数据中心建设与方案

资料解读：数据中心建设与方案

详细资料请看本解读文章的最后内容。

在当今信息化快速发展的时代，数据中心作为支撑网络服务和数据存储的核心设施，其建设

和规划的重要性日益凸显。本文将对《数据中心建设与方案》进行详细解读，旨在为读者提

供一份全面的技术方案指南。

数据中心建设初步技术方案

数据中心的初步技术方案涵盖了基础架构分解、总体建设原则、建设标准和依据、项目范围

和建筑概况、功能区规划、分层平面规划、总控中心平面规划、机架部署规划和建模、3D建

模示例、设计特点、以及各类效果图展示等多个方面。

基础架构分解包括了电气工程、弱电工程、空调工程、装修工程和消防工程等关键领域，确

保数据中心的全方位建设需求得到满足。

总体建设原则着重于安全性、可靠性、可管理性、灵活性、实用性及先进性六个方面，以实

现数据中心全生命周期的最大效用。

建设标准和依据则参考了国标GB50174-2015.美国数据中心标准TIA-942以及ASHRAE

TC9.9-2011ThermalGuidelines等，确保数据中心建设达到国际标准。

数据中心项目范围和建筑概况

详细介绍了数据中心的建筑设计指标，包括建筑类别、设计使用年限、耐火等级、抗震设防

烈度、结构类型以及面积数据指标等，为读者提供了项目的全面概况。

数据中心功能区规划

功能区规划部分则具体阐述了数据中心的平面布局，包括地上和地下各层的功能区域分配，

以及机房模块的分布情况。

数据中心分层平面规划示例

分层平面规划示例展示了数据中心各层的功能布局,包括生产机房、变配电及UPS间、监

控大厅、电池间、指挥室等关键区域的设置“

总控中心平面规划示例

总控中心的平面规划示例则关注于工作区、共享空间、休息区等人员工作和休息的场所布局。

机架部署规划和建模

机架部署规划和建模部分强请了主机房区域部署规划的重要性，并通过CFD建模仿真，确

保部署的科学性和合理性。

数据中心电气系统设计

电气系统设计依据UphmeInstituteTierIV标准，采用双主用、双冗余的设计，提高系统容

错和防灾能力。

数据中心空调系统设计

空调系统设计部分详细介绍了室内外设计参数，并根据GB50174-2008和ASHRAETC9.9-

2011进行设计，确保数据中心环境的稳定和适宜。

绿色节能措施

绿色节能措施部分介绍了自然冷源(Free-Cooling)的应用，以及提高冷冻水供回水温度、

封闭冷/热通道等节能降耗的方法。

机房气流组织设计

气流组织设计关注于如何提高冷风利用效率，包括封闭热通道和封闭冷通道的设计方案。

新风空气净化处理

新风空气净化处理部分则关注于机房内空气污染物的监测和处理，确保数据中心空气质量满

足ANSI/ISA-71.04-1985安全级别G1的要求。

功能区域划分和人员流线规划

功能区域划分明确了生产机房区、机电设施保障区、走廊、人员办公活动区等不同功能区的

分布。人员流线规划则确保了不同区域人员流动的合理性和安全性。

入口安检和防尾随通道

入口安检和防尾随通道的设计旨在提高数据中心的安全性，通过金属检测门、X光检测仪、

入口闸机等设备的设置，实现对进场人员的严格检查和管理。

不同区域设备选择和布点

针对不同区域的特点，选择合适的摄像机类型，并根据布点密度实现区域的全面监控。

结构化网络布线架构

结构化网络布线架构的设计原则包括高可用性、高扩展性、高安全性等，通过FCoE部署实

现服务器I/O整合，简化网络接入层的线缆设施。

机架和n■设备的部署

机架和IT设备的部署方案关注于机架级多维度管理，充分利用空间和能源冗余，科学规划

和部署，避免热点出现，降低数据中心的总拥有成本，提高数据中心的扩展性。

数据中心智慧管理平台

数据中心智慧管理平台(DCiM)提供了基础设施全面智能监控、机架级温度感知、能源管

理、容量管理和资产管理等功能，通过丰富的数据分析和报表，实现数据中心的高效运营。

总控中心物理设计内容

总控中心的设计内容包括控制台细节设计、大屏幕控制设计、视频和音频系统、总控中心布

局设计、控制终端桌面云、KVM系统、视频会议系统、安全系统、灯光和暖通环境系统等，

旨在创造人性化及绿色节能的工作环境，

数据中心建设流程

数据中心建设流程从项目启动、方案设计、招标投标、施工图设计、工程实施到项目完成,

每个阶段都涉及设计院、业主和弱电工程总包的紧密合作,确保项目顺利进行。

接下来请您阅读下面的详细资料吧。

数据中心建设与方案

Agenda

♦初步技术方案

♦数据中心建设流程

初步技术方案一•基础架构分解

数据中心建设技术方案主要包括：总体建设原则规划、空间设计、安全性设计、建筑工

程规划、电气系统设计、空调新风系统设计、消防系统设计.综合布线系统设计、环境监控

系统设计,总控中心设计等.

,办公区，总监控区，动力区

专用空调，辅助空调，通风系统，空气净化

UPS,照明，PDU,防雷，接地，柴发

.环控，综合布线，KVM,智能管理

自动报警，分区气体灭火，分区水喷淋

数据中心基础架构的分解（如上图所示），集成将包含上述子系统工程.

初步技术方案一•数据中心总体建设原则

数据中心总体建设原则需要关注：安全性、可靠性、可管理性、灵活性、实用性及先进

性，只有将全生命周期都纳入战略规划中，数据中心的运营才能发挥最大效用.

1安全性2可靠性--------------

♦建立安全等级♦选择适当的地点，以规避灾雉的发生

♦按照安全等级建立安全分区♦采纳较高的规范，以避免二次灾难

♦按照目的和人数建立交通动线♦建立高规格的结构建筑

♦按照安全分区选择安仝功能♦建立足够的电源和空调设备，井考虑备份

♦市电的供给需不间断并有备份

♦双回路的供给，包括电源、管线及通讯线珞等

♦标准化的设备系统

可管理性灵活性-------实用性及先进性

34r5

♦考虑维修动线.考虑模块化设计♦创造舒适的空间

♦采用市场标准设备♦采用移动式办公设计♦建立2包创皆适用的设备功能

♦预先考虑设备更换以及♦采用高嘉地板方式装修♦建立方便的人机界面

维幡所需的空间和备份♦采用容易更换及扩充的设备♦采用先进的技术和方法论

♦兼顾当前需求与业务发展

初步技术方案一•数据中心建设标准和依据

数据中心建设应合理引用标准和吸收前瞻性技术，主流数据中,心标准体系有：

•2015年将发布国标GB50174-2015更新版（已通过审核）；

•美国数据中，心标准TIA-942;

•ASHRAETC9.9-2011ThermalGuidelinesforDataCenterProcessing

Environments.

标准名将级别具体内容设计参考标准

按容错系球■,不应因操作失误.设备故簿.外

A箕中断堆护和检修而导致电子信息系统运行中

国家机房分

按冗余要衣配・，在冗余能力范围内，不应因没箭

级标准B

故照而导致电子信息系统运行中断

技基本需和在场地设施正常运行情况下，应

CEIL

保证电子行息系统运行不中断

ANSITIA-Tier1"

单跑电源砌冷，无冗余，可用指标为99.671%

942《数据单明

络设施TierII*

冗余”华路电源砌冷，冗余部件，可用指标为99749%

TierIII"多珞电源砌冷，平时只使用一路，可切换省用，

TheUptime并行”可用指标为99.982%

《数据中心TierIV.多珞电源碱冷，"双主用1•全冗余，多路同时使用.

支持客《消除单点故障，支拊在找维护.理论上，

场地设施等«tr

级定义》可用指标为99.995%

初步技术方案一•数据中心项目范围和建筑概况

柴油发电机楼数据中心主要建筑设计指标：

•建筑类别：多层建筑

机房楼・设计使用年限：50年（以主体结构确定）

・建筑耐火等级：一级

柴油发电机楼

•抗S设防烈度：8度

•结构类型：框架结构

・面积数据指标：

A1E.地上硅筑面积42,474E'

A2和A3区，地上建筑面积7,167m?

A区，地下建筑面积3.7844mz

数据中心主要结构设计指标：A区总共建笊面积：87,500m'

•地上设3个楼层，结构层高为5.7m;地下设2个楼层，结构层机房雎用面积：约19Q00m2

高一般为7.0m;个别区域视情况拾高或阐氐；

•总控中心地上二层和三层的中央部位（监控大厅）挑空；

初步技术方案一•数据中心功能区规划

雌中心总共32个机房模块，分布在B1F~3F四个楼层，UPS就近集中供电

园区总体平面布局图

数据中心面积表

im机房净面枳12筑面枳得房率备注

B2F17.912m-

564-612m»,

B1F4732ml20,108m-

共8个模块

564~612m。

A区数1F4732m214,321m>

共8个模块

里中心23.4%

564~612m。

2F4,732m214,330m?

共8个演

564~612m。

3F4732m214,330m?

共8个底

Sit18.928m281.001m；总共32个模域

初步技术方案一•数据中心分层平面规划示例

I二Ltrririirm鬼r

变配电及电池间电池间变配电及开放平台

生产机房.UPS间UPS间・生产机房'

0

监控大厅1

.-•开放平台.

生产机房指挥室生产机房

「LET”1则n

初步技术方案一•总控中心平面规划示例

数据中心机架部署规划和建模仿真：

•主机房区域的部署规划合理性，将对数据中心的全生命周期产生重大影响

•通过数据中心最佳实践指导部署规划设计，结合IT设备与琼出设施的关键参数

•通过CFD建模仿真，360度无盲点验证部署的科学性和合理性

初步技术方案・・・3D建模示例

初步技术方案•一机房和总控中心设计特点

空间整体性强

人性化

利用网边环境去蕾遗

高效节能的■内空闾

简洁，明朗

安全性强

初步技术方案一•数据中心一层主门厅效果图

初步技术方案•一数据中心一层主门厅效果图

初步技术方案一•数据中心货运门厅效果图

初步技术方案•一数据中心机房效果图

初步技术方案一•数据中心IT人员走道效果图

初步技术方案一•总控中心大厅效果图

初步技术方案一•数据中心电气系统设计

♦支持灵活用电密度.

电气系统-参照主流IDC设计标准，系统采用"双主用、灵活适用业务需求，支

全冗余”的设计，系统可用性达到99.995%持云架构，亦可满足长

期业务增长需求

•生产机房采用2N系统架构，针对不同负荷类型，采用模块化的

UPS架构.

・输电线路仄迸线到末端设备全程采取双路物理分隔，独立路由的

设计，提高系统容错和防灾能力.

・UPS系组接上到楼层，贴近末端负载，提高效率.

•机房模块内采用强电下走线、弱电上走线的布局，做到强66电隔

减少干扰.

初步技术方案•一机房IT负荷计算指标

■单个机房横块面积为：580~610m2.

■C类机房：负荷指标：2.0kW/m2,单机柜平均负荷约6.0kW,重要一级负荷.每1个机房

模块采用1组2000kV颂UPS,共4套2000kVM9UPSVI组.

N+1UPS架构，无发电机后备.I芯7元

■A类机房：

>一期负荷指标：1.0kW/m2,单机柜平均负荷约3.0kW,特别重要一级负荷.每2个

机房模块采用1组2000kVAfi9UPS,共12套2000kVAWUPS机组。

2NUPS架构，N+1发电机后备.而员

》二期负荷指标：1.5kW/m2,单机柜平均负荷约4.5kW,特别重要一级负荷.每2个机

房模块采用1组2500kVA^UPS,共12套2500kVAfi9UPS机组。

2NUPS架构，N+1发电机后备.-----------

初步技术方案一•数据中心机电系统总体架构

初步技术方案•一数据中心电气系统架构

最掘中心电气系饯设计依■:

••■UptimeInstituteTierIV配t（■据实际情况加■易・累llflt评估）.电气奈统果

用双主M,双冗余.的设计.祟猊可即住达我抬.995%

•生产机房果用2N系统架构.针对不同负有类SL采用・坡化（或亶施**9I）UPS

•”电线9全d果用双■物・分♦,•立・由设计,糙&聂统，棒和防灾II力

•UPS茶维贴近京・负ft提富效率

・机房内采册修■电■事（或分别上下创!）,"少干扰

初步技术方案一•数据中心空调系统设计依据和原则

室外计算气象参数：

•示例根据北京地区气象资料进行计5?设计,具体参考桑•？岛地区，象数

限通双通

夏季极限值冬季ttIRffl

计算值计V值

空叫干理£度34.8^41.4-C空网干球温度-9.3X-17.8X

空两岸降温度27.1X31.0*C空网相对3度52%

通风温度30.8X通风丑度•6K

颉1相对温度59%采H忍度-7.0X：

平均风速1.4nV$平均风速15ms

大，压力1002.5hPa大/压力1028加Fa

初步技术方案一•数据中心空调系统设计依据和原则

室内设计参数:

•根MGB50174・2008和ASHRAETC9.9・2011迸行室内空间参数设计。

林境要求

主机房;8度（开机时）23±1X18-28-C

主机房相对3度（开机时）40%~55%35%-75%

主机房哀度（停机时）5-35X

主机房相对溪度（停机时）40%-70%20%~80%

不用

结霹

主机房M辅酩区思度变化率《开、停机时）<55<i(rcm

骗助IX度、相对湿度（开机时）18~28・C.35%~75%

Ut助IX度、相对溶度（停机时）5-35'C,20%~80%

不间断电系系块用泡室3度15~25*C

-41aGB50174-2008T自ASHRAETC9.9-2011

初步技术方案一•数据中心空调冷源设计

根据负荷特点，将本工程冷热源分为机房冷源系统设计：

两大部分:・集中冷源：通过冷冻水管网集中为IT设备提供冷源,

■其一，IT及配套设施冷源，由于湿负荷极宓艮分散冷源系统在大型数据中心中应用效率极其低

少，可以采用较高温度的供回水温度，减少下的缺点；

除湿供冷.此部分为常年供冷需求，在冬季•2N架构：生产机房根据TierIV机房标准，自冷源起、

及过渡季有条件采用自然冷却方式（冷却塔）经管网直至末端CRAH,采用2N系统架构，高于国标

供冷A级机房标准；

■其三，新风及办公部分为夏季冷负荷冬季•灾备水蓄冷：针对冷源系统设置蓄冷罐，使得万一

热负荷.需考虑除湿要求，冷水采用常规的当市政停电导致冷水机组停机时，有足够时间重新恢

供回水温度，冬季回收IT热奂荷，承担建筑夏至正常供冷能力，蓄冷时间与UPS后省时间一致，

物所需的供热量.为15分钟；

•自然冷却：在冬季或部分过渡季节，采用板式换热

器作为冷水机组的旁通模式，亘接由冷却塔带走机房

负荷计算参数：内的热量；

•二次泵：冷冻水循环采用一次泵定流量、二次泵变

n■设备负荷密度：

流量系统，根据负荷率（0•设备装载情况）灵活调节

一期地上12个模块：1.0kW/m2;供冷量满足制冷需求；

一期地下4个模块：2.0kW/m；;•—对应：冷水机组与冷却塔、板式换热器、冷却

水循环泵、冷冻水循环泵等采用一对应的设置方式，

二期16个模块：1.5kW/m2.便于简化运彳谖辑设定.

新风系统：机房按正压送风，ECC按最•水源热泵：采用热泵机组回收机房余热，解决冬季

大工位数.ECC及新风供暧需求，有效节约能耗.

初步技术方案一•数据中心空调系统架构示意图

初步技术方案一•水冷系统架构示意图

■

冰机组

120c冷海水

国

・i板式换热器

.HEX18C冷石水0000

D开式冷却塔

二欠泉变

aCLT©©©

3闭式售倒I

TES

日水舟皿精密仝网

CRAH©一次泉©©

却

冷a

期

一:冷水机组

二

期2t»1700m3/h♦1ft1100m3/h>I一期：

2台1700m3/h♦1^1100m3/hh2ft2300RT

J1台1500RT

|二期：

2台2300RT

1台1500RT

37・C冷却水

0

32,C冷却水

初步技术方案一•风冷系统架构示意图

风冷SI冷水机组

CHL

板式换热器

09HEX18t冷刷C0000

开式冷却塔

D餐CLT©@©』泵变3Hl

闭式蓄冷at

0・TES

水冷型精密空调

3■CRAH一次泵定濠■©©©©©©

冷水机组

15M375RT

二期：15台375RT

初步技术方案•一绿色节能措施/自然冷源（Free-Co。丽相

•自然冷却：设置板式冷水交换器，在过

渡季及冬季，当室外气温较低时利用天然

冷源实现部分或完全自然冷却.

•提高冷冻水供回水温度：12/18。*水

冷机组COP值提高.封闭冷/热通道，提

高冷空气利用率，提高送风温度至20X

节能降耗.

•采用热泵机组，利用机房热负荷承担冬

季新风热负荷及办公区热负荷.

xx银行北京数据中心

能源使用效率设计指t示PUE=1.6~1.8

（PUE每下降0.1,年均节省2400万元）

PUE=【数据中心总用电消用

[IT设备能源泗代）

初步技术方案•一绿色节能措施/自然冷源（Free-C。。哂

XX数据中心采用的提高能效解决方案

冷

水模埃化水冷冷/热通道对闭预留机柜18水冷

机

£

/

干

冷iiiiil比■图1

8

/智能照明控制

环

用

曾

阿

冷

赤

is向

水

机

冷

组

遇

1架

构

初步技术方案一•机房气流组织设计

封闭热通道封闭冷通道

•IT机房采用架空地板下

•机房环境舒适度较高送风、吊顶上部回风方•机房环境温度较高

式

•视觉美观、参观效果明显•视觉比较压抑

•UPSigfi®?WWiL

•机房需要吊顶顶部回风方式•消防问题较难解决

•冷风利用效率降低•高低压配电室采用上送•机房无需吊顶，适合上走线

风何回风方式

•对综合布线有影响•冷风利用效率高，节能降耗

初步技术方案…机房CFD分析（普通开放式）

初步技术方案…机房CFD分析（封闭冷通道）

初步技术方案…机房CFD分析（封闭热通道）

初步技术方案一•新风空气净化处理

机房内空气污染物监测和处理方案（示例）:

(ParticulateandGaseousContaminationinDatacomEnvironments)

数据中心气体污染物等级标准：ANSI/ISA-71.04-1985安

全级别G1即满足以下条件：

1.300C/月,2.率畤20(X7月.

初步技术方案一•功能区域划分

生产机H区：涉密机房、生产机房、A1楼首层

网络机房及进入机房前的缓冲通道

（需要根据区域功能等级细分）.

机电设施保障区：为大楼内各个功能

区的正常运行提供电力、空调、通讯

等基础设施条件，如：变配电室、

UPS及电池间、空调机房、消坊气体

灭火钢瓶间等；细分运营商接入机房.

资料室安全等级高于具他机电谀备保

隆区。

若倒：用于n"运维或机电设施运维的

人员通道.

人员办公活动区：ECC中用于m常生产监控、技术支持、应急指挥，会议室、VIP接待、展览

展示，集中位于机房楼二层；安防值班室、后备办公区集中位于机房楼首层；一层东西侧各有

Th进入机房区域的安检缓冲区.

K外■及等特区：东西两侧机房楼入口等待区及建筑周边外围区域。

初步技术方案---人员流线规划

混合人员流线

ECC、技术支持区人员流线

----------IT运维人员流线

------基础设施运维人员流线

电梯停靠楼・B1、F1,F2、F3

B1%F1,F2、F3

初步技术方案一•入口安检

A1东侧入口大厅，共2套安检设备；

进场人员经安保监督，检萱携带物品检宜后,

经入口闸机进入机房区域；

入口闸机进出均使用读卡器方式进行认证.

初步技术方案一•防尾随通道和机房门

JJI

单7

旋转门式防尾随门，单一人员，

经过二次认证进入；出口经读卡

器一次认证；

防尾随门旁设置快速通道，用于

领导参观和消防逃生，外侪无法

进入，内侧设读卡器认证开门.

初步技术方案一•不同区域设备选择和布点

等级布控区域选用摄像机类型布点密度

机房勤卜区域室外抢机或快球设计院设计范围内

5

机房楼入口等待区室内枪机+室内快球枪机正对ti入口，快球覆盖整片区域

4机房楼一层缓冲区室内枪机或室内半球区域覆盖

ECC及技术支持区所有出入口有正对摄像机监控；区域整

室内抢机、室内半球、

3消防值班室体覆盖；面积大的区域（、入口大厅）

室内快球ECC

备份办公区域有室内快球覆盖

2机电设施保障区室内枪机或室内半球区域覆盖，重点设备可监控到人员操作

无死角■盖.重点设备处可监控到人员

1生产机房区室内枪机或室内半球

操作

初步技术方案一•结构化网络布线架构

服务器区的设计原则：

•高可用性

•高于展性

•高安全性

•业务分类和流■控制的策略

在接入层部署FCoE.目的是实现服翳器I/O整合，荀化

服务器网给接入层的线缆设施.增加了网络灵活住，K

低其发杂性和电力能源等成本.

TopofRack

数据中心布线架构

方案示例图

初步技术方案一•机架和IT设备的部署

数据中心机架和n■设备部署：

♦it立完内的机架和IT设备都百方耒

•机架级多维度管理.充分利用空间和能源冗余

•科学划和部著.避免热点出现

•从根本上降低数!«中心的总拥有成本

•从根本上提高数料中心的扩展性

初步技术方案一•数据中心智慧管理平台

数据中心智慧管理平台(DCiM):

•基础设健全面智处监控