魏煒

【摘 要】智能建筑已成為未來建筑發(fā)展的一大趨勢(shì)，智能建筑的心臟—機(jī)房的應(yīng)用也越來越廣泛，對(duì)機(jī)房設(shè)計(jì)的要求也越來越高。高可用、低能耗也是新時(shí)代機(jī)房設(shè)計(jì)的重要標(biāo)簽，本文就機(jī)房設(shè)計(jì)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(jī)房建設(shè)日新月異，現(xiàn)代建筑智能化不斷普及。作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)重要組成部分，我國(guó)機(jī)房建設(shè)在取得快速發(fā)展的同時(shí)，現(xiàn)代機(jī)房建設(shè)的規(guī)范設(shè)計(jì)以及環(huán)保節(jié)能成為行業(yè)上下共同關(guān)心的問題。國(guó)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(jī)房的建設(shè)工作，加強(qiáng)對(duì)機(jī)房建設(shè)的技術(shù)要求以及環(huán)保監(jiān)測(cè)，以加大行業(yè)監(jiān)督和引導(dǎo)機(jī)房建設(shè)的良性發(fā)展。

1.我國(guó)現(xiàn)階段機(jī)房建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)機(jī)房建設(shè)基本上可以滿足現(xiàn)階段的市場(chǎng)需求，但是由于機(jī)房建設(shè)是一門的綜合性、交叉性非常強(qiáng)的行業(yè)，涉及了裝飾裝修、機(jī)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(jī)接入、機(jī)房安防系統(tǒng)（監(jiān)控、報(bào)警、門禁等）；動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、綜合布線、KVM管理、火災(zāi)報(bào)警、氣體滅火等諸多領(lǐng)域，運(yùn)用到的技術(shù)也比較全面和多樣化?，F(xiàn)代機(jī)房建設(shè)在滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全可靠正常運(yùn)行的同時(shí)，也必須嚴(yán)格按照國(guó)家各項(xiàng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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

1.1標(biāo)準(zhǔn)化不夠

雖然，國(guó)家出臺(tái)了很多相關(guān)的機(jī)房設(shè)計(jì)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(jī)房建設(shè)應(yīng)用和改革初期，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面一直沒有嚴(yán)格的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，長(zhǎng)期以來缺乏監(jiān)督，企業(yè)也缺少設(shè)計(jì)改革的興趣。如今，由于業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)增加，以及機(jī)房建設(shè)的安全隱患等因素，很多企業(yè)已逐漸認(rèn)識(shí)到，必須根據(jù)機(jī)房建設(shè)的基本條件，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)去進(jìn)行設(shè)計(jì)和投用，才能提高機(jī)房的適用性和實(shí)用性。

目前，國(guó)家關(guān)于計(jì)算機(jī)機(jī)房建設(shè)最新的國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是（GB50174-2008）《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》。最新的國(guó)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(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)和建設(shè)的主要依據(jù)。

1.2先進(jìn)性不夠

機(jī)房設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性非常特殊的行業(yè)，設(shè)計(jì)技術(shù)的質(zhì)量直接影響著整個(gè)工程的價(jià)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(duì)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(jī)房建設(shè)先進(jìn)性的關(guān)鍵條件，在工程項(xiàng)目中盡可能采用先進(jìn)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(jī)等高效可靠的UPS主機(jī)，使用的機(jī)房設(shè)備盡量采用高密度機(jī)柜和刀片服務(wù)器來提高使用效率等手段來提高機(jī)房的整體運(yùn)作質(zhì)量，在盡量少的支配下得到更加大的運(yùn)作效果。

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

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(yùn)行，機(jī)房必須有可靠的電力保障、可靠的環(huán)境保障。電力是機(jī)房的動(dòng)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(jī)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(shí)間的供電。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的使用可靠性等級(jí)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(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)大樓及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備室電源采取三級(jí)防護(hù)。大樓配電室加裝并聯(lián)三相箱電，作為電源的一級(jí)保護(hù)，重要機(jī)房的平層配電箱加裝并聯(lián)三相模塊，作為電源的二級(jí)保護(hù)。機(jī)房?jī)?nèi)配電箱加裝并聯(lián)三相模塊，作為電源的三級(jí)保護(hù)。電源插座采用并聯(lián)模塊式防雷插座。為了保護(hù)UPS，其輸出端加裝并聯(lián)單相電源。

另外，機(jī)房環(huán)境必須滿足計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)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(chǎng)、防靜電和振動(dòng)等項(xiàng)的技術(shù)要求。

1.4安全性不夠

機(jī)房設(shè)計(jì)的安全性是指網(wǎng)絡(luò)機(jī)房設(shè)計(jì)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(jìn)行專業(yè)的防雷設(shè)計(jì)等。機(jī)房除了應(yīng)選在洪水、雷暴少的區(qū)域建立，還需建立一個(gè)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(hù)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(chǎng)入侵；電涌保護(hù)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(jī)房設(shè)計(jì)安全性的關(guān)鍵，可分為氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)。對(duì)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(dá)到全方位報(bào)警、分區(qū)滅火，最大限度地提高對(duì)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(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)，也必須考慮到節(jié)能環(huán)保，設(shè)計(jì)時(shí)將盡量選用對(duì)環(huán)境安全環(huán)保的材料，優(yōu)化機(jī)房建設(shè)的資源可循環(huán)性，減少浪費(fèi)。下面針對(duì)節(jié)能環(huán)保這一課題，提出一些可行措施：

2.現(xiàn)代機(jī)房建設(shè)的節(jié)能環(huán)保措施

2.1合理確定機(jī)房等級(jí)，合理選址，關(guān)注系統(tǒng)配置要求

不同機(jī)房的等級(jí)，其系統(tǒng)要求、耗能也不一樣。在進(jìn)行機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合機(jī)房的使用性質(zhì)、管理要求及其在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)中的重要性，嚴(yán)格按照根據(jù)國(guó)家規(guī)范的電子信息系統(tǒng)機(jī)房等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定其所屬級(jí)別。級(jí)別高的機(jī)房，系統(tǒng)冗余較高，相對(duì)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(jī)房等級(jí)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(jià)相對(duì)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(chǎng)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(jì)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(jī)房宜采用水冷冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)。

B、北方地區(qū)采用水冷冷水機(jī)組的機(jī)房，冬季可利用室外冷卻塔作為冷源，通過熱交換器對(duì)空調(diào)冷凍水進(jìn)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(jī)柜系統(tǒng)可采用緊靠熱源的行級(jí)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(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)系統(tǒng)的用電量約占機(jī)房總用電量的20%～50%，因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施是機(jī)房節(jié)能設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。

2.3合理布置制冷方式、機(jī)柜機(jī)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(jī)房采用高架地板下送風(fēng)方式，這時(shí)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(jī)的能耗，因?yàn)檫@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(jī)柜內(nèi)或機(jī)架上的設(shè)備為前進(jìn)風(fēng)、后出風(fēng)方式冷卻時(shí)，機(jī)柜或機(jī)架的布置宜采用面對(duì)面、背對(duì)背方式。對(duì)于前進(jìn)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(jī)柜或機(jī)架面對(duì)面布置形成冷風(fēng)通道，背對(duì)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(fèi)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(dá)到0.99以上的輸入功率，只要載波頻率足夠高，完全可以實(shí)現(xiàn)輸入正弦化。

如用戶仍采用的是工頻機(jī)，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(jī)取代工頻機(jī)，畢竟UPS的耗電量也能占到整個(gè)機(jī)房總用電量的10%～30%之多。

2.5慎重設(shè)置機(jī)房外窗，盡量減少能量損耗

根據(jù)等級(jí)電子信息系統(tǒng)要求，A級(jí)和B級(jí)的主機(jī)房不宜設(shè)置外窗。當(dāng)主機(jī)房設(shè)有外窗時(shí)，應(yīng)采用雙層隔熱固定窗，并應(yīng)有良好的氣密性。A級(jí)或B級(jí)電子信息系統(tǒng)機(jī)房中的服務(wù)器機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、存儲(chǔ)機(jī)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(jìn)入的太陽輻射熱及避免通過外窗將機(jī)房?jī)?nèi)的冷量散失，從而減少空調(diào)消耗量，達(dá)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(jì)

主機(jī)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(guó)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(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)必須優(yōu)化照明結(jié)構(gòu)，采用最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，對(duì)于大面積照明場(chǎng)所及平時(shí)無人職守的房間，在平時(shí)不需照明時(shí)可以關(guān)掉部分光源，達(dá)到節(jié)約電能的目的。同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，LED節(jié)能燈的性價(jià)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(píng)價(jià)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(guó)大多數(shù)機(jī)房的PUE值大約在2-3左右，而國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)據(jù)中心甚至能達(dá)到1.3以下，GOOGLE公司的數(shù)據(jù)中心年均值可達(dá)到1.21。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)房，進(jìn)行機(jī)房建設(shè)時(shí)，不僅要遵照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，也要參考國(guó)外一些先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需要做好機(jī)房設(shè)計(jì)，加大環(huán)保的投入和力度，節(jié)約資源，愛護(hù)環(huán)境，為建設(shè)高效率低耗能的機(jī)房為目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的綠色可持續(xù)發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。