数据中心工程给排水专业设计要点

许晖东

（上海中福建筑设计院有限公司，上海 200000）

随着云计算和大数据等产业的快速兴起和国家大力推行“新基建”的背景下，数据中心的建设快速兴起。数据中心建设作为新一代信息技术产业，已成为战略性新兴产业。数据中心建设越来越广泛，在保障数据中心建设安全稳定的各个环节中，工程设计是十分重要的一环，给排水专业的设计尤为重要。

1 数据中心概述

《数据中心设计规范》（GB 50174—2017）中对数据中心进行了阐述为，数据中心是一种大型的数据储存中心，为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，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。

数据中心建设包含基础设施建设和信息的集中处理、存储、传输和交换，本文主要介绍基础设施建设工程设计方面的内容，基础设施建设是为信息的集中处理、存储、传输和交换提供良好的环境因素。信息的安全和信息设备的运行稳定需要建设配套完整的基建工程。数据中心的基建工程是一个系统工程，由多个系统协同工作实现，需要平衡各系统的可靠性。除了建筑主体本身安全防护等级需要达到所需等级要求外，机电各专业的系统设置也应与所需的安全保障系统相适应。《数据中心设计规范》（GB 50174—2017）中对数据中心进行了A、B、C三个等级的分类，且针对各个等级的数据中心制定了相应的技术要求。A级机房等级最高，重要性最高，运行中断将造成重大的经济损失或造成公共场所秩序严重混乱。

2 数据中心工程给排水系统设计要点

2.1 给排水相关设计依据

数据中心内有大量的服务器设备、网络存储设备、供电系统设备、制冷系统设备等，对水比较敏感，水渍会影响数据中心的正常运行。根据现行规范给水排水的相关规定，数据中心内空调和加湿设备区域应设置挡水和排水设施，有自动喷水灭火系统的房间、走道也应设置排水设施[1]。

2.2 给水系统

（1）生活用水。

供给大楼卫生间各用水器具用水，由市政自来水供给。

（2）空调加湿补水。

主要供给大楼空调加湿用水，根据空调专业设计条件，加湿用水需要采用软水，配置软化水处理装置对市政自来水进行软化处理。

（3）空调冷冻循环水系统补水。

主要供给大楼空调冷冻水系统平时运行时的补水，需要配置软化水处理装置，可与空调加湿补水系统合用一套软化水处理装置。

（4）空调冷却循环水系统补水。

主要对大楼空调冷却塔运行时蒸发和漂水产生的损耗进行补水，由市政自来水供给。

2.3 排水系统

（1）生活污水。

主要来自卫生间各种器具的排水。

（2）空调废水排水。

主要来自机房空调设备的冷凝水和加湿器的排污水。

（3）事故排水。

主要来自管道事故漏水以及火灾时消防系统的喷水。

（4）雨水。

主要来自屋面组织的雨水排放。

2.4 给排水管道设计

数据中心给排水管道敷设原则：与机房无关的给排水管道不得进入机房区域，长期充满水管道尽量远离机房区域，可能结露的给排水管道应做好防结露保温措施。建筑内的给排水管道一般建议采用金属管材，防止碰撞破裂漏水影响数据中心正常运行。

（1）生活给水排水管道。

数据中心机房基本属于无人值守状态，一般仅需要在首层或每层的某个角落设置个别办公室供少量运维人员办公运营用，并配套小型卫生间，生活给水排水管道不需要进入数据中心机房的核心区域。

（2）机房加湿设备补水管道。

机房的加湿设备一般设置在机房内部，加湿补水管道不得不进入数据中心机房的核心区域。可以将加湿给水立管设置在机房外部，有加湿器的地方设置支管接加湿器，支管在机房外设置检修阀门，缩短加湿管道进入机房区域的长度，降低管道的漏水对数据中心机房造成影响。

（3）空调冷却循环水供回水管道及其补水管道。

水冷型冷冻水中央空调系统的数据中心必备的管道，管道与数据中心机房的核心区没有直接联系，通常可敷设在核心区外围或专用的管道井内。

（4）空调废水排水管。

在空调机房、空调区域均考虑空调冷凝水、空调冷冻水或加湿给水管道阀门漏水、地面水排水，均设地漏考虑空调排水，经排水管汇集后就近排至室外排水沟。机房内采用洁净室专用地漏或自闭式地漏，地漏下加设水封装置，采取防止水封破坏和反溢措施。

（5）事故排水管。

数据中心的走道及辅助用房区域设置自动喷水灭火系统和消防栓给水系统，为防止两个系统误启动或消防灭火时喷洒的水进入机房而损害设备，正常需要设计水消防启动后排水系统，在走道隔一定距离设地漏，地漏接至事故排水立管上，排水立管设置在机房外部，有效防止水消防系统启动后水进入机房，造成二次损失。

（6）雨水管。

屋面雨水量按重现期为10年设计（重要公共建筑级别），计算建筑雨水系统管径。建筑屋面雨水排水设置溢流口，屋面的雨水排水管与溢流口的总排水能力设计重现期为50年、降雨历时5 min时的设计雨水流量[1-3]。

3 数据中心工程消防系统设计要点

3.1 消防系统

数据中心的消防系统根据现行规范要求和防火区域的不同分为几种形式，主机房区域安全等级较高且无人值守，一般情况下宜设置气体灭火系统，个别情况下可以设置自动喷水灭火系统。配电房区域不能采用自动喷水灭火系统，只能设置气体灭火系统。公共区域、辅助用房按现行防火规范要求设置室内消火栓系统或自动喷水灭火系统。消防系统的规划设计还需要与当地的消防主管部门沟通确定方案。

3.2 室内消火栓系统

数据中心消火栓箱宜布置在主机房外的走道上，明显且易于取用。消火栓管道不得进入或穿过数据中心主机房的内部，可以明设置在主机房的隔墙外面，考虑美观性，可对消火栓和立管进行装修包封处理并设置明显的标志。消火栓需要满足2股水柱能够同时保护机房里面的每个角落，故机房进深不应太深。平面方案布置时需要与建筑专业密切配合。

3.3 自动喷水灭火系统

现行《数据中心设计规范》（GB 50174—2017）规定，A级机房（两个或两个以上数据中心互为备份时）、B级和C级机房可采用自动喷水灭火系统，与《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）规定一致。一般根据业主的要求确定主机房是否采用自动喷水灭火系统。

自动喷水灭火系统作用后产生的水患影响较大，需要慎重采用。建议数据中心整栋楼的自动喷水灭火系统采用预作用形式，建议系统的预作用报警阀组按楼层或按防火分区设置，减少预作用阀组后管网的充水时间以满足规范要求，尽量避免火灾时大范围管网充水对其他未着火区域产生影响。

3.4 气体灭火系统

根据数据中心设计经验和现行标准的规定，数据中心的主机房自动灭火系统的首选为气体灭火系统。气体灭火系统灭火速度快、效率高、灭火后不损坏设备、无毒、无味无污染，灭火完通风排除气灭尾气后机房可以马上恢复使用。

目前数据中心运用比较广泛的气体灭火系为七氟丙烷和IG541两大类。七氟丙烷是HFC的一种，灭火原理为通过化学抑制作用终止燃烧的连锁反应，灭火速度快，属于化学灭火。IG541是氮气、氩气和二氧化碳组成的混合灭火剂，氮气、氩气和二氧化碳的组成体积比例为52∶40∶8，三种成分均为无毒、无味、无色和不导电的气体，灭火原理为稀释防护分区内支持燃烧的氧气，达到窒息灭火的目的，属于物理灭火。

数据中心工程灭火系统需要考虑使用场所、灭火效率、使用安全、综合造价。设计人员需要根据业主单位需求和实际情况进行充分比较，提供较优的设计方案。各数据中心业主单位自身对气体灭火系统选型存在不同的侧重点，主要体现在安全、效率、成本三个方面。

以安全第一，首选IG541。安全主要体现在对人和设备的保护。IG541灭火无污染、毒性小、安全系数高。

以效率第一，首选七氟丙烷。七氟丙烷需要10 s内喷完，IG541需要60 s内喷完。七氟丙烷灭火系统效率相对校高，对于相同容积的保护分区和相同的使用场所，七氟丙烷灭火系统灭火剂用量也相对较少。

以成本第一，气体灭火系统的总投资主要分为初期一次性投资和后期日常维护费用两部分组成。初期七氟丙烷成本较低，后期维护IG541成本较低，综合成本差别较小。

数据中心工程气体灭火系统设计应结合建筑平面的布局、管网的布置、气瓶间面积大小等因素结合实际需求综合考虑，在保证使用性能的前提下，尽可能控制造价。

3.5 建筑灭火器

数据中心工程主机房内被保护对象是数据存储服务器、配电柜等精密仪表设备，建议主机房内采用二氧化碳灭火器，扑救完成后完全挥发入大气中不会损坏精密仪表设备。走道、运维室等普通房间还是采用磷酸铵盐干粉灭火器。按照现行《建筑灭火器配置设计规范》的要求，主机房按严重危险级设计，手提式二氧化碳灭火器的灭火级别达不到规范规定的最小需配灭火级别要求，需要按照推车式二氧化碳灭火器进行配置。

4 结语

我国已步入信息化大数据时代，数据的存储安全与信息资源的更新速度已成为影响国家经济社会发展和人们生活科技发展水平的重要因素。数据中心工程是一项复杂的多学科工程，给排水专业应与其他各专业紧密配合、统筹设计，使给排水专业设置的各系统均能符合技术先进、节能环保、安全适用、经济合理的原则。