1. 数据中心建设整理

1.1. 国内政策

2019年1月20日，工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局日前联合印发《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》，明确提出：到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到$1.4$以下，高能耗老旧设备基本淘汰，水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升，废旧电器电子产品得到有效回收利用。

1.2. 国内数据中心设计规范-GB 50174-2017

适用范围：新建、改建、扩建的数据中心设计；
GB 50174-2017 传送门

1.2.1. 数据中心组成-空间角度划分

从机房空间角度划分，数据中心分为：主机房、辅助区、支持区、行政管理区。

• 主机房：主要用于数据处理设备安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域；
• 辅助区：用于电子信息设备和软件的安装、调试、维护、运行监控和管理的场所，包括进线间、测试机房、总控中心、消防和安防控制室、拆包区、备件库、打印室、维修室
  等区域；
• 支持区：为主机房、辅助区提供动力支持和安全保障的区域，包括变配电室、柴油发电机房、电池室、空调机房、动力站房、不间断电源系统用房、消防设施用房等；
• 行政管理区：用于日常行政管理及客户对托管设备进行管理的场所，包括办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间和用户工作室等。

每个区域按照建设等级的不同，对面积要去也不一样，后文有专门的章节会讲解主机房、辅助区、支持区、行政管理区的面积要求。

1.2.2. 分级和性能要求

国内数据中心应划分为A、B、C三级。设计时应根据数据中心的使用性质、数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度确定所属级别。

指标	A级（容错型）	B级（冗余型）	C级（基本型）
重大经济损失	✓
公共场所秩序严重混乱	✓
较大经济损失		✓
公共场所秩序混乱		✓
上述情况之外的			✓

• 灾备中心，设计时宜与主用数据中心等级相同；
• 数据中心各模块可以按照不同等级设计建设，但数据中心的等级按照最低等级部分确定。

机房级别定义：

1. A级数据中心按照容错级系统配置；
2. B级数据中心按照冗余级设备配置；
3. C级数据中心按照基本需求配置；

各单位建设数据中心须基于自身机房分级和性能要求，结合投资能力进行建设，下面举例说明A/B级数据中心：

• A级数据中心：金融行业、国家气象台、国家级信息中心、重要的军事部
  门、交通指挥调度中心、广播电台、电视台、应急指挥中心、邮政、电信等行业的数据中心及企业认为重要的数据中心。
• B级数据中心：研院所、高等院校、博物馆、档案馆、会展中心、政府办公楼等的数据中心。

1.2.3. 机房选址和区域空间要求

1.2.3.1. 数据中心选址

机房选址特别重要，选址要求应参照如下要求：

1. 电力供给应充足可靠，通信应快速畅通，交通应便捷；
2. 采用水蒸发冷却方式制冷的数据中心，水源应充足。
3. 自然环境应清洁，环境温度应有利于节约能源；
4. 应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所；
5. 应远离水灾、地震等自然灾害隐患区域；
6. 应远离强振源和强噪声源；
7. 应避开强电磁场干扰；
8. A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方；
9. 大中型数据中心不宜建在住宅小区和商业区内。

1.2.3.2. 数据中心面积计算方式

数据中心一般由主机房、辅助区、支持区和行政管理区（也可以没有）组成。

1. 主机房的面积可以通过如下方式进行估算：

    A=SN

A：主机房的使用面积（m2）；
S：单台机机柜、大型设备、列头柜等设备占用面积，可取2.0~4.0（m2/台）；
N：机房内机柜、大型设备、列头柜等设备的总台数。

2. 辅助区+支持区的面积可按照主机房面积的1.5~2.5倍。

3. 行政管理区等区域面积可按照5-7m2/人计算。

1.2.3.3. 数据中心设备布局要求

1. 容错系统中相互备用的设备应布置在不同的物理隔间内，相互备用的管线宜沿
   不同路径敷设；A级机房
2. 机架布置宜采用面对面、背对背方式，也就是模块化机柜；
3. 主机房内通道与设备间的距离应符合下列规定：
   • 用于搬运设备的通道净宽不应小于1.5m；
   • 面对面布置的机柜（架）正面之间的距离不宜小于1.2m；
   • 背对背布置的机柜（架）背面之间的距离不宜小于0.8m；
   • 机柜（架）与墙之间的距离不宜小于1.0m；
   • 成行排列的机柜（架），其长度超过6m时，两端应设有通道；当两个通道之间的距离超过15m时，在两个通道之间还应增加通道。通道的宽度不宜小于1m，局部可为0.8m。

1.2.4. 建筑与结构

概念
楼层层高:层高是指下层地板面或楼板上表面（或下表面）到相邻上层楼板上表面（或下表面）之间的竖向尺寸。
楼层净高:指楼面或地面至上部楼板底面之间的最小垂直距离。
GB_50223《建筑工程抗震设防分类标准》：将建筑抗震级别分为四类，甲、乙、丙、丁四类。

• 丙类：标准设防类，应按照本地区设防烈度进行抗震建设；
• 乙类：重点设防类，6-8度应该按照本地区高一度来进行抗震建设，9度时适当提高要求。

1. 主机房净高应根据机柜高度、管线安装及通风要求确定。新建数据中心时，主
   机房净高不宜小于3.0m。
   批注：实际普通机房净高更多实在3.2-3.5m左右，新建智能算力中心建议4-5m左右

2. 主机房和辅助区不应布置在用水区域的直接下方，不应与振动和电磁干扰源为邻。
   批注：机房主区域楼上不应该有厕所

3. 新建A级数据中心首层建筑完成面应高出当地洪水百年重现期水位线1.0m以上，并应高出室外地坪最少0.6m

4. 新建A级数据中心的抗震设防类别不应低于乙类，B级和C级数据中心的抗震设防类别不应低于丙类。

5. 改建的数据中心应根据荷载要求，按照《建筑抗震鉴定标准》GB50023的规定进行抗震鉴定。经抗震鉴定后需要进行抗震加固的建筑应根据现行国家标准《混凝土加固结构规范》GB50367、《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116和《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145的规定进行加固。

6. 当抗震设防类别为丙类的建筑改建为A级数据中心时，在使用荷载满足要求的条件下，建筑可不做加固处理。

7. 单独设置人员出入口和货物出入口。

8. 建筑入口至主机房区域的通道净宽不应小于1.5m。

9. 主机房不宜设置外窗。当主机房设有外窗时，外窗的气密性不应低于《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T7106规定的8级要求或采用双层固定式玻璃窗，外窗应设置外部遮阳，遮阳系数按《公共建筑节能设计标准》GB 50189确定。不间断电源系统的电池室设有外窗时，应避免阳光直射。
   

关注2个点：

• 主机房区域承重要求：8-12KN/m2，智能计算中心建议不低于12KN/m2；
• 电池室承重要求：16KN/m2。

1.2.5. 空气调节

1. 总冷量=显冷+潜冷
   • 显冷：空调区域内空气由较高的温度降到舒适的空调温度所需消耗的冷量功率；
   • 潜冷：空调区域内为抵消较高湿度的空气发生冷凝转变为较低适度的空气放出的冷凝潜热所消耗的冷量功率。
2. 冷冻水：把空调的制造的冷量传送给风机盘管，交换给机房空间，交换回机房空间热量，封闭循环,循环水为自来水。
3. 冷却水：把冷冻水的热量交换出来，通过冷却塔或者冷凝器冷却，冷却水为处理过的自来水，还需要投放防冻剂等。
   数据中心空调系统原理和结构___传送门

空气调节主要体现在对机房温湿度的调节。

• 符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736的有关规定

• 按照不同级别，负荷下表中的各项要求：
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• 与其他功能房共建与同一建筑内的数据中心，宜设置独立的空调系统；

• 主机房与其他房间宜分别设置空调系统。

1.2.5.1. 负荷计算

1. 空调系统夏季冷负荷应包括下列内容：

• 数据中心内设备的散热；
• 建筑围护结构得热；
• 通过外窗进入的太阳辐射热；
• 人体散热；
• 照明装置散热；
• 新风负荷；
• 伴随各种散湿过程产生的潜热。

2. 空调系统湿负荷应包括下列内容：

• 人体散湿；
• 新风湿负荷；
• 渗漏空气湿负荷；
• 围护结构散湿。

1.2.5.2. 系统设计&设备选择

1. 采用冷冻水空调系统的A级数据中心宜设置蓄冷设施，蓄冷时间应满足电子信息设备的运行要求； 控制系统、末端冷冻水泵、空调末端风机应由不间断电源系统供电；冷冻水供回水管路宜采用环形管网或双供双回方式。当水源不能可靠保证数据中心运行需要时，A级数据中心也可采用两种冷源供应方式。
2. 主机房应维持正压。主机房与其它房间、走廊的压差不宜小于5 Pa，与室外静压差不宜小于10 Pa。
3. 空调系统的新风量应取下列二项中的最大值：
   • 按工作人员计算，每人40m3/h；
   • 维持室内正压所需风量。
4. 大型数据中心宜采用水冷冷水机组空调系统，也可采用风冷冷水机组空调系统；采用水冷冷水机组的空调系统，冬季可利用室外冷却塔作为冷源；采用风冷冷水机组的空调系统，设计时应采用自然冷却技术。
5. 空调系统无备份设备时，单台空调制冷设备的制冷能力应留有15%～20%的余量。
6. 蓄冷设施有两个作用：1、在两路电源切换时，冷水机组需重新启动，此时空调冷源由蓄冷装置提供；2、供电中断时，电子信息设备由不间断电源系统设备供电，此时空调冷源也由蓄冷装置提供。因此，蓄冷装置供应冷量的时间宜与不间断电源设备的供电时间一致。蓄冷装置提供的冷量包括蓄冷罐和相关管道内的蓄冷量及主机房内的蓄冷量。

1.2.5.3. 数据中心空调制冷量计算方式

数据中心空调制冷量计算方式有两种方式：

• 功率及面积估算法
• 子系统累加法
• 面积法

1. 功率及面积估算法

数据中心主要的热负荷来源于设备的发热量和空间结构的热负荷。因此，在很多信息不明确的情况下，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散热负荷等，可以根据经验，基于机房设备功耗和机房面积，来估算机房空调制冷容量和配置。

   Qt=Q1+Q2# Qt总制冷量（kw）；# Q1室内设备热负荷（=设备功率*0.8）# Q2机房环境热负荷（=0.12~0.18kw/m2*机房面积）,南方地区可选0.18，北方地区通常选择0.12.# 假设单台空调制冷量是Qs，则机房空调数量为：n=Qt/Qs# A级机房n+m台，B级机房n+1台。

机房面积计算方式详见上文数据中心面积计算方式。

2. 子系统累加法

机房热负荷 = 设备热负荷 + 机房照明热负荷 + 建筑维护结构热负荷 + 人员的散热负荷 + 新风热负荷 。

   Qt=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5# 1.设备热负荷Q1=P*n1*n2*n3P：机房内设备总功耗；n1:同时使用系数；n2：利用系数；n3：负荷工作系数;通常n1、n2、n3取0.6~0.8之间，考虑制冷量的冗余，通常n1*n2*n3=0.8。# 2.机房照明热负荷Q2=C*SC：照明功率，一般为20w/m2；S：机房面积。# 3.建筑维护结构热负荷Q3=K*SK：建筑维护结构热负荷系数，一般为50w/m2，具体得查表；S：机房面积。# 4.人员的散热负荷Q4=P*NP：人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热和潜热之和，在室温为21和24度时均为130w/人；N：机房常有人员数量。# 新风热负荷新风热负荷计算比较复杂，以空调设计余量来平衡，不另外计算。

3. 面积法

机房热负荷 = 机房面积*经验值

   Qt=S*QS：机房面积Q：单位面积功耗经验值，数据中心一般为 `600-800W/m2`

1.2.6. 电气

1.2.6.1. 供配电

遵循标准：

1. 《供配电系统设计规范》GB50052
2. 下表：
   
   
   **内容包含：**配变电系统、不间断电源系统、备用电源系统

• 配变电系统：变压器、高压配电柜、低压配电柜
• 不间断电源系统：不间断电源、输入配电柜、输出配电柜、蓄电池组
• 备用电源系统：柴油发电机
  
  传送门：https://zhuanlan.zhihu.com/p/61850820

1. 确定不间断电源的基本容量时应留有余量：

   E1>=1.2PE:不间断电源系统的基本容量（kW/kVA）P:电子信息设备的计算负荷（kW/kVA）

UPS运行在60%~70%能效最高，一般UPS选型时，UPS总容量为：

   E>=E1/0.7

2. 采用不间断电源供电的空调系统和电子信息设备不应由同一组不间断电源系统供电。
3. A级数据中心应由双重电源供电，并应设置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组，也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。
4. B级数据中心宜由双重电源供电，当只有一路电源时，应设置柴油发电机组作为备用电源。
5. 柴油发电机，A级数据中心应连续和不限时运行，B级数据中心可按限时500h运行功率选择。
6. 同城灾备数据中心与主用数据中心的供电电源不应来自同一个城市变电站。
7. 容错配置的配变电系统、不间断电源系统等，应分别布置在不同的物理隔间内。

1.2.6.2. 其他

照明、静电防护、防雷与接地、电磁屏蔽等不多赘述。

1.2.6.3. 机房总用电量

   Et=E1+E2+E3+E4# Et：机房总耗电量；# E1：UPS耗电量；# E2：空调耗电量=空调制冷量/2.5；# E3：照明耗电量，E3=P*S,P：每平米耗电量，一般为20W，S机房面积；# E4：其他耗电量，其他设备耗电量，可以不计，在机房冗余量时多加点量。E=Et*(1+25%)一般考虑25%冗余量。

1.2.7. 网络与综合布线系统

遵循标准： 《综合布线系统工程设计规范》GB50311
名词解释：

• 屏蔽线&非屏蔽线

名词	屏蔽层	是否抗干扰	传输速度	直径大小	价格
屏蔽线	有	抗干扰	快	大	高
非屏蔽线	无	不抗干扰	慢	小	低

1. 缆线采用线槽或桥架敷设时，线槽或桥架的高度不宜大于150mm；
2. 当线槽或桥架敷设在主机房天花板下方时，线槽和桥架的顶部距离天花板或其他障碍物不宜小于300mm。

1.2.8. 智能化系统

智能化系统：
包含总控中心、环境和设备监控系统、安全防范系统、火灾自动报警系统、数据中心基础设施管理系统等。
国家标准：

• 《智能建筑设计标准》GB50314
• 《安全防范工程技术规范》GB50348
• 《火灾自动报警系统设计规范》GB50116
• 《视频显示系统工程技术规范》 GB50464

1.2.9. 给水排水

1. 采用水冷冷水机组的冷源系统应设置冷却水补水储存装置，储存时间不应低于当地应急水车抵达现场的时间。当不能确定应急水车抵达现场的时间时，A级数据中心可按12小时储水。
2. 数据中心内的给水排水管道应采取防渗漏和防结露措施。

1.2.10. 消防与安全

不赘述。

1.3. 第三方测试验收

根据中华人民共和国国家标准GB/T2887-2011规定，计算机场地(机房)峻工后应进行验收，未通过国家认可的质量验收单位验收的计算机场地（机房）不得投入使用。

第三方测试机构提供何种服务：

• 在设计阶段，第三方测试机构机构基于招标方提供的机房建设标准及设计要求，对设计图纸以及文件进行审核验证，确保数据中心建设的合理性与可行性。

• 在建设施工阶段，第三方测试机构将基于前期审核确定的设计方案对设备安装调试、项目现场进行督导、进程跟踪，及时发现问题和隐患，提出整改建议，确认整改情况，确保施工工艺的质量及实际施工与设计方案保持一致。

• 施工完成后，第三方测试机构将制订一套完整的验证测试方案，逐一进行单设备/单系统的验证测试、数据中心风火水电消防等所有相关系统参与的满负载验证测试、不同场景下的故障模拟测试等。

第三方测试机构会根据测试数据分析测试结果，就验证测试发现的问题提出整改意见与建议，在各方整改完成后再对不合格项进行复检，待复检完毕且合格后正式出具验收报告，至此，一个完整的第三方测试验证正式竣工。

总结：第三方测试机构提供设计验证、图纸审核、设备厂验、工程查验、单设备测试、单系统测试、联合测试、运维验证、假负载模拟测试等服务。