數據中心工程給排水設計特點-建筑電氣2009

數 據 中 心 工 程 給 排 水 設 計 特 點
李鴻奎 馮旭東 (華東建筑設計研究院有限公司，上海市 200002)
Water Supply& Drainage Design Characteristics for Data Centers
Li Hongkui Feng Xudong(East China Architectural Design&Research Co．，Ltd．，Shanghai 200002，China)
Abstract The design of data centers consists of 近幾年參加了幾個數據 中心和類似工程的設計 ．感
design work by such specialities as architecture， 受頗多。下面就數據 中心的給排水設計理念 ．對相
structure，electricity，air conditioning，water supply &
關設計標準的理解 ，數據中心消防系統(tǒng)給排水設計
drainage， which is a system engineering needing
的特點談談筆者的見解 ，以期能對數據 中心電氣設
cooperation and coordination among individual
計人員的設計配合提供幫助。
specialities due to the particularity and complexity in
design of data centers．Cognition and understanding of 1 對數據中心設計理念和設計標準的認識
both international and Chinese standards for water
數據中心是為電子信息設備提供運行環(huán)境的場
supply & drainage system in data centers are
presented， and the relevant design concepts are 所 ．可以是一幢建筑物或建筑物的一部分 ．包括主機
explained，thus aiming to help the electric designer for 房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)等。
data centers． 其中，主機房是用于電子信息處理、存儲 、交換
Key words Data center Water supply& drainage 和傳輸設備的安裝和運行的建筑空間．包括服務器機
Fire control system Standard Design concept 房、網絡機房、存儲機房等功能區(qū)域：輔助區(qū)是用于
電子信息設備和軟件的安裝、調試、維護、運行監(jiān)控
摘 要 數據 中心設計包括建筑、結構、電氣、 和管理的場所 。包括進線間、測試機房 、監(jiān)控中心、
空調、給排水等各專業(yè)設計，是一項系統(tǒng)工程 ，由于 備件庫 、打印室 、維修室等 ：支持區(qū)是支持并保障
數據中心設計的特殊性和復雜性．特別強調各相關專 完成信息處理過程和必要的技術作業(yè)的場所．包括
業(yè)之間的協(xié)調配合 介紹對數據中心給排水專業(yè)國內 變配 電室 、柴油發(fā)電機房、不間斷電源系統(tǒng)室 、電
外相關設計標準的認識和理解．詮釋相關設計理念 ， 池室 、空調機房 、動力站房 、消防設施用房、消防
希望能對數據 中心電氣設計人員有所幫助 和安 防控制室等 ：行政管理區(qū)是用于日常行政管理
關鍵詞 數據 中心 給排水 消防系統(tǒng) 標準 及客戶對托管設備進行管理的場所
設計理念 數據中心機房劃分為 A、B、C三級。除建筑物
本身 (包括其結構 )需要達到數據中心的等級要求
隨著電子信息技術的快速發(fā)展 ．數據中心的建 外 ．機電設備所有專業(yè) (電氣 、暖通 、給排水)所
設 13新月異 ．在數據 中心設計 中，符合其 “安全 、 設計的各系統(tǒng)也需與數據中心的等級要求相符。
可靠 、穩(wěn)定”的基本要求是至關重要的。為保證數 為適應數據中心快速發(fā)展的需要，國家標準 《電
據 中心工程的整體設計質量 ，避免專業(yè)配合脫節(jié) 、 子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》 (GB 50174—2008)于
設計不合理等問題．給排水專業(yè)需要與各相關專業(yè) 2009年 6月 1 13正式實施 在此之前我們的設計基本
密切配合 ．統(tǒng)籌設計 數據中心給排水專業(yè)設計與 依據甲方的設計任務書和已經廢止的 《計算機機房設
電氣專業(yè)的配合 內容包括 ：提出消防泵 、給水泵 的 計規(guī)范》 (GB 50174—93)，并借鑒美國標準 《數據
臺數 、裝機容量和供電要求 ；閥門的 自動控制 ；空 中心電信基礎設施標準》 (ANSI／TIA一942—2005，
調機組 的變頻控制 ：設備的故障報警等等。筆者最 以下簡稱 TIA一942)。
數據中心工程給排水設計特點(李鴻奎 馮旭東建 蓰電乞。
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2口口9年第1 2期I ELECTRICITY
2 數據中心給排水系統(tǒng)特點 漏能及時排除空調凝結水和給水管可能的漏水。由
于機房區(qū)域結構負荷較大以及結構抗震等級的提高，
2．1 相關設計依據
般機房區(qū)域樓板厚度為250 mm，為避免橫管排水
一
數據中心內有大量信息設備和輔助其安全運行的 敷設在下層機房的頂部，可考慮設置側向地漏埋設
電氣、動力設備、精密空調設備以及各支持系統(tǒng)的電 在結構板內．直接接入排水立管，在機房精密空調
線電纜．對水尤為敏感．水漬損失會影響整個系統(tǒng)的 設備的四周設置50 mm x 80 mm (高)C20混凝土擋
正常運行 TIA一942第 5．3．8“水滲透”中明確規(guī) 水坎，并對擋水坎做防水處理。給水管和排水管采取
定： “當有水浸入危險存在時，必須提供一種排水的方 保溫隔熱措施．接縫處確保嚴密，嚴禁結露現(xiàn)象出現(xiàn)，
法 (如一個地面排水溝)，此外，每 100 1TIz(1 000ft ) 并在可能產生水的地方 (精密空調四周)采用漏水報
應該提供一種或多種排水方法 任何通過房間的水和 警系統(tǒng) 給排水管道宜采用金屬管材，以免熱、冷伸
排水管應該被設置在遠離設備的位置 ，而不是直接在
縮和碰撞引起的管道斷裂產生的水漬殃及機房的正
設備的上方 ”
常運行。
第G6．19“排水管”中規(guī)定： “計算機房內的 TIA一942 G4“建筑和結構要求”．以及國內一
地面排水管．用來收集和排出一次預先執(zhí)行釋放的噴 系列相關規(guī)定明確指出：重要的數據中心抗災 、抗
淋水。地面排水管應該接受從計算機房空調裝置來的 洪能力必須達到 100年一遇 我們在設計雨水系統(tǒng)
冷凝徘水和加濕溢流水 ” 時．其排水能力為排水系統(tǒng) +溢流排水系統(tǒng)總能力
國內某重要銀行機構制定的 “銀行計算機機房規(guī) 大于等于設計重現(xiàn)期為 100年、5分鐘降雨歷時的雨
范化指引”中對機房安全防護技術要求均有明確規(guī) 水流量．加強屋頂雨水排水順暢措施 ．如采用結構
定，其中對機房防水要求尤為強調 ，部分要求如下： 找坡 、放大坡度 ．并充分滿足機房區(qū)域排水和避免
各類機房嚴禁無關給排水管道穿過： 管道穿越的要求
a．
b．B類機房不得安裝暖氣裝置： 就上海地區(qū)而言，以 3 500 nl2屋頂為例：按
C． 機房內原則上不使用．不布置用水設備或通 100年，暴雨強度為8．88 1，(s．100 m )計算，其
水管道： 一 如考慮重力排水系統(tǒng) ．每個 87型雨水斗承擔匯
．
d． 位于用水設備下層的計算機機房應在吊頂上 水面積為 150～180 nl 左右 ．每個雨水斗需設單獨雨
設防水層．并設漏水傳感器及排水措施 水排水立管．就要設立管二十多根．只能考慮敷設在
《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》12．1．2條規(guī)定： 建筑 (建筑外排水)玻璃幕墻空腔內，才能滿足排水
“電子信息系統(tǒng)機房內安裝有自動噴水滅火系統(tǒng)、空 管不穿越機房的要求：其二．設置虹吸壓力雨水排水
調機和加濕器的房間．地面應設置擋水和排水設施 ” 系統(tǒng) ．考慮將虹吸雨水斗及懸吊管設置在計算機房以
2．2 給排水系統(tǒng)設置 外的公共走道和輔助用房的上方．大大減少雨水斗和
綜合上述設計要求．筆者認為在數據中心設計 排水立管的設置．雨水排水立管設置在機房區(qū)域輔助
中，給水系統(tǒng) (除極少部分，如衛(wèi)生間用水 、各機房 房間、電梯間或衛(wèi)生間內垂直管道井內
區(qū)域內精密空調需要的加濕用水需要外)一般布置在
3 數據中心消防系統(tǒng)設計特點
遠離機房的區(qū)域 ，給水管盡可能避免在機房內部穿
越，減少橫向干管的敷設，減少漏水的展開面。數據 3．1 火災誘發(fā)因素和火災類型
中心機房內的精密空調機房一般布置在每個樓層的同 數據中心機房中有大量的信息設備和支持它正常
一 方位．給水方式采用上行下給式．將給水橫干管敷 運行的電力供應系統(tǒng)設備 (高低壓配電柜 、UPS電
設在屋面層上。由上往下接人各給水立管．盡可能布 池、柴油發(fā)電機及大量供電線路或者其他傳輸線路)。
置在空調加濕用水點附近 這樣在滿足精密空調加濕 數據中心用電負荷的增大容易造成過負荷從而引發(fā)火
給水管設置要求的同時也大大減少了給水管可能會產 災。數據中心里一些存儲介質，如紙張、磁盤、磁帶
生的漏水對機房的影響 在加濕給水點的附近設置地 也是構成火災隱患的重要因素。據統(tǒng)計 ，機房火災中
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64432％ 由供配電系統(tǒng)引發(fā)，18％ 由機房所在建筑內的 輸送管道滅火劑以液體形式單 向流動 ．流動阻力較
其他電氣設備引發(fā) ，其 中包括電梯 、空調 、加熱設 大，無法進行長距離管網輸送。在 目前的2．5MPa系
備、照明系統(tǒng)等．10％直接由機房內移動通信設備內 統(tǒng)中直線輸送距離不大于35m．4．2MPa系統(tǒng)中直線
部的線路引發(fā) 輸送距離不大于 45 m。如果考慮在大型機房中設置多
應該可以判斷數據中心火災為電氣火災．其火災 個七氟丙烷氣鋼瓶問 (見下圖)，由多方向氣源對機
隱患的特點是分布性 、持續(xù)性和隱蔽性 數據中心一 房進行滅火 ．來縮短氣體輸送距離 ．除需要設置諸多
旦發(fā)生火災 ．不但會對設備造成直接破壞而中斷運 鋼瓶問，增大占地面積、增大設備投資 、維護成本

在《建筑電氣》雜志2009年的相關文章中，探討了數據中心工程中的給排水設計特點。該專題分析了以下幾個核心要點： 1. 高標準的可靠性與穩(wěn)定性：由于數據中心對運行環(huán)境有著極高的要求，特別是對于溫度、濕度和潔凈度控制，因此其給排水系統(tǒng)必須確保不間斷且低故障率，例如采用冗余配置、高品質管材以及高效的水處理設備。 2. 節(jié)能環(huán)保：考慮到數據中心的能耗較大，給排水設計需注重水資源的有效利用和回收，如雨水收集系統(tǒng)用于冷卻塔補水，廢水經過處理后可用于灌溉或再利用，從而降低整體運營成本并減少對環(huán)境的影響。 3. 嚴格的監(jiān)控與管理：為了保證數據中心內部環(huán)境質量，給排水系統(tǒng)的監(jiān)控設施應具備實時數據采集和遠程調控功能，以快速響應異常情況并及時進行維護保養(yǎng)。 4. 災備與應急措施：考慮到數據中心面臨電力中斷等風險，給排水系統(tǒng)的應急預案也至關重要，如設置備用電源驅動的水泵、配備防淹措施以及配備獨立的緊急排水通道等。 綜上所述，數據中心工程的給排水設計不僅要滿足高標準的專業(yè)需求，還要兼顧節(jié)能降耗、環(huán)?？沙掷m(xù)和安全可靠的多重目標。