林順福

(福建省建筑設(shè)計研究院 福建福州 350001)

數(shù)字福建云計算中心建筑設(shè)計與總平布局
——社會和企業(yè)云

林順福

(福建省建筑設(shè)計研究院 福建福州 350001)

基于數(shù)據(jù)中心的發(fā)展過程及數(shù)據(jù)中心的組成部分，文章詳細闡述了數(shù)字福建云計算中心(社會和企業(yè)云)設(shè)計實例：總平面借鑒福建土樓防御式平面布局和隔震層結(jié)構(gòu)方式保證數(shù)據(jù)中心的物理可靠性；建筑平面采用高效的模塊化機房布局；通過加強機房區(qū)和非機房區(qū)的保溫處理并使用環(huán)保埃特板外立面材料達到環(huán)保、節(jié)能效果。

安全可靠；微模塊數(shù)據(jù)中心

1 數(shù)據(jù)中心的發(fā)展過程

在計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)誕生后不久，數(shù)據(jù)中心也隨之產(chǎn)生。當今的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，與早期的數(shù)據(jù)中心不可同日而語。數(shù)據(jù)中心的發(fā)展不是一兩天完成的，它是一個漫長的發(fā)展歷程。

數(shù)據(jù)機房：20世紀80年代，微機市場一片繁榮，大量計算機被部署到世界各個角落，但很少有人關(guān)心過計算機的運維要求。然而，隨著IT運維變得越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象越來越普遍，所有公司開始意識到需要控制IT資源。微機開始在過去的機房中尋找它們的位置，使用廉價的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，加上標準的網(wǎng)絡(luò)布線，人們開始采用分層設(shè)計，將服務(wù)器單獨放在公司的一間特殊的房間中，于是就使用“數(shù)據(jù)機房”一詞表示特殊設(shè)計過的機房。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心：2007年，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計、建造和運維已經(jīng)形成了規(guī)范的規(guī)程，如電信行業(yè)協(xié)會(TIA)等專業(yè)機構(gòu)推出了被行業(yè)認可的設(shè)計標準。同時，數(shù)據(jù)中心的一些運行指標也被開發(fā)出來，用于評估中斷對業(yè)務(wù)的影響。目前，仍然有大量的操作規(guī)程正在開發(fā)，同時綠色、節(jié)能、環(huán)保的數(shù)據(jù)中心也開始受到大家的廣泛關(guān)注。

模塊化數(shù)據(jù)中心：隨著IT需求量和運營模式的發(fā)展，出現(xiàn)了新一代的數(shù)據(jù)中心模式，使得機柜、制冷、配電等更高層次的集成，以模塊化方式按需建設(shè)，彈性擴容，形成了微模塊的數(shù)據(jù)中心。

2 數(shù)據(jù)中心的組成部分

數(shù)據(jù)中心是以建筑空間為集中放置電子信息設(shè)備提供運行環(huán)境的場所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)等[1]。建筑平面圍繞基本機房模塊單元進行空間布局，并滿足數(shù)據(jù)中心機房的工藝要求。

主機房: 主要用于數(shù)據(jù)處理設(shè)備安裝和運行的建筑空間，包括服務(wù)器機房、網(wǎng)絡(luò)機房、存儲機房等功能區(qū)域。

支持區(qū)：包括變配電室、柴油發(fā)電機房、不間斷電源系統(tǒng)室、電池室、空調(diào)機房、動力站房、消防設(shè)施用房等，為主機房、輔助區(qū)提供動力支持和安全保障的區(qū)域。

輔助區(qū)：包括進線間、測試機房、總控中心、消防和安防控制室拆包區(qū)、備件庫、打印室、維修室等區(qū)域。用于電子信息設(shè)備和軟件的安裝、調(diào)試、維護、運行監(jiān)控和管理的場所。

行政辦公區(qū)：用于日常行政管理及客戶對托管設(shè)備進行管理的場所，包括工作人員辦公室、門廳、值班室、盥洗室、更衣間和用戶工作室等。

3 數(shù)字福建云計算中心(社會和企業(yè)云)設(shè)計

3.1 項目區(qū)位及概況

項目位于福建省長樂市文武砂水庫，周邊有規(guī)劃中的下沙度假基地、海峽高爾夫球場、外文武高端旅游基地和會議中心，南陽山、董奉山等生態(tài)人文資源，區(qū)位條件優(yōu)越。兩港公路穿腹而過，距長樂國際機場8km，松下碼頭20km，另有規(guī)劃中的上島高速鐵路、沿海高速客貨專線、京臺高鐵機場連接線等鐵路穿境，交通便利?；乇泵婢嚯x省道201線約270m，南面是建設(shè)中信息產(chǎn)業(yè)樓，日后容易發(fā)揮信息產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢。西面為已建東湖路，東面為四站村及空地。場地現(xiàn)狀為空地，原為四站村魚塘養(yǎng)殖池，近兩年由東湖湖底吹砂回填。場地平坦開闊，有少量蘆葦植被。

項目總建筑面積39 237.9m2。地上建筑面積37 517.7m2，地下建筑面積1 720.2m2，占地面積8 841.6m2。項目包含中間的數(shù)據(jù)中心主體建筑，以及兩側(cè)的動力中心。數(shù)據(jù)中心地上5層，地下1層。動力中心4層。一層層高5.1m，二層至四層層高均為4.8m，五層層高為3.9m，總高度23.9m,如圖1所示。

圖1 總平面圖

3.2 建筑設(shè)計理念

數(shù)字福建云計算中心依托和利用當前先進的機房設(shè)計理念和成熟的云計算技術(shù)，打造一個集安全可靠、高效、節(jié)能環(huán)保的云計算中心，構(gòu)建一個包含存儲云、計算云、應(yīng)用云的多層體系計算平臺。使福建省的信息化建設(shè)步入一個管理高效、性能優(yōu)越、可持續(xù)性發(fā)展的新時期。

3.2.1 物理安全可靠

平面布局：該工程借鑒了福建土樓防御式平面布局，采用類蜂窩狀六邊形的平面布局，內(nèi)部設(shè)置庭院空間，六邊形的外墻除了必要的出入口和防排煙窗外均不設(shè)置任何洞口，物理上減少了機房內(nèi)部和外部的聯(lián)通。

結(jié)構(gòu)隔震：該項目總投資巨大，涉及社會經(jīng)濟信息安全，具有較高的社會經(jīng)濟影響力。結(jié)構(gòu)基于技術(shù)先進、經(jīng)濟安全適用的原則，采用隔震技術(shù)。不但可降低上部結(jié)構(gòu)的造價，也可使梁柱截面設(shè)置合理。在地震作用下能明顯減少被保護建筑及其內(nèi)部設(shè)備所受影響，有效保護建筑內(nèi)的設(shè)備及數(shù)據(jù)；能有效降低震后修復(fù)、重建的費用及生命財產(chǎn)的損失。特別是在中、大震作用下，效果顯著。既體現(xiàn)建筑的先進性，又能使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、合理，如圖2所示。

防洪措施：園區(qū)的圍墻設(shè)計為永久性擋板，筑起防洪的第一道防線；通過抬高室內(nèi)地坪標高，比周邊市政道路高出約0.8m；一層均未設(shè)置主要的數(shù)據(jù)機房，保證在極端氣候下做到萬無一失。

機房管理措施：①園區(qū)出入口安排專人值守，控制、鑒別和記錄進入的人員；②需進入機房的來訪人員須經(jīng)過申請和審批流程，通過智能化限制和監(jiān)控其活動范圍；③對機房劃分區(qū)域進行管理，區(qū)域和區(qū)域之間設(shè)置物理隔離裝置，在重要區(qū)域前設(shè)置交付或安裝等過渡區(qū)域；④重要區(qū)域應(yīng)配置電子門禁系統(tǒng)，控制、鑒別和記錄進入的人員。

3.2.2 高效標準模塊化

模塊化是一種處理復(fù)雜系統(tǒng)分解為更好的可管理模塊的方式，當一個系統(tǒng)過于復(fù)雜，為了簡化，可以將其分解為多個模塊，要按照模塊進行管理，復(fù)雜程度就可降低。

機房平面土建布局標準化，六邊形蜂窩狀每一條邊設(shè)置一個標準機房，每個機房的平面輪廓尺寸和層高都一樣，形成一個標準的機房單元，每個機房的機柜布置，電力負荷，空調(diào)設(shè)備配置也是一樣。大大降低了建筑施工與設(shè)備安裝的難度,如圖3所示。

圖3 機房平面圖

機房內(nèi)部布置采用微模塊。微模塊將一定數(shù)量的機柜通過底座和頂板組合在一起，每個模塊內(nèi)部組成一個空間，可提供多個標準機柜，模塊化IDC將IT機柜、空調(diào)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、照明等封閉在一個模塊化箱體內(nèi)。通過冷、熱通道隔離，形成有效氣流組織，滿足IT設(shè)備運行要求，滿足數(shù)據(jù)中心機房環(huán)境相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

數(shù)據(jù)中心引入模塊化技術(shù)，可以大幅提升設(shè)備的使用價值，使得數(shù)據(jù)中心的各個功能模塊具有可擴展、可變更、可移動以及可變換的能力，同時提高了人員的學(xué)習(xí)能力，避免在運維中出錯，可以預(yù)見問題，提高工作效率。

3.2.3 綠色節(jié)能環(huán)保

數(shù)據(jù)中心在當今能源緊缺與能源成本迅猛增漲的情況下必須要追求更低的能源效率(PUE)，提高數(shù)據(jù)中心的利用率，從而為建設(shè)單位構(gòu)建一個高效利用能源和空間的數(shù)據(jù)中心，支持建設(shè)單位獲得可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境。綠色數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必然[2]。

本節(jié)包括上述東方這些有人煙之地區(qū)，再往東便是一無所知了。中國海又名漲海，也有人稱其為占婆海，乃黑色海之一部。實際上中國海也的確如此，一向受強風(fēng)影響，咆哮沸騰，晝夜不停。

數(shù)據(jù)中心保溫性能為節(jié)能降耗的重要技術(shù)考核指標，符合公共建筑節(jié)能設(shè)計標準。由于主機房區(qū)要求常年保持恒溫恒濕的環(huán)境，在主機房區(qū)外墻不設(shè)置外窗，機房區(qū)與非機房區(qū)之間做加強保溫處理，機房區(qū)樓層與非機房區(qū)樓層之間的樓板進行加強保溫處理[3]。

綠化中庭：通過室外綠化可以降低室外溫度，改變室內(nèi)外溫差差異，從而影響建筑內(nèi)外熱交換，同時也可以改善環(huán)境。局部的底層架空更有助于氣流的循環(huán)，將更多的新鮮冷空氣引入到中庭，如圖4所示。

圖4 中庭剖面圖

微模塊本身也是一種節(jié)能，主要從配電、制冷、IT設(shè)備、能效管理及全面系統(tǒng)的節(jié)能服務(wù)器考慮，全方位綠色節(jié)能。高效高壓直流供電，減少轉(zhuǎn)化次數(shù)，降低UPS供電損耗；模塊化數(shù)據(jù)中心精確制冷，避免局部過熱或過冷，與傳統(tǒng)機房相比，可以提高機柜進風(fēng)溫度。

4 總平面布局

該工程整體布局為集中式六邊形布局，地塊中部為調(diào)度指揮中心，外環(huán)六邊形5層數(shù)據(jù)中心，東北側(cè)、西北側(cè)均布置4層動力中心及配套用房，形成福建土樓防御式平面布局?？紤]到汽車存在沖撞和自燃甚至爆炸的可能性，在遠離主體建筑的空白區(qū)域設(shè)置停車位，主體建筑和停車位之間形成了內(nèi)部的車行通道，環(huán)繞主體建筑，充分利用土地，同時有利于大量人流的集散。

該工程數(shù)據(jù)中心退南部東湖路19.9m，退北部紅線7.7m，西北側(cè)動力中心及配套用房退西邊紅線6m，東北側(cè)動力中心及配套用房退東邊紅線6.5m。

該工程基地設(shè)置一個主入口和一個次入口。主要人流由南側(cè)到達位于東湖路的主入口。次入口與基地西側(cè)相鄰地塊的經(jīng)濟技術(shù)中心連通。為了防止惡意闖入，主入口安裝可升降的防沖撞裝置，同時設(shè)置人員進出的身份驗證設(shè)備[3]。

4.1 平面功能與流線設(shè)計

主體數(shù)據(jù)機房以六邊環(huán)形的形態(tài)位于基地中央，內(nèi)院設(shè)置調(diào)度指揮中心。內(nèi)部管理人員從前區(qū)的廣場進入一層門廳通過電梯到達五層的辦公區(qū)，屋面設(shè)置綠化及遮陽構(gòu)架豐富辦公空間。兩邊的動力及配套用房服務(wù)與中心，位于主體后側(cè)方，為中央提供強有力的電力支持。為保證數(shù)據(jù)中心無間斷供電，于動力中心內(nèi)部設(shè)置了16組柴油發(fā)電機。其油罐位置考慮到退距問題，設(shè)置于前區(qū)綠地內(nèi)的三角區(qū)域，埋地處理。

主體一層圍繞中央的內(nèi)院排布，正對外部道路設(shè)置門廳以及設(shè)備用房；兩側(cè)是底層架空綠化；后部是發(fā)電機房及空調(diào)冷凍機房，內(nèi)院中央是調(diào)度指揮中心及監(jiān)控中心。二至四層云計算機房，五層為備用機房及管理配套用房。地下一層局部下挖-6.2m作為消防水池。

東北、西北側(cè)的動力中心，考慮到發(fā)電機房荷載、數(shù)據(jù)機房每層的用電負荷等問題，一層布置發(fā)電機房，二層以上布置高低壓變電所。與主體間留3.5m作為發(fā)電機房的進風(fēng)通道。

貨運通道：在數(shù)據(jù)中心一層設(shè)置直接對外的卸貨平臺，并在卸貨平臺附近統(tǒng)一考慮設(shè)置載貨電梯。樓內(nèi)規(guī)劃合理的貨運通道，貨運通道的寬度、高度按客戶要求和大型設(shè)備搬運尺寸合理設(shè)計。

合理的平面功能，緊湊的平面布局，井然有序的流線組織，充分體現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高效性。

4.2 外觀造型設(shè)計

立面設(shè)計符合機房生產(chǎn)樓無人或少人值守的使用性質(zhì)和功能要求。為了保證機房的安全性，機房區(qū)不設(shè)置外窗戶。主要外墻采用暖色調(diào)埃特板環(huán)保材料，局部用淡藍色的玻璃幕墻，兩種材料形成虛實和冷暖的對比。在處理手法上，采用寓意的手法，每個單元機房的立面設(shè)置流線狀燈帶，象征IT數(shù)據(jù)流不斷傳輸。上部的遮陽板同樣表達出一種數(shù)字現(xiàn)代化的時代氣息。兩棟附屬的動力中心外墻用深灰色格柵包裹，與主樓和諧相處，以此連接在一起的建筑顯得既對立又統(tǒng)一。在總體意向上，塑造出一個穩(wěn)重大方，既富有數(shù)據(jù)機房特色又包含時代精神的沿街立面,如圖5所示。

圖5 鳥瞰圖

內(nèi)部空間簡潔現(xiàn)代，外部形體穩(wěn)重大方，虛實對比強烈，現(xiàn)代感強烈。建筑立面造型突出數(shù)據(jù)機房風(fēng)格和特點，與周邊建筑景觀相得益彰。建筑風(fēng)格體現(xiàn)時代性和通信企業(yè)文化內(nèi)涵，在醒目位置設(shè)置企業(yè)標識。建筑形式體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)、功能以及經(jīng)濟的要求，避免夸張的自由造型，提倡建筑結(jié)構(gòu)材料資源的有效性，減少浪費。

5 結(jié)語

數(shù)據(jù)中心建筑設(shè)計的特征是專業(yè)多、難度大、技術(shù)發(fā)展快，對設(shè)計團隊是個巨大的挑戰(zhàn)。筆者有幸參與其中，并在工作實踐中對數(shù)據(jù)中心建筑設(shè)計有更深層次的理解。建筑設(shè)計的優(yōu)劣，是否最佳化，規(guī)劃的各種功能指標是否能實現(xiàn)，只有在系統(tǒng)運行后才能做客觀的評估，很多問題要經(jīng)過較長時間，甚至是設(shè)備或系統(tǒng)的一個生命周期內(nèi)才能暴露出來。

[1] GB50174-2008電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[2] 陳剛.綠色數(shù)據(jù)中心的節(jié)能[J].實踐·探索，2014(08)：126.

[3] 董巍巍.大型數(shù)據(jù)中心建筑設(shè)計的思考——以中國石油新疆區(qū)域數(shù)字網(wǎng)絡(luò)控制中心為例[J].中外建筑，2014(04):62-64.

Design and General Layout of Digital Fujian Cloud Datacenter ——Society Cloud and Pure-application

LINShunfu

(Fujian Provincial Institute of Architectural Design and Research,Fuzhou 350001)

This paper introduces the development and important components of Datacenter.With the example of Digital Fujian Cloud Datacenter, it discusses how to build a safe, effective, energy-conserving and environment-protective internet data center.To ensure its physical reliability, it draws on the defensive layout of Fujian earth building and base-isolation layer.It applies effective modularized apparatus room.To realize environmental protection and energy saving, it makes use of Eterpan to enhance the heat preservation.

Safety；Micro codule data center

林順福(1980.10- )，男，高級工程師，一級注冊建筑師。

E-mail:78081543@qq.com

2017-02-28

TU2

A

1004-6135(2017)05-0041-04