數據中心規劃設計的最佳實踐

文/曹燦，南京蘇寧電子信息技術有限公司

1 前言

隨著數據中心應用條件的不斷變化，對其規劃設計提出了新的要求，因此有必要對其相關課題展開深入研究與探討，以期用以指導相關工作的開展與實踐，并取得理想效果。基于此，本文從概述相關內容著手本課題的研究。

2 概述

數據中心的規模涉及三個因素：面積（S p a c e）、電量（P o w e r）、制冷量（C o o l i n g），簡稱S P C，最終能夠實際使用的規模取決于S P C三者中的短板。民用建筑規模的核心指標是面積，而數據中心規模三因素中電量是核心指標。對于新建的數據中心，有了電量規模就可以直接推導出制冷量規模，可以從容地在設計中考慮制冷。而面積則有一定的彈性，面積不足時可以做高密度設計，即在一個機柜中放入更多的I T設備，從而在一定范圍內提高單位面積的計算能力，也節省了面積。值得一提的是，并不是密度越高越好，當密度高到一定程度后（具體密度值依賴于具體設計方案），進一步提高密度反而不省面積（因為支撐它的電力和空調設備所占的面積會增加），造價也顯著提高。民用建筑的造價一般由面積決定，而數據中心的造價主要由電量和可用性級別決定，面積對數據中心造價的影響很小。

3 數據中心規劃工作的概念

作為項目的起點，規劃工作奠定了項目建設的基礎。項目規劃工作的實質就是將關于項目的一切構想，方案和數據用邏輯流程來實現，將最初的項目構想轉換成一系列的具體要求和細節，用規劃來控制數據中心項目的成本和質量。

數據中心的項目規劃分為四個階段，每個階段都有具體的流程和任務。這套分階段方法論的核心觀點是：

（1）建立項目的系統概念：在討論技術要求、設計細節、甚至是一長串用戶需求清單之前，我們應該先建立一個系統的概念。這樣可以避免一旦工程開始，由于大方向的錯誤導致工程的返工或推遲，造成時間和投資的浪費。所以，在規劃之初，最關鍵的工作并不是急于進行具體設計和設備采購，而是確定計劃建設的數據中心的最重要的基本架構，即系統的概念。

（2）確定項目的核心要素：系統概念的建立需要一些特定的項目相關的核心要素，這些要素包括項目的級別、容量、擴容空間、效率、密度和預算。前期的規劃工作應著眼于使項目的投資者和管理者建立這些要素的共識，這就確保了項目的決策者專注于最重要的決策，而不是糾結于細節的討論。

4 數據中心規劃設計分析

4.1 規劃科學性。“新數據中心落成之日，就是‘修修補補’開始之時”。這是一些單位在建設數據中心后的切身體驗。從最初的概念到最終能夠部署設備的機房，往往要用兩三年時間，建設期間業務和IT都在高速發展，雖然做的是五年規劃，但設備遷入新機房時已經占用了大半的電量或面積，空調冷量開始不夠，很快要進行改造，同時還要保證IT系統的正常運行，像是給飛在空中的飛機換零件，危險性很高。

這里涉及兩個核心問題：①十年規劃。一項針對美國6500個企業數據中心的調查顯示，這些數據中心的實際平均運行時間為12年。新數據中心的生命周期至少應當設計在10年以上。②規模估算。對未來數據中心規模的估算的確是一項挑戰性工作。缺乏有效的規模估算方法，難以提供有效的需求作為設計輸入。

4.2 面積、電量、制冷量平衡。新建數據中心的面積規劃大并不能說明規模大，因為數據中心的規模決定于面積、電量、制冷量三者中的短板。面積大供電容量不足或制冷設備不夠，再大的面積也無法作為數據中心使用。

4.3 建筑結構設計缺陷。

4.3.1 層高。一般設計單位都了解數據中心要求比較高的層高，通常為數據中心設計的層高在4m，而專業設計的大型現代數據中心的機房層高一般會在6m甚至更高，設備層（發電機、冷凍機等）的常見層高為7.5～9m。對普通民用建筑而言，層高的增加意味著造價的增加，傳統土建設計單位想不出再增加層高的理由。即使IT部門提出了層高的要求，也往往會被整個單位需要更多辦公面積的要求犧牲掉（我國的數據中心多數情況下是一棟大樓里面的一層或多層，大樓有限高指標，增加層高就會減少大樓總面積）。

4.3.2 承重。早期相當多的數據中心地板最大承重只有420kg/m 2，無法滿足大型設備的部署。高等級數據中心的計算機主機房承重應不低于1000kg/m2，高壓配電、變電室、電池間等重型設備房間承重不低于1500kg/m2。

4.3.3 柱距。數據中心的柱距直接影響到IT設備部署的效率，必須考慮到IT設備和機電設備部署的特點才能設計出合理的柱距，從而最充分地利用空間，并且能夠有效地和機柜一起組成冷、熱通道，節能降耗。

4.3.4 運輸通道。由于數據中心的設計壽命在10年以上，剛投入使用時必然有較大的容量空余，一次性部署所有機電系統會造成很大浪費，因此一般分期部署。要考慮預留大型設備吊裝孔和大型貨梯，機電設備通道要足夠寬、高，而且能夠滿足大型設備在運輸中轉彎。缺乏數據中心專業經驗的設計可能導致大型設備無法到位。

4.3.5 變配電和制冷系統設計缺陷。對于大型數據中心而言，變配電和制冷設計是整個設計的核心部分，如果設計原則發生偏差，會給數據中心未來運營帶來很大風險。按照國內傳統的設計分工，變配電和制冷設計通常是由土建設計單位負責，而國內土建設計單位目前對數據中心的變配電、制冷系統的高可用性要求往往不能準確地理解，也缺乏大型數據中心建設的相關經驗，難以保證數據中心的可用性。

5 結束語

通過對數據中心規劃設計問題的研究，我們可以發現，該項工作良好實踐效果的取得，有賴于對其多項影響因素與關鍵環節的充分掌控，有關人員應該從數據中心規劃設計的客觀實際出發，研究制定最為符合實際的應對實施措施。