陜西廣電網絡數據中心設計方案

編者按：本文介紹了陜西廣電網絡建設西咸IDC的背景及目的和目標，由此確定了西咸IDC方案設計的思想和原則，文中詳細介紹了數據中心模塊化設計、空調系統設計、供電系統設計、通信系統設計等重點內容，最后總結了西咸IDC方案的特點，指出其在達到電信級IDC設計標準的基礎上具備廣電安全播出的特色。

隨著互聯網的普及和數據信息量的暴漲，互聯網數據中心IDC(Internet Data Center)迎來了快速發展的機遇。陜西廣電網絡在內、外業務的共同需求下，決定在西咸新區灃西新城建設IDC數據中心，以期帶來新的利潤增長點。西咸新區是關中-天水經濟區的核心區域，區位優勢明顯、經濟基礎良好、生態環境適宜、科技人才薈萃、歷史文化深厚，具備加快發展的條件和實力，灃西新城定位于“信息高地、藍綠網絡”的規劃藍圖，匯集了電信、移動、聯通、廣電等眾多高科技企業的IDC數據中心。陜西廣電網絡秉持安全、經濟、綠色、開放的理念建設新一代綠色IDC數據中心,為廣電未來業務發展奠定良好的基礎設施保障。

IDC總體設計布局

陜西廣電IDC數據中心按照國家現行規范《電子信息系統機房設計規范》GB 50174-2008中的A級機房標準設計，并參照TIA-942標準Tier3等級標準要求，數據中心建筑年均PUE(Power Usage Effectiveness，電源使用效率)不高于1.6，可實現模塊化分期建設。

陜西廣電IDC數據中心是一棟五層的建筑物，采用鋼筋混凝土框架結構，每層建筑面積均為3 942.5 m2，一層層高7.0 m，二至四層層高6.0 m，五層層高5.1 m。本IDC數據中心為高層廠房，生產火災危險性類別為丙類，建筑耐火等級為一級，屋面防水等級為Ⅰ級，設計使用年限為50年。

IDC數據中心一層放置柴發和冷凍機組；二層是高壓配電、基礎設施供電及UPS(Uninterruptible Power Supply，不間斷電源)、ECC(Enterprise Command Center，企業總控中心)及日常運維管理中心；三至五層放置IT機柜、UPS及電池，其中五層為陜西廣電網絡公司數字電視總前端機房，三、四層用來出租運營；樓頂布放10面衛星接收天線，用于接收廣播電視衛星信號。

IDC數據中心模塊化設計

IDC數據中心機房規劃遵從標準化、模塊化的設計思想，機房模塊的供配電、空調設計均隨模塊配置，各模塊可獨立建設，之間互不影響，以保證項目按模塊分期建設，減少初期投資壓力。

一個標準模塊由IT模塊和精密空調區組成，針對不同時期的業務發展需要，實現分期、分批建設，靈活升級。單機房模塊面積受限于消防規范要求，根據規范單個氣體保護區的面積應小于800 m2，體積小于3 600 m3，空調機房與機房相通，屬于同一氣體消防保護區。本項目數據機房設計建筑層高6.0 m，因此一個標準模塊不大于600 m2。

建筑柱網布置應考慮適應機房模塊的需求，盡量減少結構構件對機房模塊空間的影響。機房模塊規劃方案如表1所示。

IDC空調系統設計

模塊機房采用冷凍水型機房專用空調機組+濕膜加濕器，每個機房的空調機組為8+1備用，并采用冷、熱通道分隔且冷通道封閉的模式，以利節能。

辦公室、介質庫、測試間等房間采用冷凍水型機房專用恒溫恒濕空調機組，空調機組包括EC風機段、表冷段、電加熱段、電極加濕段和過濾段。運營商機房空調器為一用一備，其余房間空調器不設備用。

表1 機房模塊規劃方案

配電室、電池室設計冷凍水型普通柜式空調機組，一用一備。

1.數據中心模塊機房及配套支持區降溫空調用冷媒來自本建筑中12～18 ℃低溫冷凍水系統冷水，常年供冷。

由于機房耗冷量大且需全年供冷，同時考慮機柜分期安裝，冷凍站設計采用1 000 RT(3 516 kW)離心式水冷冷水機組3+1臺，同時，為滿足初期冷負荷的需求，設置500 RT（1 758 kW）電動壓縮式水冷冷水機組2臺。

冷凍水供應系統的干管為環狀管網，保證單點故障時系統的正常運行。數據機房為常年冷負荷，一年四季均須供冷，為保證冷凍水系統的供冷可靠性，防止突然停電或機器故障引起制冷中斷事故，系統供水環路上設置14臺儲水量38 m3的蓄冷水罐，冷凍水泵配帶UPS不間斷電源，以實現突然停電冷水機組再啟動時對機房的連續供冷,可提供數據機房空調系統15 min的冷水供應，確保機房15 min內溫升不超過6 ℃。

為了實現系統最大節能效果，每臺冷水機組對應配套1臺1.5 ℃溫差的板式換熱器，作為自由冷卻及預冷（部分自由冷卻）使用。

冷凍水系統分三種運行模式：制冷、預冷（PRECOOLING）、完全自由冷卻（FREE COOLING）。當室外濕球溫度t＞12.5 ℃時，冷卻塔出水溫度TCWS＞16.5 ℃，冷機工作，板式換熱器不工作，系統為制冷模式。

當室外濕球溫度6 ℃＜t≤12.5 ℃時，冷卻塔出水溫度10.5 ℃＜TCWS≤16.5 ℃時，冷機工作板式換熱器工作，系統進入預冷模式。

當室外濕球溫度t≤6 ℃時，冷卻塔出水溫度TCWS≤10.5 ℃，冷機停止工作，板式換熱器工作，系統進入完全自由冷卻模式。

2.數據中心輔助辦公等采用風機盤管等舒適性空調系統。

為保持機房等微正壓和滿足新風要求，設計了集中新風處理系統，新風系統設有溫度處理（表冷器、加熱器）及兩級過濾器、化學過濾器系統。

3.根據數據中心新風及辦公區空調需求，設置低溫冷凍水及熱水供應系統。系統選用2臺供熱量550 kW、制冷量為450 kW的水源熱泵機組，熱水供/回水溫度50/45 ℃,冷凍水供回水溫度7/12 ℃。機組處于制熱工況時，開啟一臺熱泵機組，另一臺作為備用，水源側采用18℃的中溫冷凍水回水,在提供熱水的同時也向數據中心機房輸送了冷量；機組處于制冷工況時，同時開啟兩臺熱泵機組,機組冷卻水接自為中溫冷凍系統設置的冷卻水環路。水源熱泵機組及其配套設施設置在數據中心樓一層冷凍機房內。

系統設置2臺水源側循環泵，2臺冷熱水循環泵，2臺冷卻水循環泵，與熱泵機組一一對應。水源側循環水泵、冷熱水循環泵均采用變頻控制，冷熱水循環泵根據末端供回水壓差控制，水源側循環泵根據數據中心中溫冷凍水系統環路末端的供回水壓差控制。

IDC供電系統設計

機房模塊IT設備、機房輔助設備每周7天、每天24 h運行。特點是用電量大，可靠性要求高，電源品質要求高。本工程機房模塊IT設備、空調系統機房輔助設備用電負荷是一級負荷中特別重要負荷。

為滿足數據中心的用電要求，本工程引入市電電源-N電，設置自備應急自啟動柴油發電機-E電，設置不間斷電源-U電。

數據中心的各級電源均為雙電源，雙電源中相互冗余的變、配電設備布置在不同的房間，相互冗余的供電線路沿不同路徑敷設，不會同時受到故障影響。

供電系統中各級配/變電系統均采取1+1冗余的配置方案。機房模塊IT設備UPS按N+1冗余或2N容錯方式配置。

機房精密空調和冷凍水循環泵采用UPS供電，確保機房模塊連續供冷。

自備快速自啟動柴油發電機并機運行，為一級負荷中特別重要負荷和一級負荷提供應急電源。通過市電電源進線和應急電源進線開關間的電氣連鎖，確保市電和應急電源不同時工作。

為了保障連續供電，10kV、0.4kV配電系統均 采用分段單母線接線形式，母聯開關設置備自投功能，以電源側為先的原則階梯式投入，自備應急電源自動投入。

保證數據中心的電源可靠，IT設備少受干擾，IT設備配電變壓器和輔助設備配電變壓器分開設置，機房工程配電變壓器和非機房工程配電變壓器分開設置。

IDC通信系統設計

通信系統設置有辦公網綜合布線系統、火災自動報警及消防聯動控制系統、公共廣播及緊急廣播系統、安全防范系統等系統。

1.電話及辦公計算機網絡布線系統采用綜合布線方式提供對語音及數據的傳輸支持。綜合布線系統采用星型拓撲結構，采用六類非屏蔽系統支持千兆以太網。

2.公共區域內按常規設置各類探測器、手動報警按鈕、聲光報警器及各類輸入輸出模塊等，進行火災監視及報警。在數據中心內機房區、運營商接入間等設置氣體滅火的場所除設置常規點式智能感煙探測器和點式智能感溫探測器外，還設置空氣采樣極早期火災報警系統，該系統可以在發現火情的極早期階段通知相關人員采取有效措施，在機房內的架空地板下、機房內、吊頂上分別設置空氣采樣管。

通過各類探測器、手動報警按鈕及輸入輸出模塊等監測火情。火災時，系統可對防排煙系統、空調系統、消火栓系統、氣體滅火系統、聲光報警器、應急廣播、電梯、消防電梯、常開電動防火門及非消防電源等實現手/自動控制。

3.數據中心內設置數字矩陣廣播系統，該系統平時可播放業務廣播及背景音樂，遇火災等突發性事件可強制切換至應急廣播狀態運行。廣播系統將按防火分區進行分路。

4.為了保證園區及數據中心室內外的安全，設置視頻監控系統，實時地顯示和記錄被控現場或被控目標的詳細情況，以便保安人員及時采取措施。系統采用IP網絡視頻監控系統，對監控場所進行實時、有效的視頻探測、監視、顯示和記錄，并具有報警和圖像復核功能。同時，該系統還具有與入侵報警系統、門禁控制系統、火災報警系統進行聯動控制的功能，并與建筑管理系統（BMS）聯網，實現統一管理。

在數據中心區域的各出入口、各層主要通道、核心機房區等處設置紅外微波雙鑒探測器。在園區的周圍設置紅外對射式入侵探測器。

5.ECC總控中心設大屏幕拼接顯示系統，采用可實時、真實、清晰、方便地將相關各系統的監控信息、聯網的其它計算機信號等模擬或數字視頻信號在大屏幕投影顯示墻上顯示，方便數據中心的管理運維人員實時地了解相關的系統狀況。遠程視頻采用IP數字視頻網絡直接接入。顯示墻采用單屏尺寸為46英寸的液晶拼接屏，3行×8列直形排列。

西咸IDC方案的特點

1.高標準設計

西咸IDC按照國家現行《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）中的A級機房標準設計，并參照TIA-942標準Tier3等級標準要求，數據中心建筑年均PUE(Power Usage Effectiveness，電源使用效率)不高于1.6。

2.滿足大數據、云計算的要求

西咸IDC三、四層為電信級出租機房，單機柜容量可達8KW，可供高密度的刀片服務器上架，滿足大數據、云計算的要求。

3.滿足廣播電視安全播出規定要求

西咸IDC五層為陜西廣電省網總前端機房，在達到三、四層機房標準的基礎上同時滿足《廣播電視安全播出管理規定》（62號令）及其實施細則的相關要求，IDC樓頂布放了10面衛星接收天線，用于接收廣播電視衛星信號。

4.節能、綠色、環保

西咸IDC空調系統采用節能設計方案，并充分利用外部自然條件實現輔助溫濕度調節。

動力設備主要有冷凍水機組、水源熱泵等，均無污染環境的廢水、廢氣、廢渣等三廢排放，對園區環境衛生、產品質量無不良影響。動力設備運轉會產生振動和噪聲，采取以下措施降噪：

對有振動的動力設備基礎采用減振基礎；與動力設備連接的管道上設置減振接頭，以避免管道振動；動力站房建筑內墻采用吸音處理。

結語

陜西廣電網絡正在從傳統視頻業務向融合媒體業務和互聯網業務轉型，建設西咸IDC是其實現戰略轉型的關鍵一步。西咸IDC的建成和投入運營，必將提升陜西廣電網絡的基礎設施水平，為實現業務轉型提供有力支撐。