数字福建云计算中心建筑设计与总平布局——社会和企业云

林顺福

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

数字福建云计算中心建筑设计与总平布局
——社会和企业云

林顺福

(福建省建筑设计研究院 福建福州 350001)

基于数据中心的发展过程及数据中心的组成部分，文章详细阐述了数字福建云计算中心(社会和企业云)设计实例：总平面借鉴福建土楼防御式平面布局和隔震层结构方式保证数据中心的物理可靠性；建筑平面采用高效的模块化机房布局；通过加强机房区和非机房区的保温处理并使用环保埃特板外立面材料达到环保、节能效果。

安全可靠；微模块数据中心

1 数据中心的发展过程

在计算机及网络技术诞生后不久，数据中心也随之产生。当今的数据中心已经发生了翻天覆地的变化，与早期的数据中心不可同日而语。数据中心的发展不是一两天完成的，它是一个漫长的发展历程。

数据机房：20世纪80年代，微机市场一片繁荣，大量计算机被部署到世界各个角落，但很少有人关心过计算机的运维要求。然而，随着IT运维变得越来越复杂，数据丢失现象越来越普遍，所有公司开始意识到需要控制IT资源。微机开始在过去的机房中寻找它们的位置，使用廉价的网络设备，加上标准的网络布线，人们开始采用分层设计，将服务器单独放在公司的一间特殊的房间中，于是就使用“数据机房”一词表示特殊设计过的机房。

传统数据中心：2007年，数据中心的设计、建造和运维已经形成了规范的规程，如电信行业协会(TIA)等专业机构推出了被行业认可的设计标准。同时，数据中心的一些运行指标也被开发出来，用于评估中断对业务的影响。目前，仍然有大量的操作规程正在开发，同时绿色、节能、环保的数据中心也开始受到大家的广泛关注。

模块化数据中心：随着IT需求量和运营模式的发展，出现了新一代的数据中心模式，使得机柜、制冷、配电等更高层次的集成，以模块化方式按需建设，弹性扩容，形成了微模块的数据中心。

2 数据中心的组成部分

数据中心是以建筑空间为集中放置电子信息设备提供运行环境的场所，可以是一栋或几栋建筑物，也可以是一栋建筑物的一部分，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等[1]。建筑平面围绕基本机房模块单元进行空间布局，并满足数据中心机房的工艺要求。

主机房: 主要用于数据处理设备安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。

支持区：包括变配电室、柴油发电机房、不间断电源系统室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房等，为主机房、辅助区提供动力支持和安全保障的区域。

辅助区：包括进线间、测试机房、总控中心、消防和安防控制室拆包区、备件库、打印室、维修室等区域。用于电子信息设备和软件的安装、调试、维护、运行监控和管理的场所。

行政办公区：用于日常行政管理及客户对托管设备进行管理的场所，包括工作人员办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间和用户工作室等。

3 数字福建云计算中心(社会和企业云)设计

3.1 项目区位及概况

项目位于福建省长乐市文武砂水库，周边有规划中的下沙度假基地、海峡高尔夫球场、外文武高端旅游基地和会议中心，南阳山、董奉山等生态人文资源，区位条件优越。两港公路穿腹而过，距长乐国际机场8km，松下码头20km，另有规划中的上岛高速铁路、沿海高速客货专线、京台高铁机场连接线等铁路穿境，交通便利。基地北面距离省道201线约270m，南面是建设中信息产业楼，日后容易发挥信息产业集群优势。西面为已建东湖路，东面为四站村及空地。场地现状为空地，原为四站村鱼塘养殖池，近两年由东湖湖底吹砂回填。场地平坦开阔，有少量芦苇植被。

项目总建筑面积39 237.9m2。地上建筑面积37 517.7m2，地下建筑面积1 720.2m2，占地面积8 841.6m2。项目包含中间的数据中心主体建筑，以及两侧的动力中心。数据中心地上5层，地下1层。动力中心4层。一层层高5.1m，二层至四层层高均为4.8m，五层层高为3.9m，总高度23.9m,如图1所示。

图1 总平面图

3.2 建筑设计理念

数字福建云计算中心依托和利用当前先进的机房设计理念和成熟的云计算技术，打造一个集安全可靠、高效、节能环保的云计算中心，构建一个包含存储云、计算云、应用云的多层体系计算平台。使福建省的信息化建设步入一个管理高效、性能优越、可持续性发展的新时期。

3.2.1 物理安全可靠

平面布局：该工程借鉴了福建土楼防御式平面布局，采用类蜂窝状六边形的平面布局，内部设置庭院空间，六边形的外墙除了必要的出入口和防排烟窗外均不设置任何洞口，物理上减少了机房内部和外部的联通。

结构隔震：该项目总投资巨大，涉及社会经济信息安全，具有较高的社会经济影响力。结构基于技术先进、经济安全适用的原则，采用隔震技术。不但可降低上部结构的造价，也可使梁柱截面设置合理。在地震作用下能明显减少被保护建筑及其内部设备所受影响，有效保护建筑内的设备及数据；能有效降低震后修复、重建的费用及生命财产的损失。特别是在中、大震作用下，效果显著。既体现建筑的先进性，又能使结构安全、经济、合理，如图2所示。

防洪措施：园区的围墙设计为永久性挡板，筑起防洪的第一道防线；通过抬高室内地坪标高，比周边市政道路高出约0.8m；一层均未设置主要的数据机房，保证在极端气候下做到万无一失。

机房管理措施：①园区出入口安排专人值守，控制、鉴别和记录进入的人员；②需进入机房的来访人员须经过申请和审批流程，通过智能化限制和监控其活动范围；③对机房划分区域进行管理，区域和区域之间设置物理隔离装置，在重要区域前设置交付或安装等过渡区域；④重要区域应配置电子门禁系统，控制、鉴别和记录进入的人员。

3.2.2 高效标准模块化

模块化是一种处理复杂系统分解为更好的可管理模块的方式，当一个系统过于复杂，为了简化，可以将其分解为多个模块，要按照模块进行管理，复杂程度就可降低。

机房平面土建布局标准化，六边形蜂窝状每一条边设置一个标准机房，每个机房的平面轮廓尺寸和层高都一样，形成一个标准的机房单元，每个机房的机柜布置，电力负荷，空调设备配置也是一样。大大降低了建筑施工与设备安装的难度,如图3所示。

图3 机房平面图

机房内部布置采用微模块。微模块将一定数量的机柜通过底座和顶板组合在一起，每个模块内部组成一个空间，可提供多个标准机柜，模块化IDC将IT机柜、空调系统、配电系统、监控系统、安防系统、照明等封闭在一个模块化箱体内。通过冷、热通道隔离，形成有效气流组织，满足IT设备运行要求，满足数据中心机房环境相关技术规范。

数据中心引入模块化技术，可以大幅提升设备的使用价值，使得数据中心的各个功能模块具有可扩展、可变更、可移动以及可变换的能力，同时提高了人员的学习能力，避免在运维中出错，可以预见问题，提高工作效率。

3.2.3 绿色节能环保

数据中心在当今能源紧缺与能源成本迅猛增涨的情况下必须要追求更低的能源效率(PUE)，提高数据中心的利用率，从而为建设单位构建一个高效利用能源和空间的数据中心，支持建设单位获得可持续发展的环境。绿色数据中心是数据中心发展的必然[2]。

本节包括上述东方这些有人烟之地区，再往东便是一无所知了。中国海又名涨海，也有人称其为占婆海，乃黑色海之一部。实际上中国海也的确如此，一向受强风影响，咆哮沸腾，昼夜不停。

数据中心保温性能为节能降耗的重要技术考核指标，符合公共建筑节能设计标准。由于主机房区要求常年保持恒温恒湿的环境，在主机房区外墙不设置外窗，机房区与非机房区之间做加强保温处理，机房区楼层与非机房区楼层之间的楼板进行加强保温处理[3]。

绿化中庭：通过室外绿化可以降低室外温度，改变室内外温差差异，从而影响建筑内外热交换，同时也可以改善环境。局部的底层架空更有助于气流的循环，将更多的新鲜冷空气引入到中庭，如图4所示。

图4 中庭剖面图

微模块本身也是一种节能，主要从配电、制冷、IT设备、能效管理及全面系统的节能服务器考虑，全方位绿色节能。高效高压直流供电，减少转化次数，降低UPS供电损耗；模块化数据中心精确制冷，避免局部过热或过冷，与传统机房相比，可以提高机柜进风温度。

4 总平面布局

该工程整体布局为集中式六边形布局，地块中部为调度指挥中心，外环六边形5层数据中心，东北侧、西北侧均布置4层动力中心及配套用房，形成福建土楼防御式平面布局。考虑到汽车存在冲撞和自燃甚至爆炸的可能性，在远离主体建筑的空白区域设置停车位，主体建筑和停车位之间形成了内部的车行通道，环绕主体建筑，充分利用土地，同时有利于大量人流的集散。

该工程数据中心退南部东湖路19.9m，退北部红线7.7m，西北侧动力中心及配套用房退西边红线6m，东北侧动力中心及配套用房退东边红线6.5m。

该工程基地设置一个主入口和一个次入口。主要人流由南侧到达位于东湖路的主入口。次入口与基地西侧相邻地块的经济技术中心连通。为了防止恶意闯入，主入口安装可升降的防冲撞装置，同时设置人员进出的身份验证设备[3]。

4.1 平面功能与流线设计

主体数据机房以六边环形的形态位于基地中央，内院设置调度指挥中心。内部管理人员从前区的广场进入一层门厅通过电梯到达五层的办公区，屋面设置绿化及遮阳构架丰富办公空间。两边的动力及配套用房服务与中心，位于主体后侧方，为中央提供强有力的电力支持。为保证数据中心无间断供电，于动力中心内部设置了16组柴油发电机。其油罐位置考虑到退距问题，设置于前区绿地内的三角区域，埋地处理。

主体一层围绕中央的内院排布，正对外部道路设置门厅以及设备用房；两侧是底层架空绿化；后部是发电机房及空调冷冻机房，内院中央是调度指挥中心及监控中心。二至四层云计算机房，五层为备用机房及管理配套用房。地下一层局部下挖-6.2m作为消防水池。

东北、西北侧的动力中心，考虑到发电机房荷载、数据机房每层的用电负荷等问题，一层布置发电机房，二层以上布置高低压变电所。与主体间留3.5m作为发电机房的进风通道。

货运通道：在数据中心一层设置直接对外的卸货平台，并在卸货平台附近统一考虑设置载货电梯。楼内规划合理的货运通道，货运通道的宽度、高度按客户要求和大型设备搬运尺寸合理设计。

合理的平面功能，紧凑的平面布局，井然有序的流线组织，充分体现数据中心的高效性。

4.2 外观造型设计

立面设计符合机房生产楼无人或少人值守的使用性质和功能要求。为了保证机房的安全性，机房区不设置外窗户。主要外墙采用暖色调埃特板环保材料，局部用淡蓝色的玻璃幕墙，两种材料形成虚实和冷暖的对比。在处理手法上，采用寓意的手法，每个单元机房的立面设置流线状灯带，象征IT数据流不断传输。上部的遮阳板同样表达出一种数字现代化的时代气息。两栋附属的动力中心外墙用深灰色格栅包裹，与主楼和谐相处，以此连接在一起的建筑显得既对立又统一。在总体意向上，塑造出一个稳重大方，既富有数据机房特色又包含时代精神的沿街立面,如图5所示。

图5 鸟瞰图

内部空间简洁现代，外部形体稳重大方，虚实对比强烈，现代感强烈。建筑立面造型突出数据机房风格和特点，与周边建筑景观相得益彰。建筑风格体现时代性和通信企业文化内涵，在醒目位置设置企业标识。建筑形式体现了结构、功能以及经济的要求，避免夸张的自由造型，提倡建筑结构材料资源的有效性，减少浪费。

5 结语

数据中心建筑设计的特征是专业多、难度大、技术发展快，对设计团队是个巨大的挑战。笔者有幸参与其中，并在工作实践中对数据中心建筑设计有更深层次的理解。建筑设计的优劣，是否最佳化，规划的各种功能指标是否能实现，只有在系统运行后才能做客观的评估，很多问题要经过较长时间，甚至是设备或系统的一个生命周期内才能暴露出来。

[1] GB50174-2008电子信息系统机房设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2] 陈刚.绿色数据中心的节能[J].实践·探索，2014(08)：126.

[3] 董巍巍.大型数据中心建筑设计的思考——以中国石油新疆区域数字网络控制中心为例[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

林顺福(1980.10- )，男，高级工程师，一级注册建筑师。

E-mail:78081543@qq.com

2017-02-28

TU2

A

1004-6135(2017)05-0041-04