编者按：本刊一直关注数据中心工程（机房工程） , 因它是建筑智能工程“心脏”的专项工程。上期发表“ 浅谈数据中心分级 ”一文 , 本期又发表黄锴的专题论述，原是浙江省工程勘察设计行业协会工程智能设计专业委员会 2007 年会的专题技术报告。作者是浙江省工程勘察设计行业协会工程智能设计专业委员会 / 常务委员、浙江建达科技有限公司建筑智能化工程 / 总工程师；该文全面阐述了数据中心工程的五个方面的内容，是一篇专家的大手笔的力作。

数据中心工程建设与设计

黄锴

引言

•  按照现行的工程建设领域的专业划分，数据中心工程（机房工程）归属在“建筑智能化工程”或“电子工程”的专业范畴内。

•  数据中心机房工程的建筑近年呈强劲的增长态势。

•  数据中心机房工程所涉及的工程建设标准正日益完善。

•  数据中心机房工程建设中，“绿色节能”和“安全冗余”成为两大热点。

•  新一代数据中心机房工程的建设与设计，呈现出一些新的建设理念和技术趋势。

本《数据中心工程建设与设计》涉及五个方面的内容：

首先，让我们一起了解一下“国内数据中心的建设态势”以及“数据中心的基本特征特点”；

然后，将着重讨论“数据中心的工程建设标准”以及“数据中心的两大建设热点”；

最后，将交流一下“数据中心的工程系统设计”。

1 国内数据中心的建设态势

首先，让我们来了解一下现今国内数据中心的建设态势：

这里引用了计世资讯新近发布的《中国企业级数据中心建设现状与发展趋势研究报告》一些数据和结论，报告说“数据中心的建设在我们国家还刚刚起步 ” 。

据统计，在目前大中型企业 / 单位中，今后将规划建设和需要建设的数据中心达 50% 以上。就已经建成的数据中心整体投资规模平均为 572 万元， 1000 万以上的有 35% 。

数据中心的建设面积， 1000 平方米 以上的达到 50% 。在 28% 的大型企业数据中心中，装备有服务器设备 300 至 500 台。

据计世资讯的预测，企业级数据中心市场规模的增长率可达到 20% 以上。 2008 年的市场规模将达到 150.7 亿元人民币。（注：据统计，现在国内智能化工程的市场规模为每年 1000 亿元人民币左右。）

由此看来，数据中心有着巨大的潜在市场和发展潜力，规模是惊人的。

2 数据中心的基本特征特点

2.1 那么什么是数据中心？

数据中心通常是指在一个物理空间内实现对数据信息的集中处理、存储、传输、交换、管理。而计算机设备、服务器设备、网络设备、通讯设备、存储设备等通常认为是数据中心的关键设备。

数据中心按其主要的功能与用途，被称为：

•  以数值计算为主的计算中心；

•  以信息管理为主的信息中心；

•  以数据处理为主的数据中心。

2.2 数据中心与机房工程

数据中心的基础设施是指为确保数据中心的关键设备和装置能安全、稳定和可靠运行而设计配置的基础工程即机房工程。

数据中心机房工程的建设不仅要为数据中心中的 IT 关键设备提供 24 × 7 运营的保障环境，还要为工作人员构建一个安全、健康、便捷的工作环境。

2.3 数据中心机房工程的 5 个基本特征：

•  依赖性：数据中心机房工程的建设需求依赖于关键设备的要求和 IT 项目的运用要求。

•  复杂性：数据中心机房工程涉及多种专业技术系统，系统的作用与功能相对独立，但应用与管理又相互关联。系统的构建较为复杂。

•  连续性：对于机构或企业的业务连续性管理要求，需要数据中心机房工程为关键设备运营管理和信息与场地安全，提供可靠的、可用的、连续的（ 24 × 7 ）保障环境。

•  阶段性：数据中心机房工程作为一种工程形式，其建设将划分为前期规划、中期设计、后期施工以及建设后的运行维护等阶段。各阶段的项目涉及单位的职责分工和责任承担，各不相同。

•  资产性：对于机构或企业而言，数据中心的设备设施及数据信息作为资产的一种特殊的形式被直接赋予了价值并成为需要保护的对象。

3 数据中心的工程建设标准

3.1 工程建设标准正日益完善

工程建设标准也是涉及机房工程建设定位、功能指标、设计技术、施工工艺、验收标准等的具体技术体现。工程建设标准是从事各类工程建设活动的技术依据和准则，是政府运用技术手段对建设市场进行调控、推动科技进步和提高建设水平的重要途径。

国内外与数据中心机房工程相关的工程建设标准，正在逐步地指定、完善与修改中，这将对数据中心机房工程的建设起到积极、规范、指导的作用。

国内外与数据中心机房工程相关的工程建设标准主要有： GB 中华人民共和国国家标准； ISO/IEC 国际标准化组织 / 国际电工委员会标准； CENELEC 欧洲电工标准化委员会标准； TIA 美国通信工业协会标准等。

3.2 数据中心机房工程的相关国内外标准

•  《电子计算机机房设计规范》 GB 50174 － 93 ，为现行标准，编制的年份较早；

•  《电子信息系统机房设计规范》 GB 50174 －送审稿，未正式颁布，较为系统与完整；

•  《智能建筑设计标准》 GBT50314-2006 设有“机房工程”章节内容；

•  TIA 942 Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers, April 2005 ；

•  EN 50173-5: 2007 Information Technology-Generic Cabling Systems Part 5: Data Centers ；

•  ISO/IEC 24764: Information Technology Generic Cabling for Data Centre Premises 。

3.3 各标准中机房工程的主要类型

《电子信息系统机房设计规范》 GB 50174 －送审稿中，电子信息系统机房：主要为电子信息设备提供运行环境的场所，可以是一幢建筑物或者建筑物的一部分，包括主机房、辅助区、支持区和办公区等。

《智能建筑设计标准》 GBT50314-2006 中，机房的主要类型有：

•  信息中心设备机房；

•  数字程控交换机系统设备机房；

•  通信系统总配线设备机房；

•  消防监控中心机房；

•  安防监控中心机房；

•  智能化系统设备总控室；

•  通信接入系统设备机房；

•  有线电视前端设备机房；

•  弱电间 ( 电信间 ) ；

•  应急指挥中心机房；

•  其他智能化系统的设备机房。

《 TIA 942 Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers, April 2005 》中，数据中心分为：

•  机构或企业自有产权的、自有的、自用的数据中心，称为企业数据中心（简称： EDC 机房）；

•  由服务商或运营商兴建用于向社会机构或企业提供（场地与设施）租赁服务的公用数据中心（简称： IDC 机房）。

3.4 国家标准《电子信息系统机房设计规范》与 TIA-942 《数据中心的通信基础设施标准》的比较

国家标准《电子信息系统机房设计规范》的正文部分涉及的主要技术内容有：总则、术语和符号、机房分级标准、机房位置及设备布置、环境要求、建筑与结构、空气调节、电气技术、电磁屏蔽、网络布线、机房监控与安全防范、给水排水、消防。一个附录（标准的一个部分）为：各级电子信息系统机房技术要求。

TIA-942 《数据中心的通信基础设施标准》的正文部分涉及的主要技术内容有：范围、术语定义、数据中心设计概述、布线系统的基础设施、通信空间和有关的拓扑结构、数据中心布线系统、数据中心的线缆敷设、数据中心冗余。而附录（标准的参考部分）主要有：数据中心基础设施的分类等级包括通信系统、建筑系统、电气系统、机电系统的要求。

•  国家标准《电子信息系统机房设计规范》电子信息系统机房划分为 A 、 B 、 C 三级。 A 级为容错型； B 级为冗余型； C 级为基本型。

•  TIA-942 《数据中心的通信基础设施标准》数据中心基础设施的分类等级为四级。等级 I ：没有多余；等级 II ：有多余；等级 III ：有多余同时可维修；等级 IV ：有多余并且是故障容错。

•  国家标准《电子信息系统机房设计规范》中，网络布线只是一部分内容。列头柜（ Array Cabinet ）为成行排列的机柜提供网络布线或电源配线管理或传输服务的设备，一般位于一列机柜的端头。

•  TIA-942 《数据中心的通信基础设施标准》中，网络布线是主要内容。三种网络布线的拓扑结构：基本型、简化型、分布型。空间划分：接入室、总配线区、水平配线区、区域配线区、设备配线区。

4 数据中心的两大建设热点

4.1 数据中心的两大建设热点

当今数据中心机房工程的两大建设热点： “ 绿色节能 ” 和 “ 安全冗余 ” 。

绿色节能主要关注的是：数据中心内外资源的合理利用、环境保护；以及通过 “ 合理布局 ” 和 “ 各种节能 ” 的途径与措施，强调降低 “ 全生命周期的整体成本 ” 。

而 “ 安全冗余 ” 关注的是数据中心的 “ 安全性、可靠性、可用性 ” 。是通过对“资产、物理、信息的安全保护措施”以及对 “ 场地、电源、空调、链路等的冗余设计配置 ” 来实现。

4.2 数据中心机房工程节能的主要途径与措施

1 、总体规划设计

•  总体拥有成本：降低数据中心的日常运营成本——能耗成本。

•  总体空间规划：密闭护围、大空间、少隔断、空间容积、人机区域分离。

•  合理气流组织：“冷 / 热端”送回风通道、平衡和散列高密度机柜布置。

•  系统融合构建：系统间的融合构建，提高整体性能和综合效能。

2 、建筑热工途径

•  遵循标准：严格遵循与执行《公共建筑节能设计标准》等国家有关标准规。

•  区别对待：根据五个气候区的外部环境；计算保温隔热等的热工参数。

•  围护结构：采用复合墙体节能技术：内保温、中保温、组合保温和外保温。

•  内墙保温：内墙保温是最常用的一种形式，施工工艺相对简单。

•  保温材料：通常采用的保温材料有：矿岩棉、聚苯板、聚氨酯、石膏板等。

•  冷热预处理：采用冷热预处理的新风的通风换气系统。

•  动态组合运营：进行空调设备组合配置，动态地提高制冷系统的效率。

•  冷水机组空调：大型数据中心机房空调系统宜采用制冷性能系数（ COP ）、能效比（ EER ）高的冷水机组空调系统，冷源采用水冷方式。

3 、照明设备途径

•  照明功率密度：依据《建筑照明设计标准》，对机房区域所确定的（照度、照度均匀度等）照明指标以及照明负荷功率密度（ LPD ）值进行照明配置。

•  高效节能器具：选择高效节能型的光源、灯具及附件。

•  组合控制：设计高效的、灵活的、组合的照明控制系统。

•  利用天然光源：在支持区和辅助房间等功能区域适当地利用天然光源。

•  环境设备监控：采用环境设备监控系统，以先进的技术和合理的管理方式达到数据中心的节约能耗目的。

4.3 数据中心机房工程安全冗余的主要途径与措施

•  场地冗余

•  电源冗余

•  空调冗余

•  链路冗余

冗余（ Redundancy ）是重复配置系统的一些部件 , 当系统中某些部件发生故障时 , 冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作 , 由此减少系统的故障时间。通常表示的“ N+X 冗余”意为：（场地、电源、空调、链路等）系统满足基本需求外，增加了 X 个单元、 X 个模块或 X 个路径。任何 X 个单元、模块或路径的故障或维护不会导致系统运行中断。其中 X=1 ～ N 。

而容错（ fault tolerant ）系统是具有两套或两套以上相同配置的系统，在同一时刻，至少有两套系统在工作。按容错系统配置的场地设备，至少能经受住一次严重的突发设备故障或人为操作失误事件而不影响系统的运行。

5 数据中心工程的系统设计

数据中心机房工程是多种技术系统的综合工程，机房工程随着相关的使用功能、产品特性、材料工艺、系统构成、规范标准、管理要求等诸多方面的衍变与发展，涉及电子信息系统机房工程的技术演变与发展趋势呈现多维多态特性。

5.1 机房工程建设理念和技术趋势

电子信息系统机房工程的建设理念和技术趋势，初略地分为：衡量指标、分类等级、拓扑结构、网络基础设施、高密度机柜、总体拥有成本、节能和安全、合理规划布局、系统融合构建、工程建设标准等多个方面。

5.2 机房工程综合多种技术系统

数据中心机房工程综合多种技术系统：室内装饰、电源配电、空调新风、场地照明、网络布线、防雷接地、气体消防、视频应用、安全防范、环境监控等。

数据中心及不同种类功能的机房工程有着不同的工程建设要求、功能指标、设计技术、施工工艺、验收标准。

5.3 机房工程总体规划布局

不同功能的机房有着不同的机房工程建设要求、需求特性、功能指标，而合理的总体规划和空间与平面布局是依据需求建设的第一步，也是重要的一步。

总体规划确定机房的等级规模和系统构成；空间与平面布局确定机房的场地的分隔、工作的流程以及建设的工艺。

机房密闭护围、大空间、少隔断、人机区域分离、无人值守、集中监控是现行机房空间与平面布局所崇尚的设计理念。

5.4 机房工程中的机柜与高密度

随着电子产品集成度的提高、单位容积中功耗与散热的增加；机柜内能安置的设备数量越来越多，密度也越来越高，从而引起了机柜内的设备布置、电源分配、热量冷却、线缆管理、状态监控等一系列问题。

在机房工程的建设过程中，忽视高密度机柜的特性，将会影响整体机房工程的可靠性和可用性，因此，在注重机房工程的整体环境时，更要注意设备机柜的微环境特性，并采用有效地方式加以处理。

5.5 机房工程设计的步骤

对于实际的数据中心机房工程设计的步骤和工作方式，不同的单位和个人，由于工作管理流程和工作习惯，会有所不同。但最基本的步骤和目标是相同的。

•  关键设备数量及工艺要求

计算机设备、服务器设备、网络设备、通讯设备、存储设备。

•  平面规划区域设备布局

主机房、辅助区、支持区和办公区等。

•  确定机房工程建设设计等级

A 级为容错型； B 级为冗余型； C 级为基本型。

•  确定各技术系统应用特性

室内装饰、电源配电、空调新风、场地照明、网络布线、防雷接地、气体消防、视频应用、安全防范、环境监控等。

•  系统设计方案 / 平面图

完善系统设计；完整技术方案；施工图；器材配置清单。

•  工程造价方案审批修改

机房工程造价；方案 / 施工图审批；设计优化修改。

5.6 机房工程的系统融合构建

机房工程是一个集多种技术系统的综合性工程，电源配电、暖通空调、应急照明、网络布线、防雷接地、气体消防、视频应用、信息安全、安全防范、环境监控等专项系统的作用与功能相对独立，而应用与管理又相互关联。

各系统间需融合构建，才能够提高机房工程的综合效能。

6 结束语

数据中心机房工程是个多技术系统综合的工程，需要工程设计人员要有较宽的工程知识面。

机房工程的设计是项实践性的工作，只有通过设计与实施的有机结合，才能真正提高综合设计的认识和技能以及解决实际工程设计问题的能力。

同时，关注新近的行业规范标准，关注数据中心机房工程的建设热点，永远把握设计技术的前沿。

在建筑智能工程设计中，关注机房工程——这一至关重要的建筑智能工程“心脏”的专项设计工作，设计出符合时代特征与趋势的工程成品，并确保机房工程设计的成功实现。