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[摘要]文章首先簡介了大數(shù)據(jù)中心的發(fā)展歷程，并開創(chuàng)性地提出了大數(shù)據(jù)中心的“三代”進(jìn)化理論。然后針對大數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃設(shè)計(jì)，從選址、能評、水電條件、地方政策等方面做了相關(guān)探討。最后以中國證券南方信息中心二期方案設(shè)計(jì)為例論述了大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的關(guān)鍵要點(diǎn)，即安全、綠色、靈活、運(yùn)維可控。

[關(guān)鍵詞]第三代大數(shù)據(jù)中心；設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)；數(shù)據(jù)中心建筑屬性

1大數(shù)據(jù)中心演進(jìn)歷程

大數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)歷程起自1945年第一臺電子計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”的誕生。繼而，人類的數(shù)據(jù)處理方式經(jīng)過了從集中到分散再到集中的過程。初期的電子計(jì)算機(jī)由于體積過于龐大、用戶界面晦澀難懂、運(yùn)輸不便等因素，主要用于軍事、科研等領(lǐng)域，與此同時誕生了與之匹配的第一代數(shù)據(jù)機(jī)房。中期由于高效的集成電路的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)機(jī)房也隨著計(jì)算機(jī)的小型化開啟分散型路線。如今，隨著數(shù)據(jù)資源和計(jì)算能力的整合和優(yōu)化，數(shù)據(jù)機(jī)房開啟了新的發(fā)展階段，即大數(shù)據(jù)中心。大數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)以后先后經(jīng)歷了3個發(fā)展階段。第一代大數(shù)據(jù)中心以單棟機(jī)房形態(tài)為主，多為電信運(yùn)營商或金融證券企業(yè)的自用機(jī)房，規(guī)模有限，在布局方式上常與其它功能混合。隨著數(shù)據(jù)存儲和計(jì)算能力需求的爆發(fā)式增長，第二代大數(shù)據(jù)中心園區(qū)應(yīng)運(yùn)而生，多呈現(xiàn)出大型數(shù)據(jù)園區(qū)的形態(tài)。數(shù)據(jù)機(jī)房、動力配套、運(yùn)維配套等功能一應(yīng)俱全，形成了相對獨(dú)立的運(yùn)營模式。第三代大數(shù)據(jù)中心園區(qū)將大數(shù)據(jù)上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)高度整合，形成了數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)運(yùn)用、數(shù)據(jù)研發(fā)的全產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)，并由此帶來了更加復(fù)合、多樣的建筑空間形式。

2大數(shù)據(jù)中心前期咨詢設(shè)計(jì)

2.1選址

大數(shù)據(jù)中心的選址可以從兩個維度考慮。首先，從工藝需求及安全性角度出發(fā)，要求選擇自然冷源豐富，電價便宜，水資源豐富，遠(yuǎn)離機(jī)場、高速、爆炸物等危險源以及洪水區(qū)，比如云南、貴州、內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū)。其次，從用戶心理角度出發(fā)，客戶傾向于租用大城市群周邊的數(shù)據(jù)機(jī)房，其運(yùn)維的便利性以及“看得見，摸得著”的安全感比較符合客戶的心理預(yù)期，比如京津冀、長三角、珠三角等地區(qū)。因此，大數(shù)據(jù)中心工藝對選址的要求與客戶對選址的要求是矛盾的。自然條件優(yōu)良的地區(qū)客戶資源有限，而客戶高度集中的地區(qū)又面臨著水電資源短缺、空氣污染等一系列問題。數(shù)據(jù)可直觀地分為兩類即熱數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)。熱數(shù)據(jù)可以簡單地認(rèn)為是指訪問頻次較大的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)交換為主，主要要求是安全、低時延。冷數(shù)據(jù)主要承載離線業(yè)務(wù)，如企業(yè)備份、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，主要要求是安全、低成本。因此我們建議數(shù)據(jù)中心的選址從自然條件、工藝需求、客戶需求、數(shù)據(jù)類型等多維度考慮。一般對于冷數(shù)據(jù)建議選擇自然環(huán)境較好的中西部地區(qū)（貴州、內(nèi)蒙古、寧夏等），熱數(shù)據(jù)建議選擇需求旺盛的中心城市城區(qū)或郊區(qū)。

2.2能評

單位GDP能耗是反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量與能源利用效率的主要指標(biāo)，我國提出實(shí)施能源消耗總量和強(qiáng)度“雙控”行動，“十三五”規(guī)劃綱要要求2020年全國單位GDP能耗比2015年降低15%，能源消費(fèi)總量控制在50億t標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。因此各省按照國家發(fā)改委的要求建立了GDP能耗指標(biāo)公報制度，每年3月份向國家統(tǒng)計(jì)局和發(fā)改委報送單位GDP能耗指標(biāo)和總能耗指標(biāo)。因此，各省均對能耗指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的管控措施。大數(shù)據(jù)中心作為耗能大戶，面臨著越發(fā)嚴(yán)格的能源審批問題。因此，當(dāng)代大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，首先要解決能耗指標(biāo)的申請。據(jù)了解年耗能大于5000t標(biāo)準(zhǔn)煤的項(xiàng)目需向省發(fā)改委申請能源評價。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，浙江省能耗目標(biāo)為0.6t標(biāo)煤/萬元，而一般的大數(shù)據(jù)中心不考慮寬帶及其它增值服務(wù)的話可達(dá)到3t~4t標(biāo)煤/萬元，與能耗目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。因此單位GDP能耗指標(biāo)是制約數(shù)據(jù)中心建設(shè)的一項(xiàng)重要因素。

2.3供水能力

大數(shù)據(jù)中心園區(qū)用水包含空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水、消防給水、生活用水等，其中空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水用量最大且與制冷形式密切相關(guān)，開式冷卻塔水冷型空調(diào)單位IT功耗用水量最大，閉式冷卻塔水冷型空調(diào)適中，風(fēng)冷及蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)相對較小。在進(jìn)行大數(shù)據(jù)中心前期咨詢設(shè)計(jì)時，首先應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)及工藝要求，選擇合理的空調(diào)制冷形式，然后預(yù)估園區(qū)總用水量。目前大數(shù)據(jù)中心園區(qū)空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水一般市政引入或從自然水體引入，經(jīng)過水處理設(shè)備水質(zhì)達(dá)標(biāo)后供空調(diào)系統(tǒng)使用。關(guān)于供水安全性，國家標(biāo)準(zhǔn)GB50174中要求單路即可，但目前阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求雙路供水，因此在設(shè)計(jì)前期需要精準(zhǔn)定位客戶需求。

2.4供電能力

大數(shù)據(jù)中心園區(qū)能耗包含電力、柴油、燃?xì)獾?，其中柴油、燃?xì)庥昧枯^小，可忽略不計(jì)，因此能耗指標(biāo)的申請最終落地性的指標(biāo)為項(xiàng)目的總用電量。目前大數(shù)據(jù)中心園區(qū)電力引入方案主要包含3種，即：10kV市電直引、自建110kV或220kV變電站、市電引入+自建變電站相混合的模式。一般市電引入費(fèi)用需要業(yè)主自籌且價格不菲，因此在項(xiàng)目前期階段務(wù)必了解清楚電力的外部設(shè)計(jì)條件。

2.4.110kV市電直引方案

指從上游兩處110kV變電站直接引若干路10kV市電進(jìn)園區(qū)，適用于前期機(jī)架規(guī)模較少、用電量不大（＜5萬kVA）的情況下采用，可節(jié)省投資，減少資金占用。采用此方案時需要提前了解上游兩處110kV變電站區(qū)位以及有無多余容量。在園區(qū)規(guī)劃時不建議全部采用市電直引方案，因?yàn)槎噙_(dá)幾十路的10kV電纜對市政管網(wǎng)壓力較大，且單位用電量費(fèi)用較110kV高。

2.4.2自建110kV或220kV變電站方案

指從上游兩處更高等級變電站引入電纜兩路，接入園區(qū)自建變電站內(nèi)。此方案初期投資較大，一般一個110kV變電站投資約2億元，適用于前期機(jī)架數(shù)較多、用電量較大（＞5萬kVA）的情況。在決定自建變電站方案后，我們需要了解上游兩路變電站的位置、電力線路規(guī)劃及距離，以確保用電可靠性及節(jié)省電纜投資（110kV電纜+施工費(fèi)用一公里約60萬~100萬元）。從供電可靠性上來說，例如110kV變電站，最理想的情況是從上游兩處不同的220kV變電站分別引入一路110kV電纜。若上游只有一處220kV變電站或另外一處距離過遠(yuǎn)，也可從一處220kV變電站引兩路圖3第三代大數(shù)據(jù)中心20110kV電纜。由于變電站建設(shè)用費(fèi)高昂，建議在做園區(qū)規(guī)劃時充分利用變電站容量（一個110kV變電站的最大容量為10萬~12萬kVA），以免出現(xiàn)電力空置的情況。

2.5大數(shù)據(jù)中心建筑屬性

根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174—2017），大數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目用地性質(zhì)若是工業(yè)用地則定義為丙二類廠房，若是其它性質(zhì)用地則定義為公共建筑。丙二類廠房和公共建筑在防火分區(qū)大小、疏散距離、疏散寬度與其它建筑（如變電站、埋地油罐）防火間距等方面差異巨大，公共建筑相對廠房各方面要求更加嚴(yán)格。因此，從項(xiàng)目拿地開始，大數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目首選工業(yè)用地，因?yàn)楣I(yè)用地在規(guī)劃指標(biāo)上比較契合大數(shù)據(jù)中心園區(qū)特點(diǎn)，同時在停車位配比、人防、綠建、海綿城市、工業(yè)化等方面可享受一定的優(yōu)惠政策，降低開發(fā)成本。

2.6政策支持

隨著大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，一些地方政府逐漸認(rèn)識到，大數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的引入雖然對當(dāng)?shù)毓潭ㄙY產(chǎn)的投資拉動明顯，但對于當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)、稅收等效益甚微，反而大大占用了當(dāng)?shù)氐哪芎闹笜?biāo)，因此招商的積極性嚴(yán)重降低。他們迫切希望在引進(jìn)大數(shù)據(jù)中心的同時，能將關(guān)于數(shù)據(jù)中心的上下游產(chǎn)業(yè)比如數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)應(yīng)用、智能制造、服務(wù)器裝配等入駐當(dāng)?shù)?。這也是制約大數(shù)據(jù)中心發(fā)展的一項(xiàng)重要因素。

3中國證券南方信息中心項(xiàng)目簡介

中國證券南方信息中心項(xiàng)目（以下簡稱本項(xiàng)目）坐落于東莞市鳳崗鎮(zhèn)，園區(qū)總占地面積約為13.5萬m2，擬規(guī)劃成為深交所核心大數(shù)據(jù)中心、行業(yè)核心機(jī)構(gòu)南方備份中心、行業(yè)經(jīng)營機(jī)構(gòu)南方托管中心、行業(yè)云計(jì)算與數(shù)據(jù)中心、行業(yè)研發(fā)測試中心、行業(yè)金融科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，打造成為一個地位重要、技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、運(yùn)行安全、保障可靠、配套完善、管理科學(xué)、布局合理、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)綠色的國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的行業(yè)信息技術(shù)中心。南方中心二期新增15400個機(jī)柜，并與先前已投運(yùn)的一期項(xiàng)目一起，形成一個占地約13.5萬m2，總建筑面積約29.23萬m2，能容納約2萬個機(jī)柜（T3+、T4級別），并擁有5萬m2研發(fā)辦公場所的大型高等級大數(shù)據(jù)中心園區(qū)。

4大數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1安全性

4.1.1園區(qū)規(guī)劃

本項(xiàng)目不同于一般的大數(shù)據(jù)中心園區(qū)，屬于典型的第三代大數(shù)據(jù)中心園區(qū)，除了數(shù)據(jù)機(jī)房及其動力配套設(shè)施外，還有相當(dāng)體量的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的研發(fā)測試用房。因此，從園區(qū)人員屬性上劃分，可分為機(jī)房運(yùn)維人員、研發(fā)辦公人員以及行政辦公人員。從園區(qū)功能分區(qū)安全性上考慮，從規(guī)劃階段需要將幾種不同的人員進(jìn)行物理隔離，同時需盡量規(guī)避動力中心的震動、廢氣等對辦公人員的干擾。本項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)中引用分層布局的設(shè)計(jì)手法，專注于數(shù)據(jù)和人，從以機(jī)房為功能主體的區(qū)域，通過花園景觀為紐帶，逐漸過渡到以人為核心的區(qū)域，將項(xiàng)目用地規(guī)劃為6個層次，從北向南依次為動力中心、大數(shù)據(jù)中心、運(yùn)維中心、花園核心、交通軸線、研發(fā)辦公，使得數(shù)據(jù)和人的功能關(guān)系布局既有機(jī)統(tǒng)一，又相互獨(dú)立，既層次飽滿，又簡明清晰。

4.1.2供電安全

本項(xiàng)目供電方式為28路10kV市電引入+備用柴油發(fā)電機(jī)組，集中建設(shè)一棟動力中心，共安裝98臺油機(jī)，主用功率1800kW。其中24臺油機(jī)和8套并機(jī)系統(tǒng)為2棟T4大數(shù)據(jù)中心提供保障電源；72臺油機(jī)和18套并機(jī)系統(tǒng)為2棟T3大數(shù)據(jù)中心提供保障電源；2臺油機(jī)和2套并機(jī)系統(tǒng)為研發(fā)樓提供保障電源。

4.1.3供冷安全

（1）制冷系統(tǒng)配置

T4級機(jī)房制冷系統(tǒng)采用2N冗余架構(gòu)，單系統(tǒng)設(shè)置了400m3蓄冷罐，電力故障時可提供連續(xù)15min供冷。空調(diào)末端采用獨(dú)立雙盤管房間級空調(diào)，N+X配置，滿足T4機(jī)房容錯能力。

（2）封閉熱通道彌漫送風(fēng)

采用熱通道封閉技術(shù)把冷熱風(fēng)隔離，可以在不影響運(yùn)維舒適度的情況下提高空調(diào)的回風(fēng)溫度，為高溫冷凍水的運(yùn)用提供了基礎(chǔ)，同時機(jī)房空調(diào)采用彌漫送風(fēng)吊頂回風(fēng)的方式，不用設(shè)置地板和搬運(yùn)坡道，保持了機(jī)房布置的靈活性，送風(fēng)阻力更小。

4.1.4供水安全

本項(xiàng)目從兩個不同方向市政路引兩路DN400供水管，滿足4500m2/天用水需求。為保證空調(diào)冷卻水的供水安全，在T3-1機(jī)房樓的地下室設(shè)置2座空調(diào)蓄水池，總?cè)萘?500t，以備城市自來水停水時空調(diào)系統(tǒng)供水。

4.1.5T4機(jī)房平面設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)機(jī)房為達(dá)到適用性、投資經(jīng)濟(jì)性，平面設(shè)計(jì)采用規(guī)整的矩形平面，力求使機(jī)房的利用率最高，各種管線最短。在矩形平面設(shè)置“U”型或“回”型走道，中間設(shè)置數(shù)據(jù)機(jī)房及空調(diào)室，四周設(shè)置電池電力室、UPS變配電及輔助用房，疏散樓梯均布置在疏散走道上。平面設(shè)計(jì)擁有多個獨(dú)立的物理隔離系統(tǒng)來提供冗余容量組件，每個機(jī)房單元的供冷、供電有兩個相互獨(dú)立的路由方向，滿足T4大數(shù)據(jù)中心容錯要求。

4.2綠色性

4.2.1花園式整體布局

方案充分利用優(yōu)質(zhì)地塊條件，輔以巧妙的景觀設(shè)計(jì)，園區(qū)整體打造了一個長130m、寬110m、總面積達(dá)15000m2的中央數(shù)據(jù)花園，花園核心布置現(xiàn)代化的多媒體展示中心和監(jiān)控中心，周邊建筑360°全方位環(huán)繞中央花園，最大化欣賞核心花園景觀，能夠給人帶來極大的感官沖擊。按本方案設(shè)計(jì)構(gòu)思，園區(qū)整體達(dá)到LEED金獎、綠建二星設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其中T4機(jī)房達(dá)到綠建三星標(biāo)準(zhǔn)。同時通過增加維護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能、充分利用自然冷源、合理組織機(jī)房氣流、余熱回收等技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低PUE（1.37~1.39）。

4.2.2海綿園區(qū)

本項(xiàng)目通過雨水花園、下凹式綠地、透水鋪裝、雨水收集等措施控制年徑流總量75%，徑流系數(shù)0.43。優(yōu)化綠色雨水設(shè)施與灰色雨水設(shè)施的配置，減小雨水峰值流量，對雨水進(jìn)行資源化利用，同時做到減排防澇。

4.3靈活性

外租型大數(shù)據(jù)中心面臨客戶的不確定性需求，需要根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用等級的不同，靈活地分配基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)資源與需求的合理匹配。如何保持最大程度的靈活性至關(guān)重要。本項(xiàng)目的“靈活性”主要從以下幾個方面考慮：

（1）模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)理念貫穿始終，從機(jī)房單元到機(jī)房平面再到機(jī)房單體，模塊化設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)，便于根據(jù)市場需求靈活外租、分期建設(shè)、機(jī)動部署。

（2）集中式動力中心

在園區(qū)北側(cè)集中設(shè)置動力中心，便于儲備電量向各棟大數(shù)據(jù)中心靈活調(diào)配。

（3）機(jī)柜功率的多樣性

機(jī)房采用雙側(cè)彌漫送風(fēng)：空調(diào)雙側(cè)送風(fēng)靈活性好，不僅可以適應(yīng)單機(jī)架功耗從4kW至8kW的平滑過渡，而且還可以保證送風(fēng)更加均勻，有效地避免機(jī)房中局部熱點(diǎn)的產(chǎn)生,解決部分小型機(jī)的部署。

4.4運(yùn)維可控性

4.4.1功能組織

作為典型的第三代大數(shù)據(jù)中心園區(qū)，本項(xiàng)目有大量的研發(fā)辦公用房需求。而大數(shù)據(jù)中心一般建設(shè)在工業(yè)用地上，相關(guān)規(guī)范條文對工業(yè)用地中配套用房的占地比例有明確限制要求，即不能大于7%。如何實(shí)現(xiàn)7%配套用房占地面積的最大化利用成為設(shè)計(jì)中面臨的重要挑戰(zhàn)。我們給出的解決策略為，將與大數(shù)據(jù)中心功能緊密聯(lián)系的運(yùn)維辦公部分貼臨主體建筑設(shè)計(jì)，并將其架空于3層以上，兩者之間連廊連接，這樣每棟數(shù)據(jù)機(jī)房都設(shè)置了一個“小背包”，既滿足就近運(yùn)維的需求，又規(guī)避了運(yùn)維部分對珍貴的7%占地指標(biāo)的占用。研發(fā)辦公部分相對獨(dú)立地設(shè)置于東側(cè)坡地上，與大數(shù)據(jù)中心區(qū)域之間利用中心花園實(shí)現(xiàn)物理隔離，既最大限度地保證物理安全，又可使周邊建筑共享核心中心花園景觀資源。

4.4.2流線分析

通勤班車流線、VIP參觀流線、研發(fā)辦公人員流線、機(jī)房貨運(yùn)流線分而不隔，井然有序。

5結(jié)語

在“新基建”的時代背景下，大數(shù)據(jù)中心作為重資產(chǎn)，固定資產(chǎn)投資以及水電消耗量巨大，在前期項(xiàng)目決策階段需要對多個前置條件進(jìn)行梳理以求得決策的科學(xué)性。隨著第三代大數(shù)據(jù)中心集中化、功能復(fù)合化發(fā)展趨勢，需要設(shè)計(jì)者從建筑空間組織、功能流線梳理、工藝流程管控等方面提供綜合性解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]樊云龍.當(dāng)代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的安全性與開放性———以上饒?jiān)茢?shù)據(jù)中心工程為例[J].江蘇建筑，2019（1）：37-38.

[2]數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50174—2017[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2017.

作者：劉瑞義   單位：中通服咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司