数据中心公共设备通道空间协调图设计

文｜天津惠普数据中心设计有限公司 石 英 张振江

数据中心公共设备通道空间协调图设计

文｜天津惠普数据中心设计有限公司 石 英 张振江

随着数据中心等级的提升，机电设计方案的不断更新，在公共设备通道中的设备布置矛盾日益突出，已经极大影响了建筑及结构形式方案，同时会影响日后的施工方案及项目的运行维护，本文结合多年工作经验，对公共设备通道中的空间协调图设计做出总结，对该部分的设计提出解决思路，供大家借鉴。

公共设备通道 空间协调图 BIM

1 引言

随着信息化浪潮席卷全球，云概念如火如荼，中国的数据中心建设也在迅猛发展，数据中心等级日益提高（Tier-3/Tier-4或A级机房，已成为常见的数据中心等级标准），机电设计方案不断更新（电气的2N系统架构、气体灭火系统、水喷雾系统、水/冷媒系统精密空调、灾后清空系统等新技术已普遍应用），公共走廊里的设备呈几何级的增长，在项目的各个设计阶段（方案设计/初步设计/施工图设计）需对公共通道内的设备做出合理布置，如果轻视该项工作会造成建筑布置及结构形式的重大调整、机电设计返工、现场施工困难及工期拖延、运行维护困难等一系列不良后果，本文结合多个项目的设计经验，对机电综合图设计提出了一定的解决思路，供大家借鉴。

2 名词解释

（1）数据中心等级

数据中心的等级划分决定了基础设施的运行能力，根据标准来源不同分为：

Tier I～IV等级：根据国际Uptime协会及美国国家标准TIA 942“数据中心用远程通信基础设施标准”规定的数据中心分级标准。

A/B/C级机房：根据国家《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174-2008）规定的数据中心分级标准。

（2）公共设备通道

建筑工程中供机电设备进行布置的公共空间，主要包括设备走廊、设备夹层、主要室内管沟、公共管道竖井、公共降板区域、架空地板等区域。

（3）空间协调图

根据公共设备通道的典型建筑断面，汇总了电气/弱电/暖通/给排水各专业的设备布置及相对尺寸的综合图纸，一般由建筑专业汇总出图。该图纸主要用来解决管道设备交叉问题，实现指导施工、控制净高、控制造价、提高质量、美化空间效果、利于维修等功能。

（4）BIM

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立。

3 各设计阶段的空间协调图要求

（1）方案设计阶段

◆ 预估公共设备通道内的主要设备种类/数量/规格；

◆ 初步确定公共设备通道的尺寸：宽/高/梁高/吊顶高度等；

◆ 设计包括主要设备的机电综合图：主要桥架/主要风管/主要水管等。

（2）初步设计阶段

◆ 进一步细化公共设备通道内的主要设备种类/数量/规格；

◆ 基本确定公共设备通道的尺寸：宽/高/梁高/吊顶高度等；

◆ 设计包括大部分设备的机电综合图：主要桥架/主要风管/主要水管等。

（3）施工图设计阶段

◆ 最终确定公共设备通道内的主要设备种类/数量/规格；

◆ 确定公共设备通道的尺寸：宽/高/梁高/吊顶高度等；

◆ 设计包括所有设备的机电综合图，并标定最终尺寸，最终尺寸包括所有设备规格/设备标高/设备间距/设备坡度等。

4 空间协调图设计的主要流程及原则

空间协调图设计的主要流程为：资料收集—空间协调。

4.1 资料收集

数据中心公共设备通道机电综合图设计所需收集的设计资料（包括设备材质、尺寸、数量、位置、标高等）如表1所示。

4.2 空间协调

（1）公共设备通道的尺寸确认

考虑到设备搬运及吊顶设备安装高度等因素，一般吊顶不低于通道内的门高度，原则上不低于2.6m。考虑到兼做空调静压箱、桥架布置及检修要求，架空地板高度不宜低于600mm。

（2）设备布置原则

设备布置的主要依据如下：

◆ 建筑结构，设备各专业设计方案或设计图纸；

◆ 国家颁布的各专业的制图标准；

◆ 业主方提出的净空高度要求；

◆ 其他合作设计单位提供的设计资料（装修，智能化等）。

空间协调图的目的是采用最经济合理的方式排布各管线设备，一般按照以下原则进行布置：

◆ 由上而下，由大到小；

◆ 先布置管径较大的管线，后布置管径较小的管线，遇管线交叉时应小管避让大管；

◆ 压力流管道避让重力流管道；

◆ 冷水管避让热水管，因热水管往往需要保温且造价较高；

◆ 电缆动力自控通信等桥架与输送液体的管道宜分开布置或布置在其上方以免管道渗漏时损坏电缆造成事故；

◆ 附件少的管道避让附件多的管道，这样有利于施工操作和维护及更换管件；

◆ 可弯曲管避让不可弯曲管；

◆ 各种管线在同一处垂直方向布置时，一般是线槽/电缆在上，水管在下，热水管在上，冷水管在下，风管在上，水管在下；

◆ 空调风管/供回水管/冷凝水管/热水管等设计时应考虑保温层厚度、法兰尺寸、吊架材料所占空间；

◆ 气灭管道宜布置于上层，水喷雾管宜布置于下层，消火栓管靠近消火栓箱侧布置；

◆ 走廊送、回风口灯具/感烟探测器/摄像头/广播喇叭/喷头等布置应统一协调避免相碰，一般风口、灯具等要求居中呈一直线布置，以保证装修效果；

◆ 检查公共设备通道内是否有风机/卷帘门控制箱等动力设备；

◆ 如设备有分支管道或桥架，需考虑弯通及三通的设备尺寸影响；

◆ 保证通道有可上人至吊顶内的检修通道（原则上预留在通道中部），检修通道宽度原则上不小于500mm；

◆ 根据数据中心级别合理布置主要工艺设备：如2N系统的供电及IT桥架/暖通风管等需分两侧布置；

◆ 可汇总各专业设备做综合吊架；

◆ 极端情况下，设备可穿梁布置，需与结构专业协调后设置开孔。

（3）主要设备间距确认

①电气（因数据较多，故只标注参照的文献资料，具体数据请自行查找，余同）

◆ 电气桥架与其他工艺管道的布置间距参照JGJ-16-2008 民用建筑电气设计规范，第83页相关规定；

◆ 电气桥架间的布置间距间距参照JGJ-16-2008 民用建筑电气设计规范，第94页相关规定；

◆ 电气桥架与弱电/仪表桥架的布置间距参照HGT 20512-2000仪表配管配线设计规定，第11页相关规定。

②弱电及通信

◆ 弱电/通信桥架与强电桥架的布置间距参照GB 50311-2007 综合布线工程设计规范，第36页相关规定；

◆ 弱电/通信桥架与其他工艺设备的布置间距参照GB 50311-2007 综合布线工程设计规范，第37页相关规定。

③暖通及给排水等动力设备

◆ 气体灭火管道的布置要求参照国标图集07S207气体消防系统选用、安装与建筑灭火器配置，第67页相关规定；

◆ 动力管道间的布置间距参照国标图集03S402室内管道支吊架，第40～42页相关规定；

◆ 管沟内的动力管道间的布置间距参照天津地方图集DBJT03-22-2005-05S9管道支吊架，第139～144页相关规定；

◆ 管井内的动力管道间的布置间距参照天津地方图集DBJT03-22-2005-05S9管道支吊架，第119～122页相关规定。

④其他工艺设备

其他工艺管道与动力管道及强弱电设备间的布置间距参照“动力管道设计手册（2006）”（机械工业出版社），第239/268页相关规定。

5 空间协调图设计典型案例

某工程的空间协调图如图1所示。

6 空间协调图设计的最新技术的应用

随着计算机辅助设计软件技术开发应用的不断进步，3D模型技术为空间协调给出了新的解决思路。目前，主流的3D模型技术包括：Autodesk公司的BIM（建筑信息模型）、Autoplant，Graphisoft公 司 的 ArchiCAD，Bentley公司的Microsta-tion、PDS等。现以BIM软件为例，简述一下3D软件在空间协调图设计中的优势。

可视化：可视化即“所见所得”的形式，将100%实际尺寸的三维立体实物图形展示出来，不是普通的平面/立面图。

协调性：传统的空间协调依靠工程师的经验进行空间协调，BIM可自动检测各设备的碰撞信息，生成协调报告，大大提高效率。

优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，优化受信息、复杂程度和时间的制约。BIM模型提供了建筑物的实际信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，并可根据需要随时修改。另外，BIM模型可在短时间内提供多种方案比较，极大地缩短了决策时间。

可出图性：BIM模型除了可以提供常规的建筑及机电设计图纸，还可以通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）、综合结构留洞图（预埋套管图）、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等图纸。

对以后的管理及运维提供实质的帮助：BIM模型可根据现场的最新施工变化，动态的更新模型，保证模型与施工状态的一致性，为未来的管理及运行维护提供重要的支持。

图2为某项目的3D模型图。

图2

7 结束语

综上所述，数据中心的公共设备通道空间协调图的设计需综合多方面因素考虑，在设计的不同阶段及时准确地做出适当的空间协调图，对整个项目的进度及各专业的设计均有很大的帮助。

将来采用更直观、准确的3D模型辅助设计会是空间协调图设计未来发展的主要方向。

1 朱伟雄，王德安，蔡建华编译.新一代数据中心建设理论与实践.人民邮电出版社

2 动力管道设计手册（2006）.机械工业出版社

3 数据中心用远程通信基础设施标准ANSI TIA 942-2005

4 电子信息系统机房设计规范GB 50174-2008

5 民用建筑电气设计规范JGJ-16-2008

6 仪表配管配线设计规定HGT 20512-2000

7 综合布线系统工程设计规范GB 50311-2007

8 国标图集07S207气体消防系统选用、安装与建筑灭火器配置

9 国标图集03S402室内管道支吊架

10 天津地方图集DBJT03-22-2005-05S9管道支吊架