）UPS及电池配置根据本期机房建设规划，机房设计安装8个封闭冷通道模块，每个模块17个IT机柜、1个头柜、2台行间空调，参考目前设备用电情况，每个IT机柜设计负载为3kW，则机房IT设备负载设计总功率为408kW，考虑设备同时运行系数为0.7，机房IT设备实际总负载为285.6kW。根据以上数据，配套UPS容量为357kVA。依据设计负载总功率，采用2台输出容量400kVA模块化UPS，双母线方式供电，每台UPS使用3组理士LHR12750W高功率系统电池，每组32节电池，满负载时单UPS后备时间可达15分钟。

1.2空调

结合封闭冷通道结构特点，配置列间制冷机组，主要考虑制冷机组靠近热源,其送风距离及回风距离都比传统机组更短，送风路径中的损耗更小、更节能；冷风被有效地集聚在冷通道内，最大程度地降低冷风与热风混合或与外界热交换带来的冷量损耗；热风可以较快地回到空调回风口，回风温度高，空调机组的效率更高。结合项目需求，采用维谛CRV系列列间精密空调，水平送风、背部回风的气流组织形式^[1]。

1.3封闭冷通道

随着对数据中心机房建设要求的不断提高，机房能耗问题越来越受关注，封闭冷/热通道技术以大幅降低能耗、降低空调使用频率、降低PUE值等特点，已得到广泛的推广应用。依机房布局，本项目采用冷通道封闭遏制气流方式，通道内净宽度1.2m，通道顶部使用活动天窗，两端采用电动平移门设计，机柜规格为宽600mm、深1200mm、高2200mm。封闭冷通道建设统一管理监控平台，建立对天窗、门禁与消防联动控制机制，实现对冷通道内的温度、湿度、烟感、天窗状态、空调及列柜数据统一监控管理。通道首端门楣设计LED彩屏楣头，实时显示微模块内监测数据；末端门楣设计有标准声光告警单元。实现对微模块内的微环境系统等进行实时遥测、遥信、遥控和遥调功能，记录和分析相关监控数据，实现远程异地监控；可灵活的告警方式，实现微模块安全无人职守。

2数据中心改造设计

2.1层高对改造设计的影响

数据中心合理的层高在5.4m~6m之间。对于改造建筑，如为单层厂房时，此类建筑多采用门式钢架结构，以达到单向跨度较大、层高较高的内部空间。为保证数据机房布局的灵活性，模块单元尽可能采用大空间布局。此类建筑改造为数据机房时需考虑气体灭火防护单元不超高3600m³的要求，同时轻钢厂房原设计吊挂荷载较小，不能满足数据机房的吊挂要求

^[2]。因此，此类建筑改造时需在大空间内部新建框架结构，以满足吊挂荷载的要求，同时单个模块数据机房的面积也可以扩大。

2.2防水改造

数据中心的安全要求高，作为改造建筑需重点处理好建筑防水，如建筑屋面防水使用年限较长时建议在改造时对屋面防水进行翻新处理；如原有屋面排水采用内排水时，可改造为外排水方式，减少漏水隐患；如屋面采用轻钢屋面时，原有采光窗建议拆除修补为金属屋面，并在原洞口周边做防水加强处理。

2.3加固改造

既有建筑改造时需按现行节能规范进行节能改造。除对屋面、外窗、外墙的保温性能进行复核外，数据机房顶棚、楼面也需设置保温层，防止机房出现结露现象，影响信息设备使用。

2.4节能改造

数据中心改造时如室内空间、室外场地均无足够空间布置柴油发电机组时，可采用集装箱式柴油发电机组，由此会带来屋面结构加固的问题；同时，数据机房、UPS室、电池间荷载较大，如原有荷载不满足时需进行加固设计^[3]。改造项目需进行结构可靠性鉴定与抗震鉴定，根据鉴定报告对梁板柱与基础等结构构件进行加固设计，可采用外包型钢、粘贴钢板、增大截面的方式，加固改造会占用一部分建筑空间，如改造建筑层高较低时需选取合理的加固方式。

2.5消防改造

作为改造数据中心时，需根据功能布局核对原有防火分区与疏散距离是否满足现行规范要求。如疏散不满足要求时需新增疏散楼梯，同时，原有交通空间不利于机房功能组织时也需进行改造^[4]。如建筑部分区域改造为数据中心时，需在交界处采用防火隔墙与防火门，之间楼板需核对耐火极限是否满足1.5小时要求。数据中心主机房、电池间等房间不宜设置外窗，在改造设计时可结合机房空间布局设置消防救援窗，需每个防火分区不少于两个，且间距不大于20m；数据中心无气体灭火区域需进行防排烟设计。

结束语：

总之，依据相关建设规范，实施广电网络标准机房基础建设，有效地控制建设成本，做到了技术先进、安全适用和节能环保。通过本次机房建设实践，加深了供配电、空调及节能等方面的知识储备，培养了一批懂技术、善实践的人才队伍，对日后维护工作开展打下良好的基础。

参考文献：

[1]徐浩曦.绿色智能数据机房的建设及运维[J].广播与电视技术,2019,46(12):97-100.

[2]邬丹华.绿色数据机房建设现状及发展策略研究[J].科技经济市场,2019(07):111-113.

[3]季翔.新馆数据机房规划建设应关注的四个问题[J].山东档案,2019(02):60-61.

[4]韩晓全.探究数据机房节能建设的具体措施[J].智能建筑与智慧城市,2017(06):58-59.