某數(shù)據(jù)信息中心綠色機房改造方案

何 鑫（湖南省建筑設(shè)計院智能所， 湖南 長沙 410011）

1 機房概況

某數(shù)據(jù)信息中心機房位于1樓，有1臺機房下送風(fēng)專用空調(diào)機，強弱電采用下走線方式。隨著機房使用時間的增加，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)備的增加使得機房面積緊張、設(shè)備散熱不暢、地板下管線不斷增加，導(dǎo)致送風(fēng)受阻、地板貼面較多開裂、布線凌亂等一系列問題。現(xiàn)有機房已經(jīng)不能滿足目前業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和需求，故對信息中心機房進行改造，將一樓的一間小辦公室與一片開放式辦公區(qū)域改造為機房區(qū)域，使之成為一個高效、節(jié)能型的IDC機房。

現(xiàn)有機房空間用玻璃隔斷劃分為兩個大的區(qū)域，分別為機房區(qū)與網(wǎng)絡(luò)值班區(qū)。配電房與主機房相鄰中，安裝了雙路市電供電系統(tǒng)，并配備柴油發(fā)電機以及UPS。機房配備一臺專用精密空調(diào)；內(nèi)部設(shè)有自動氣體滅火系統(tǒng)；配備防雷系統(tǒng)；設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，對樓道與機房進行全天24h不間斷視頻監(jiān)控。機房采用全靜電地板鋪設(shè)，所有電纜采用地下線槽走線方式。

2 機房改造目標(biāo)

為了向計算機設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供安全、穩(wěn)定、可靠的運行環(huán)境，保障網(wǎng)絡(luò)中心內(nèi)工作人員身心健康，機房按B級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，滿足未來10年發(fā)展需求。同時,實現(xiàn)機房智能化管理，建設(shè)高度自動化的無人值守型智能機房，滿足節(jié)能環(huán)保的要求。

本工程系統(tǒng)安裝完畢后應(yīng)達到如下主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

表1 系統(tǒng)各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3 改建后的信息中心機房概況

本次機房改造項目對該機房的空間功能區(qū)的劃分不做大的調(diào)整，從機房布置、配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、綜合布線以及機房的監(jiān)控系統(tǒng)等幾大方面進行改造，使改造后的機房成為高性能、高可靠、高安全的節(jié)能數(shù)據(jù)中心。

改造過程中我們充分考慮到現(xiàn)有機房生產(chǎn)環(huán)境的安全運行，合理安排分布實施方案，充分做好保護性施工，盡最大可能減少系統(tǒng)切換次數(shù)和系統(tǒng)中斷時間，確保施工期間設(shè)備安全運行。

改造后的數(shù)據(jù)信息中心含裝修工程、空調(diào)工程、強電工程、弱電工程、消防工程幾大部分。改造后的機房平面圖如圖2所示。

圖1 改建前的機房平面圖

圖2 改建后的機房平面圖

4 各子系統(tǒng)簡介

4.1 裝修工程

1）平面布局

根據(jù)機房建設(shè)的要求，機房將劃分為三個功能區(qū)：主機房、支持區(qū)、輔助區(qū)。各功能區(qū)具體情況見表2：

表2 各子功能區(qū)的主要功能

2）機房區(qū)裝飾

主機房、配電室、值班室吊頂高度為距靜電地板2800mm，為方便形成氣流組織，主機房采用格柵吊頂，將機房的冷池上部格柵板內(nèi)用鋁板封死，防止冷池內(nèi)的冷空氣外泄。在吊天花之前，吊頂先內(nèi)刷防塵漆，并對天花用15mm橡塑棉做好保溫。格柵吊頂做好后，部分梁在天花以下，對此采用鋁塑板加以包飾。

機房區(qū)鋪設(shè)0.3m高的進口600×600(mm)抗靜電活動地板，采用節(jié)能型嵌入式LED節(jié)能燈管格柵燈，為不影響大樓美觀，原窗戶玻璃工藝處理后用輕鋼龍骨石膏板封堵外窗，內(nèi)掛防紫外線窗簾；外鋪設(shè)輕鋼龍骨及彩鋼板，增加外墻保溫性能同時不破壞大樓的外觀，主機房、配電室、監(jiān)控室墻面除玻璃隔斷外全部采用彩鋼板。主機房墻面、柱面防塵處理后，鋪設(shè)保溫棉、再鋪彩鋼板，能達到一定的電磁屏蔽和防靜電效果。所有裝修材料均選用環(huán)保材料。

4.2 空調(diào)系統(tǒng)

根據(jù)機房區(qū)布局，在原有機房專用精密空調(diào)機基礎(chǔ)上，增加三臺機房專用恒溫恒濕精密空調(diào)機，每個機房一用一備，利用原新風(fēng)系統(tǒng)補充新鮮空氣，并通過貯藏室吊頂內(nèi)安裝的排風(fēng)機、排煙防火閥排除機房區(qū)氣體滅火后的煙和殘余氣體。

精密空調(diào)系統(tǒng)采用活動地板下送風(fēng)、上回風(fēng)方式，冷熱池分開，即機柜面對面中間區(qū)域為冷池，機柜后背為熱池。冷空氣從機柜正面進入，熱空氣從機柜后部排出，通過次循環(huán)形成一定氣流組織，有利于機房內(nèi)類似于刀片服務(wù)器的發(fā)熱量大的設(shè)備散熱，如圖4所示。新風(fēng)采用全熱交換式新風(fēng)換氣機，新風(fēng)經(jīng)室內(nèi)排風(fēng)熱交換后送入室內(nèi)，排風(fēng)量為新風(fēng)量的80%。采用活動地板下送風(fēng)時，出口風(fēng)速不應(yīng)大于3m/s，送風(fēng)氣流不應(yīng)直對工作人員。

4.3 電氣工程

機房供配電系統(tǒng)采用三相五線制(TN-S)供電系統(tǒng)，主要由兩部分組成：計算機設(shè)備供電（UPS）系統(tǒng)及機房輔助設(shè)備供電系統(tǒng)。分別對機房計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、動力、照明配電，并由獨立的配電柜控制：計算機設(shè)備用電由UPS配電柜控制，輔助設(shè)備用電由市電配電柜控制。計算機設(shè)備用電采用“一路市電＋柴油機+UPS”的供電方式。本工程市電負荷主要為專用空調(diào)機、新風(fēng)換氣機、照明系統(tǒng)、市電插座、UPS系統(tǒng)等，UPS負荷主要為服務(wù)器柜、計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。設(shè)備供電按設(shè)備總用電量的1.5倍預(yù)留。UPS電池按考慮斷電半小時考慮，在停電半小時之內(nèi)，通過UPS供電，并啟動柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急電源。

圖4 空調(diào)氣流組織

圖3 機房系統(tǒng)分類

4.4 弱電工程

4.4.1 綜合布線

本次機房布線采用集中式配線結(jié)構(gòu)，分為主配線區(qū)、服務(wù)器區(qū)、網(wǎng)絡(luò)交換機區(qū)、存儲區(qū)等幾部分。所有機柜中的銅纜（光纜）都匯聚到集中配線區(qū)中，通過主配線區(qū)的配線設(shè)備進行配線管理，核心有源交換設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)和連接外部ISP光纜。這樣做的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，交換設(shè)備數(shù)量較少，端口利用率較高，總體成本較低，單點故障較少。

布線采用機柜自帶橋架上走線的方式，從運營商進線機柜到主配線機柜，再從主配線架到每一個機柜及中轉(zhuǎn)機柜，中轉(zhuǎn)機柜是用來連接新、舊機房之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通道，使得管理方式更加靈活、可靠。

本工程機房區(qū)每個機柜上安裝1個24口的光纖配線架，1個24口配線架。主機房進線區(qū)設(shè)置一個配線柜。機房區(qū)機柜上弱電線槽分布合理，保證走線的需要。機房機柜配置設(shè)計建議采用規(guī)格為600×1100×2000（mm），前后雙開網(wǎng)孔門的品牌機柜，鋼板厚度不低于2mm。

4.4.2 安防及環(huán)境、設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)

集中監(jiān)控內(nèi)容包括：UPS監(jiān)控子系統(tǒng)、配電監(jiān)控子系統(tǒng)、精密空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)、普通空調(diào)監(jiān)控、及排風(fēng)機監(jiān)控、溫濕度監(jiān)測子系統(tǒng)、漏水檢測子系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。從功能結(jié)構(gòu)上，本機房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要涉及環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、各種動力設(shè)備、機電設(shè)備和安防子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)主要監(jiān)控對象包括：UPS設(shè)備組、電量儀、精密空調(diào)組、溫濕度、漏水、門禁管理。

圖5 配電系統(tǒng)框圖

圖6 配線結(jié)構(gòu)圖

以上安防及環(huán)境、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過場地集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件有機地集成在一起，實現(xiàn)統(tǒng)一、集中的管理。

4.4.3 KVM系統(tǒng)

通過顯示屏和鼠標(biāo)組成的控制臺，在機房中KVM機柜處便可登陸所有的機器，實現(xiàn)多品牌、多種設(shè)備的統(tǒng)一管理，節(jié)省了空間和人力資源，降低了運維成本。本項目充分考慮了對現(xiàn)場服務(wù)器管理的集中性，用戶管理的安全性、實用性和對將來機房服務(wù)器的擴展性。

圖7 動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)圖

考慮到機房服務(wù)器數(shù)量多、操作用戶多、機房的擴容性等因素，我們在南、北機房各設(shè)置一臺機柜用于管理轄區(qū)范圍內(nèi)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，設(shè)計采用2套KVM產(chǎn)品和多個KVM交換機實現(xiàn)。每套KVM可以提供1個本地用戶操作管理所有的服務(wù)器。

4.5 消防工程

機房區(qū)作為兩個防護區(qū)，機房滅火設(shè)計濃度取8.0%，采用全淹沒式滅火系統(tǒng)，按無管網(wǎng)七氟丙烷滅火系統(tǒng)進行保護，安裝智能型感煙及感溫探測器，在防護區(qū)各房間內(nèi)設(shè)置聲光報警器，在防護區(qū)對外出口處設(shè)置緊急啟停按鈕和放氣指示燈。系統(tǒng)控制方式為自動、手動及機械應(yīng)急操作三種。當(dāng)防護區(qū)內(nèi)感煙、感溫探測器同時報警時，火災(zāi)自動報警控制器發(fā)出信號啟動聲光報警器，并關(guān)閉空調(diào)和關(guān)閉防火閥，切斷非消防電源，經(jīng)30s可調(diào)延時后啟動鋼瓶瓶頭閥，釋放滅火氣體以完成滅火任務(wù)。同時通過緊急啟停按鈕可在防護區(qū)外完成對滅火系統(tǒng)的緊急啟停。

5 結(jié)束語

機房建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，促進了機房工程建設(shè)，也對機房的安全性、可用性、靈活性、機架化、節(jié)能性等方面提出了更高的要求，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)顯得尤為重要。隨著時間推移，將會有越來越多的舊機房面臨改造的問題，希望本文能起到拋磚引玉的作用，共同提高我國機房工程的整體水平。

[1] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部. GB50174-2008電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范[S]. 北京:中國計劃出版社，2008.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.

[3] 中國有色工程設(shè)計研究總院編.GB50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 [S]. 北京: 中國計劃出版社，2004.

[4] 中華人民共和國公安部.GB50348-2004安全防范工程技術(shù)規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2004.

[5] 中華人民共和國公安部. GB50370-2005氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2006.

[6] 中華人民共和國公安部. GB50116-98火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 1998.