数字校园数据中心机房工程设计探析

　　摘要：数据中心机房作为信息系统的建筑物，有其特殊性和特殊要求。作为数字校园的数据中心机房，其建筑工程必须结合学校实际应用，从建设规划、选址、建筑细节等多方面综合考虑，以使其符合安全、节能、环保等特点，保障数字校园系统正常运行。
　　关键词：数字校园；数据中心；节能；信息安全；机房工程
　　中图分类号：TU29 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)36-0000-00
　　1 概述
　　信息化的发展促进了高校数字校园的发展，数字校园承载了高校的主要甚至全部的业务，高校业务在一定程度上依赖数字校园的正常、安全运行。从高校对信息化的需求角度出发，各高校均建立了自己的数据中心机房。
　　随着各高校的规模的扩大，越来越多的高校建立了新校区，实现学校整体搬迁或教学重心转移，承载学院核心业务的数字校园同时实现了转移。但是学校的数据中心不直接面对教学，不直接产生效益，使部份学校对数据中心的建设重视程度不足，很大一部份新建校区的数据中心建筑规划、设计与施工均有很大的局限性，使数字校园建设存在一定的隐患。实际工作中，对数据校园数据中心的建筑进行合理设计有助于信息系统的稳定性、安全性，有助于节能，实现数据校园运行的成本控制。
　　2 数字校园机房工程与普通数据中心机房工程的异同
　　数字校园数据中心机房作为机房工程的特例，在具有一般数据中心特点的同时，也具有自身的特点。
　　2.1 数字校园数据中心级别划分
　　数据中心的级别划分直接关系到数据中心的适用的建设规范、资金投入和管理方式。数据中心的级别是根据机房使用性质、管理要求和重要性确定。对于学校而言，数据中心不能正常运行可能影响全校教学、办公、管理等，甚至影响学生吃饭、洗澡、上图书馆等多个活动。由此可见，学院的数据中心对于学校而言也是极其重要的。据此，将学校的数据中心定为A级或B级并不为过。但是由于数字校园数据中心非学校的完全业务，即数据中心不正常运行并不能使学校的业务完全停止，仅仅是影响到部份业务的正常进行。同时作为大多数学院在数字校园投入严重不足的情况下，级别越高所需投入资金也越大。所以，建议学校的数据中心可以定为C级，并在某些部份参照A级或B级的标准进行建设。
　　2.2 学校的数据中心兼有电信运营级数据中心与局域网特点
　　学校的数据中心从业务上来讲担负着全校的管理及其他信息系统的运行，数据中心不正常将影响学校的正常秩序；同时学生成绩、一卡通财务数据等重要资料的集中存储而使数据中心的数据更显重要，数据发生丢失（意外或其他不可控灾害）将导致学校的混乱。从这两方面来讲，学校数据中心部份业务必须作为营运级机房或A级机房来考虑。但是，由于学校数据中心是为学校服务，对于只有一个校区的学校而言是为一个建筑群服务，必须纳入学校的建设统一考虑，在数据中心特点的基础上，综合学校的建筑布局、区域功能划分等要求部署。
　　所以，根据以上特点，数字校园的数据中心可以按照中、小型数据中心来设计和施工，以取得更大的经济效益，在保证可用性、安全性的前提下，节约建设成本和运营成本。
　　3 数字校园建设选址
　　3.1 地理位置相对安全的原则
　　近年来不断发生的自然灾害已出现多次设备被水淹没、泥石流冲垮建筑导致设备被掩埋等事故，从而造成数据丢失，使数据中心机房的地理位置成为设计中首要考虑的问题。设计时，必须综合考虑数据中心所在建筑的位置，不能处于背靠容易垮塌的山体、有泥石流隐患等地方。同时要兼顾考虑数据中心在本地区所在位置的标高，切忌设在低洼处，防止暴雨导致的雨水汇集而造成设备被淹。
　　3.2 合理选择数据中心建筑的“邻居”
　　数据中心存放的网络交换机、服务器及存储系统均为低电压设备，对电磁辐射及周边环境要求较高。而学校多处在城镇中心，周边环境较为复杂。所以必须合理选择数据中心的“邻居”，考虑污染，辐射、震动、湿度等多方面因素。有一学校，其数据中心紧邻食堂，使数据中心受食堂排出的油烟、蒸汽等影响，导致设备经常出现故障，最后不得不搬迁数据中心。所以数据中心必须远离学校内部的变电站以保证设备不受电磁辐射影响，远离抽水机房保证不受震动、辐射的影响，远离浴室以保证不受水蒸汽的影响，远离食堂以不受油烟的影响，远离公路以不受灰尘、震动影响等，以使数据中心在物理上与电影响上均处于较为“干净”的环境中。
　　3.3 合理进行管网设计
　　数据中心是学校各种线路的集散地，主要包括了数据通信光纤、监控光纤或线路、供电线路等各种强弱电线路。部份学校未能很好的规划地址位置、强弱电管网等，使数据中心的弱电通信可靠性大大降低。在地理位置上，数据中心应处在整个学校相对中心的地方，以缩短数据中心到各楼橦的距离，提高通信的可靠性。同时在管网设计时，必须考虑强弱电线路的间距，使弱电系统不受强电的干扰，同时防止强电线路可能的火灾威胁到弱电线路的安全。
　　3.4 便于安装空调室外机
　　通常一定规模的学校，其数据中心均标准配置了精密空调，以保证数据中心的设备有较为理想的工作环境，稍大型的数据中心甚至设有2~4台精密空调以保证致冷效果，同时设置一定的冗余机器以保证空调不间断运行。所以在选择数据中心位置时，必须考虑精密空调室外机的合理位置。一是考虑室外机运行的噪音不影响周围的环境，如远离教学区、学生宿舍等。二是考虑室外机安装的位置和空间，必须考虑在空气流通、有利于散热的地方。三是兼顾美观，室外机要安装在相对隐蔽的地方，切忌安装在建筑物正面或人流量较大的地方，影响建筑的整体美观。
　　4 学校数据中心机房建筑设计
　　数据中心机房在建筑设计上必须考虑其虑其特殊性，并与数据中心设计方案一并考虑，如数据中心的致冷方式影响到层高的设计，否则一旦建筑施工完成后，对数据中心内部施工可能有较大影响，甚至可能影响到数据中心最终方案。
　　4.1 数据中心机房朝向选择
　　能耗是数据中心主要运营成本之一。而制冷系统的能耗占到了数据中心总体能耗的60%～70%[1]。尤其是在气温较高的南方，整个夏季数据中心机房制冷系统可能不停机运行，使电费成为数据中心的主要营运成本。所以在具体位置选择时，需要考虑外墙朝向，将机房设计在建筑物的东侧或北侧，并在相对的一侧留为走廊或通道，以使数据中心处于相对凉爽的环境，有利于降低能耗，降低运营成本[2]。
　　4.2 数据中心建筑细节设计
　　在楼层上，数据中心的位置最好选择在整橦建筑的二、三层。这样有助于防潮防水，有助于大型设备的搬运，也有助于保护保安。
　　数据中心所在楼层承重需要特殊设计，其承重应符合相关要求。机房选址一般在办公楼内，普通的办公楼设计时，若没对楼板荷载提出特殊要求，一般设计的荷载在250KG/M2～350KG/M2之间。部份设计人员或建筑使用单位认为机房就是用于摆放电脑或设备，不会太重，对建筑承重要求不高。实际上，数据中心所用的服务器、磁盘阵列、小型机、网络设备等，均集中安装于机柜中。由于设备密度大，往往在小型机、服务器和大的存贮设备集中摆放时，单平方米投影面积内的设备总重量最大能达到1000～1200KG（包括机柜的重量），所以在数据中心机房的最新规范里对楼板承重提出新的要求，在空调、UPS电源设备间要求楼板荷载1000KG/M2，主机房楼板荷载为600KG/M2。
　　数据中心所在楼层的层高也有其特点。楼层过高，将使空间增大，相对空调的致冷量要求高，也不利于设备布置。过小则可能导致架空地板安装存在局限。数据中心楼层层高跟数据中心采用的方案有很大关系。如果采用上走线，其楼层层高至少为3.6米，以预留足够的走线桥架。如采用架空地板方式，其楼层层高至少为3米，以保证足够的工作空间。通常，数据中心机房净高在2.6～3.0之间将会在回风和节能方面达到平衡[3]。
　　
　　为了减少数据中心与周围环境的热交换，重要设备、发热量大的核心区建筑可以不留窗户和其他通道，使数据中心处于相对密闭的空间，减少数据中心与外界的热交换。相对密闭的空间同时在一定程度上防止老鼠等其他动物进入的可能性。同时，在系统正常运行时，数据中心机房的新风系统使数据中心内部处于相对正压环境，有利于防尘防潮。
　　水是数据中心机房的一大忌讳，部份采用架空地板的机房也妨碍了漏水的发现。水的侵入可能导致部份电气设备损坏，甚至造成整个机房停运。在建筑设计上，尽量避免有水管穿过机房，不可避免的应加防漏保护的套管，并在地板下或容易积水的地方设置漏水检测装置[4]。
　　最后需要注意的是数据中心各个门的设计。注意数据中心方案中最大型设备的尺寸（如精密空调），并在设计门和其他通道时预以考虑。否则，待所有基础工作准备完成后，数据中心设备安装时可能根本无法搬入。所以在考虑成本、节能等方面的同时，必须考虑设备搬迁通道的大小。
　　5 数据中心装饰设计
　　学校的数据中心也是学校的亮点之一 ，也是经常有外单位参观的地方。一般学校都非常重视数据中心的装修，但是要注意避免过度装修的问题，必须根据有人区、参观区和设备区等分别对待。
　　5.1 外墙装饰
　　数据中心机房外墙装修主要从隔热和防潮两方面考虑，。建筑的能耗中50%是通过外墙产生的。所以在有条件的情况下，外墙采用阻燃隔热的高分子材料，使外墙与外部相对隔绝，防止热传递，防止雨水通过墙体浸入机房。同时在颜色、外观等与建筑整体相对保持一致。
　　5.2 内部装饰
　　数据中心内部装修相对复杂，需要根据功能不同分别处理。
　　核心设备区装修最为简单。其中重要工作是防尘。对于地面，在保温和地板施工前，应做好洁净处理，并刷（喷）防尘涂料，做好隐蔽工作检查记录。墙面与顶部做简单的防尘处理后，其他装饰工程可简单做甚至可以不做。
　　若机房需要作吊顶处理，建议采用金属板材，以利于防火、防尘。同时数据中心机房通常采用大空间、无立柱建筑方式，可采用采用玻璃隔断墙将大的机房空间分隔成较小的功能区域，整体性、美观性较强，大量的玻璃应用保证了数据中心机房充足的光线[5]。
　　对于管理区、参观区等部份，可按照办公区的装修风格完成即可。
　　6 综述
　　机房工程涉及建筑、装饰装修、电气及自动化、空气调节、消防、防雷、电磁屏蔽、综合布线及计算机网络等多门类多学科综合系统。数据中心各设备能否正常工作，直接受到各系统能否正常运行及协调配合，所以在方案规划设计时考虑的疏密和精心的施工便显得非常重要。数据中心机房作为容纳各系统的建筑物，不能仅仅作为普通建筑来考虑，更需要结合学校的现实需要，结合节能、安全等多方面因素，考虑数据中心设备安装和运行的特殊性，为数据中心的正常运行提供有效保障。
　　参考文献：
　　[1]