魏煒

【摘 要】智能建筑已成為未來建筑發(fā)展的一大趨勢，智能建筑的心臟—機房的應(yīng)用也越來越廣泛，對機房設(shè)計的要求也越來越高。高可用、低能耗也是新時代機房設(shè)計的重要標(biāo)簽，本文就機房設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀展開探討，并提出了可行的節(jié)能措施及建議。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；數(shù)據(jù)中心；節(jié)能

0.引言

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，機房建設(shè)日新月異，現(xiàn)代建筑智能化不斷普及。作為國家經(jīng)濟建設(shè)重要組成部分，我國機房建設(shè)在取得快速發(fā)展的同時，現(xiàn)代機房建設(shè)的規(guī)范設(shè)計以及環(huán)保節(jié)能成為行業(yè)上下共同關(guān)心的問題。國家相關(guān)部門不斷研究推出新的適用法律法規(guī)、行業(yè)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)范現(xiàn)代機房的建設(shè)工作，加強對機房建設(shè)的技術(shù)要求以及環(huán)保監(jiān)測，以加大行業(yè)監(jiān)督和引導(dǎo)機房建設(shè)的良性發(fā)展。

1.我國現(xiàn)階段機房建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國機房建設(shè)基本上可以滿足現(xiàn)階段的市場需求，但是由于機房建設(shè)是一門的綜合性、交叉性非常強的行業(yè)，涉及了裝飾裝修、機房屏蔽、電氣及照明、防雷接地、空調(diào)、新風(fēng)換氣、UPS及發(fā)電機接入、機房安防系統(tǒng)（監(jiān)控、報警、門禁等）；動力環(huán)境監(jiān)控、綜合布線、KVM管理、火災(zāi)報警、氣體滅火等諸多領(lǐng)域，運用到的技術(shù)也比較全面和多樣化?，F(xiàn)代機房建設(shè)在滿足計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全可靠正常運行的同時，也必須嚴(yán)格按照國家各項有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進行設(shè)計。

然而從實用先進、安全可靠以及環(huán)保節(jié)能方面來看，我國機房建設(shè)領(lǐng)域依然存在很多不足。結(jié)合對現(xiàn)階段我國機房建設(shè)的發(fā)展情況以及多年的工作經(jīng)驗綜合分析，存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1標(biāo)準(zhǔn)化不夠

雖然，國家出臺了很多相關(guān)的機房設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但由于行業(yè)特殊性以及區(qū)域性的條件差異，標(biāo)準(zhǔn)化在現(xiàn)階段來說存在著一定的困難。在機房建設(shè)應(yīng)用和改革初期，在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面一直沒有嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，長期以來缺乏監(jiān)督，企業(yè)也缺少設(shè)計改革的興趣。如今，由于業(yè)內(nèi)競爭增加，以及機房建設(shè)的安全隱患等因素，很多企業(yè)已逐漸認(rèn)識到，必須根據(jù)機房建設(shè)的基本條件，按照國家標(biāo)準(zhǔn)去進行設(shè)計和投用，才能提高機房的適用性和實用性。

目前，國家關(guān)于計算機機房建設(shè)最新的國家級標(biāo)準(zhǔn)是（GB50174-2008）《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》。最新的國際標(biāo)準(zhǔn)是（ANSI/TIA-942-2005）《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》，上述是現(xiàn)今計算機機房設(shè)計和建設(shè)的主要依據(jù)。

1.2先進性不夠

機房設(shè)計是一項技術(shù)性非常特殊的行業(yè)，設(shè)計技術(shù)的質(zhì)量直接影響著整個工程的價值體現(xiàn)采用先。目前沿用的技術(shù)大部分都是比較傳統(tǒng)和保守的技術(shù)，設(shè)備也相對落后。研發(fā)新的技術(shù)、新的工藝以及更好的設(shè)備是提高機房建設(shè)先進性的關(guān)鍵條件，在工程項目中盡可能采用先進的技術(shù)、設(shè)備和材料，例如盡量選用難燃、抗水、抗裂的保溫材料，UPS選型上盡量選用雙變換式、IGBT技術(shù)、高頻機等高效可靠的UPS主機，使用的機房設(shè)備盡量采用高密度機柜和刀片服務(wù)器來提高使用效率等手段來提高機房的整體運作質(zhì)量，在盡量少的支配下得到更加大的運作效果。

滿足當(dāng)前機房業(yè)務(wù)需求，促進未來發(fā)展，使整個系統(tǒng)不斷升級，是目前機房建設(shè)發(fā)展的一大趨勢。

1.3可靠性不夠

所謂可靠性是指為了保持通信系統(tǒng)中服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的正常運行，機房必須有可靠的電力保障、可靠的環(huán)境保障。電力是機房的動力，所以必須保障電力的正常供給。除了市電供應(yīng)外，建議機房的電力必須經(jīng)UPS供出，這樣電池電力在停電情況下持續(xù)一定時間的供電。同時根據(jù)系統(tǒng)的使用可靠性等級選用”N+1”冗余，甚至“2N”雙系統(tǒng)的配電系統(tǒng)。

另外為了系統(tǒng)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，對大樓及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備室電源采取三級防護。大樓配電室加裝并聯(lián)三相箱電，作為電源的一級保護，重要機房的平層配電箱加裝并聯(lián)三相模塊，作為電源的二級保護。機房內(nèi)配電箱加裝并聯(lián)三相模塊，作為電源的三級保護。電源插座采用并聯(lián)模塊式防雷插座。為了保護UPS，其輸出端加裝并聯(lián)單相電源。

另外，機房環(huán)境必須滿足計算機設(shè)備對溫度、濕度和空氣潔凈度，供電電源的質(zhì)量（電壓、頻率和穩(wěn)定性等），接地地線、電磁場、防靜電和振動等項的技術(shù)要求。

1.4安全性不夠

機房設(shè)計的安全性是指網(wǎng)絡(luò)機房設(shè)計上要做好防雷防火防盜等措施，這些措施包括采用阻燃材料、防靜電材料，進行專業(yè)的防雷設(shè)計等。機房除了應(yīng)選在洪水、雷暴少的區(qū)域建立，還需建立一個完善的防雷系統(tǒng)，包括外部防雷、內(nèi)部防雷以及電涌保護三方面內(nèi)容。外部防雷裝置（按閃器、引下線和接地裝置）須承接50%以上的雷電流人泄大地；內(nèi)部防雷必須采用等電位連結(jié)、屏蔽、防閃絡(luò)技術(shù)和裝置，阻塞雷電波沿金屬導(dǎo)線和空間電磁場入侵；電涌保護是用于限制存在于某兩物體之間的沖擊過電壓的一種設(shè)備，除具有防雷功能外，還有抑制過電壓的作用。消防系統(tǒng)不夠完善也是影響機房設(shè)計安全性的關(guān)鍵，可分為氣體自動滅火系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)。對于有管網(wǎng)系統(tǒng)必須規(guī)劃、建設(shè)鋼瓶間、消防控制間和管道，從而達到全方位報警、分區(qū)滅火，最大限度地提高對火災(zāi)的防范能力。

1.5節(jié)能環(huán)保不夠

節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)代科技發(fā)展的又一熱門課題，在機房設(shè)計時，也必須考慮到節(jié)能環(huán)保，設(shè)計時將盡量選用對環(huán)境安全環(huán)保的材料，優(yōu)化機房建設(shè)的資源可循環(huán)性，減少浪費。下面針對節(jié)能環(huán)保這一課題，提出一些可行措施：

2.現(xiàn)代機房建設(shè)的節(jié)能環(huán)保措施

2.1合理確定機房等級，合理選址，關(guān)注系統(tǒng)配置要求

不同機房的等級，其系統(tǒng)要求、耗能也不一樣。在進行機房設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合機房的使用性質(zhì)、管理要求及其在經(jīng)濟和社會中的重要性，嚴(yán)格按照根據(jù)國家規(guī)范的電子信息系統(tǒng)機房等級標(biāo)準(zhǔn)確定其所屬級別。級別高的機房，系統(tǒng)冗余較高，相對來說，其投資和能耗也較高。在滿足系統(tǒng)可靠性的前提下，合理確定機房等級和系統(tǒng)配置，可以降低投資，減少能源消耗。

我們不能奢求所有的數(shù)據(jù)中心都能健在高原荒漠地帶，但我們可以盡量選擇在電價相對較低、常年氣溫偏低、網(wǎng)絡(luò)資源豐富、可充分利用外部空氣制冷的場所建立數(shù)據(jù)中心。

2.2充分利用自然條件，合理選擇空調(diào)節(jié)能方案

空調(diào)設(shè)計應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化冷熱通道布局，選擇不同的節(jié)能措施：

A、大型機房宜采用水冷冷水機組空調(diào)系統(tǒng)。

B、北方地區(qū)采用水冷冷水機組的機房，冬季可利用室外冷卻塔作為冷源，通過熱交換器對空調(diào)冷凍水進行降溫。

C、空調(diào)系統(tǒng)可采用電制冷與外部自然冷卻相結(jié)合的方式。

D、精確送風(fēng)、縮短回風(fēng)距離。刀片服務(wù)器等高密度機柜系統(tǒng)可采用緊靠熱源的行級制冷、冷通道或熱通道封閉的解決方案。

調(diào)查資料表明，電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的用電量約占機房總用電量的20%～50%，因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施是機房節(jié)能設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。

2.3合理布置制冷方式、機柜機架的布置，提高設(shè)備散熱效率

現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)據(jù)機房采用高架地板下送風(fēng)方式，這時如采用上走線可比采用地板下走線可降低20%以上的水泵和風(fēng)機的能耗，因為這樣即可以減少送風(fēng)的阻礙，也可以減少冷風(fēng)的泄露和與熱風(fēng)的混合。

當(dāng)機柜內(nèi)或機架上的設(shè)備為前進風(fēng)、后出風(fēng)方式冷卻時，機柜或機架的布置宜采用面對面、背對背方式。對于前進風(fēng)、后出風(fēng)方式冷卻的電子信息設(shè)備，要求設(shè)備的前面為冷區(qū)，后面為熱區(qū)，這樣有利于設(shè)備散熱和節(jié)能，機柜或機架面對面布置形成冷風(fēng)通道，背對背布置形成熱風(fēng)通道。這樣便于冷熱系統(tǒng)循環(huán)，避免冷熱氣流混合。如果采用其它的布置方式，有可能造成氣流短路，不利于設(shè)備散熱，這樣既浪費了能源，散熱效果也不理想。

2.4采用綠色節(jié)能的電源技術(shù)、提高電源效率

采用高頻整流技術(shù)的UPS，可以使網(wǎng)側(cè)的UPS功率因素接近為1，基本可以達到0.99以上的輸入功率，只要載波頻率足夠高，完全可以實現(xiàn)輸入正弦化。

如用戶仍采用的是工頻機，則可采用多相整流器技術(shù)，現(xiàn)在常見的12脈波整流器可將輸入功率提高到0.92。而常見的6脈沖整流器輸入功率只有0.8左右，諧波電流30%之大。

另外在傳統(tǒng)UPS三相SCR全控整流器外輸入側(cè)增加濾波器，也可使輸入功率提高到0.9，諧波THD<5%。

隨著技術(shù)的發(fā)展和成熟，為了節(jié)能減排，應(yīng)盡量采用高頻機取代工頻機，畢竟UPS的耗電量也能占到整個機房總用電量的10%～30%之多。

2.5慎重設(shè)置機房外窗，盡量減少能量損耗

根據(jù)等級電子信息系統(tǒng)要求，A級和B級的主機房不宜設(shè)置外窗。當(dāng)主機房設(shè)有外窗時，應(yīng)采用雙層隔熱固定窗，并應(yīng)有良好的氣密性。A級或B級電子信息系統(tǒng)機房中的服務(wù)器機房、網(wǎng)絡(luò)機房、存儲機房等日常無人工作的區(qū)域不宜設(shè)置外窗，從節(jié)能的角度來講，不設(shè)置外窗可以避免通過外窗進入的太陽輻射熱及避免通過外窗將機房內(nèi)的冷量散失，從而減少空調(diào)消耗量，達到節(jié)能的目的。

2.6分區(qū)分組控制燈具，優(yōu)化照明節(jié)能設(shè)計

主機房和輔助區(qū)內(nèi)的照明光源應(yīng)根據(jù)用途需要科學(xué)分區(qū)分組，盡量采用高效節(jié)能的LED燈、熒光燈，其鎮(zhèn)流器的諧波限值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值》GB17625.1的規(guī)定。在機房設(shè)計時必須優(yōu)化照明結(jié)構(gòu)，采用最先進的節(jié)能技術(shù)，對于大面積照明場所及平時無人職守的房間，在平時不需照明時可以關(guān)掉部分光源，達到節(jié)約電能的目的。同時隨著科技的進步，LED節(jié)能燈的性價比正在逐步提高，采用有色LED等，不僅節(jié)約資源，外觀效果也是很酷的。

3.結(jié)束語

PUE值是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的重要指標(biāo)（數(shù)據(jù)中心所有能耗除以IT負(fù)責(zé)的能耗），通常我國大多數(shù)機房的PUE值大約在2-3左右，而國外一些發(fā)達國家的數(shù)據(jù)中心甚至能達到1.3以下，GOOGLE公司的數(shù)據(jù)中心年均值可達到1.21。因此我們在設(shè)計機房，進行機房建設(shè)時，不僅要遵照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，也要參考國外一些先進技術(shù)，根據(jù)實際需要做好機房設(shè)計，加大環(huán)保的投入和力度，節(jié)約資源，愛護環(huán)境，為建設(shè)高效率低耗能的機房為目標(biāo)，為實現(xiàn)我國的綠色可持續(xù)發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻。