6.1.8
改建的数据中心应根据荷载要求进行抗震鉴定,并应符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的有关规定。经抗震鉴定后需要进行抗震加固的建筑,应按国家现行标准《混凝土加固结构规范》GB 50367、《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116和《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145的有关规定进行加固。当抗震设防类别为丙类的建筑改建为A级数据中心时,在使用荷载满足要求的条件下,建筑可不做加固处理。
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改建的数据中心应根据荷载要求进行抗震鉴定,并应符合现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB 50023的有关规定。经抗震鉴定后需要进行抗震加固的建筑,应按国家现行标准《混凝土加固结构规范》GB 50367、《建筑抗震加固技术规程》JGJ 116和《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145的有关规定进行加固。当抗震设防类别为丙类的建筑改建为A级数据中心时,在使用荷载满足要求的条件下,建筑可不做加固处理。
新建A级数据中心首层建筑完成面应高出当地洪水百年重现期水位线1.0m以上,并应高出室外地坪0.6m以上。
数据中心宜单独设置人员出入口和设备、材料出入口。
6.2.1 数据中心设置单独出入口的目的是为了避免人流物流的交叉,提高数据中心的安全性,减少灰尘被带入主机房。尤其是当数据中心位于其他建筑物内时,应采取措施,避免无关人员和货物进入数据中心。
有人操作区域和无人操作区域宜分开布置。
6.2.2 主机房一般属于无人操作区,辅助区一般含有测试机房、总控中心、备件库、维修室、用户工作室等,属于有人操作区。设计规划时宜将有人操作区和无人操作区分开布置,以减少人员将灰尘带入无人操作区的机会。但从操作便利角度考虑,主机房和辅助区宜相邻布置。
数据中心内通道的宽度及门的尺寸应满足设备和材料的运输要求,建筑入口至主机房的通道净宽不应小于1.5m。
6.2.3 当需要运输设备时,主机房门的净宽不宜小于1.2m,净高不宜小于2.2m;当通道的宽度及门的尺寸不能满足设备和材料的运输要求时,应设置设备搬入口。
数据中心可设置门厅、休息室、值班室和更衣间。更衣间使用面积可按最大班人数,以1㎡/A.~3㎡/人计算。
6.2.4 在主机房入口处设换鞋更衣间,其目的是为了减少人员将灰尘带入主机房。是否设置换鞋更衣间,应根据项目的具体情况确定。条件不允许时,可将换鞋改为穿鞋套,将更衣间改为更衣柜。换鞋更衣间的面积应根据最大班时操作人员的数量确定。
数据中心的建筑气候分区和围护结构热工设计应符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189的有关规定。当主机房与外围护结构相邻时,对应部分外围护结构的热工性能应根据全年动态能耗分析情况确定最优值。
6.3.1 由于我国幅员辽阔,各地气候差异很大,为了使建筑物适应各地不同的气候条件,满足节能要求,应根据建筑物所处的建筑气候分区,确定建筑围护结构合理的热工性能参数。
一般民用建筑的外围护结构强调夏季“隔热”,冬季“保温”,二者对外围护结构传热性能的要求趋势是一致的,即传热系数越小对室内环境保持和节能越有利。而数据中心的主机房则不同,其同样强调夏季的隔热,但在进入过渡季和冬季后,降低保温性能有利于散热,反而对数据中心的室内环境保持和节能有利。由于所处地域的差别,不能对全国的数据中心做出定量的统一规定,因此要求通过动态能耗分析,进行全年耗冷、耗热量计算,以确定主机房区域外围护结构传热系数的最优值,同时满足围护结构内墙不出现结露的要求。
数据中心围护结构的材料选型应满足保温、隔热、防火、防潮、少产尘等要求。外墙、屋面热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。
6.3.2 由于围护结构中窗过梁、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、钢筋混凝土剪力墙、梁、柱等部位的传热系数远大于主体部位的传热系数,形成热流密集通道,即为热桥。本条规定的目的主要是防止冬季采暖期间热桥内外表面温差小,内表面温度容易低于室内空气露点温度,造成围护结构热桥部位内表面产生结露;同时也避免夏季空调期间这些部位传热过大增加空调能耗。内表面结露,会造成围护结构内表面材料受潮,影响室内环境。因此,应采取保温措施,减少围护结构热桥部位的传热损失。主机房应做好密闭,满足保温、隔热、防潮、防尘要求。
主机房不宜设置外窗。当主机房设有外窗时,应采用双层固定式玻璃窗,外窗应设置外部遮阳,外窗的气密性应符合现行国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106的有关规定,遮阳系数应符合现行国家标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189的有关规定。当电池室设有外窗时,应避免阳光直射。
6.3.3 从保证数据中心安全、节能、洁净的角度出发,服务器机房、网络机房、存储机房等日常无人工作区域不宜设置外窗。总控中心、测试间等有人工作区域可以设置外窗,但应保证外窗有安全措施,有良好的气密性。外窗的气密性不低于现行国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106规定的8级要求,防止空气渗漏和结露,满足热工要求。大量调查和测试表明,太阳辐射通过窗进入室内的热量将严重影响建筑室内热环境,增加建筑空调能耗。因此,减少窗的辐射传热是建筑节能中降低窗口得热的主要途径。应采取适当遮阳措施,防止直射阳光的不利影响。
室内装修设计选用材料的燃烧性能应符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222的有关规定。
6.4.1 高分子绝缘材料是现代工程中广泛使用的材料,常用的工程塑料、聚酯包装材料、高分子聚合物涂料都是这类物质。其电气特性是典型的绝缘材料,有很高的阻抗,易聚集静电,因此在未经表面改性处理时,不得用于机房的表面装饰工程。但如果表面经过改性处理,如掺入碳粉等,使其表面电阻减小,从而不容易积聚静电,则可用于机房的表面装饰工程。
主机房室内装修,应选用气密性好、不起尘、易清洁、符合环保要求、在温度和湿度变化作用下变形小、具有表面静电耗散性能的材料,不得使用强吸湿性材料及未经表面改性处理的高分子绝缘材料作为面层。
6.4.2 防静电活动地板的铺设高度应根据实际需要确定(在有条件的情况下,应尽量提高活动地板的铺设高度),当仅敷设电缆时,其高度一般为250mm左右;当既作为电缆布线,又作为空调静压箱时,可根据风量计算其高度,并应考虑布线所占空间,一般不宜小于500mm。当机房面积较大、线缆较多时,应适当提高活动地板的高度。
当电缆敷设在活动地板下时,为避免电缆移动导致地面起尘或划破电缆,地面和四壁应平整而耐磨;当同时兼作空调静压箱时,为减少空气的含尘浓度,地面和四壁应选用不易起尘和积灰、易于清洁且具有表面静电耗散性能的饰面涂料。
主机房内墙壁和顶棚的装修应满足使用功能要求,表面应平整、光滑、不起尘、避免眩光,并应减少凹凸面。
6.4.3 密闭措施包括:密封胶嵌缝、压缝条压缝、纤维布条粘贴压缝、加穿墙套管等。
主机房地面设计应满足使用功能要求,当铺设防静电活动地板时,活动地板的高度应根据电缆布线和空调送风要求确定,并应符合下列规定:
1 当活动地板下的空间只作为电缆布线使用时,地板高度不宜小于250mm。活动地板下的地面和四壁装饰可采用水泥砂浆抹灰。地面材料应平整、耐磨。
2 当活动地板下的空间既作为电缆布线,又作为空调静压箱时,地板高度不宜小于500mm。活动地板下的地面和四壁装饰应采用不起尘、不易积灰、易于清洁的材料。楼板或地面应采取保温、防潮措施,一层地面垫层宜配筋,围护结构宜采取防结露措施。
6.4.4 当采用碳纤维对建筑楼板进行加固时,为避免日后砂浆保护层脱落,应采用聚合物砂浆,并内衬钢丝网。
技术夹层的墙壁和顶棚表面应平整、光滑。当采用轻质构造顶棚做技术夹层时,宜设置检修通道或检修口。
当主机房内设有用水设备时,应采取防止水漫溢和渗漏措施。
门窗、墙壁、地(楼)面的构造和施工缝隙均应采取密闭措施。
当主机房顶板采用碳纤维加固时,应采用聚合物砂浆内衬钢丝网对碳纤维进行保护。
数据中心的空气调节系统设计应根据数据中心的等级,按本规范附录A执行。空气调节系统设计应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736的有关规定。
7.1.1 电子信息设备在运行过程中产生大量热,这些热量如果不能及时排除,将导致机柜或主机房内温度升高,过高的温度将使电子元器件性能劣化、出现故障,或者降低使用寿命。此外,制冷系统投资较大、能耗较高,运行维护复杂。因此,空气调节系统设计应根据数据中心的等级,采用合理可行的制冷系统,对数据中心的可靠性和节能具有重要意义。
与其他功能用房共建于同一建筑内的数据中心,宜设置独立的空调系统。
7.1.2 数据中心与其他功能用房共建于同一建筑内时,设置独立空调系统的原因如下:
(1)数据中心与其他功能用房对空调系统的可靠性要求不同;
(2)数据中心环境要求与其他功能用房的环境要求不同;
(3)空调运行时间不同;
(4)避免建筑物内其他部分发生事故(如火灾)时影响数据中心安全。
主机房与其他房间宜分别设置空调系统。
7.1.3 主机房的空调参数与支持区和辅助区的空调参数不同,宜分别设置不同的空调系统。
电子信息设备和其他设备的散热量应根据设备实际用电量进行计算。
7.2.1 数据中心内设备的散热量应以设备实际用电量为准。对主机房内的电子信息设备的用电量不能完全掌握时,可参考所选UPS电源的容量和冗余量来计算设备的散热量。
空调系统夏季冷负荷应包括下列内容:
1 数据中心内设备的散热;
2 建筑围护结构得热;
3 通过外窗进入的太阳辐射热;
4 人体散热;
5 照明装置散热;
6 新风负荷;
7 伴随各种散湿过程产生的潜热。
7.2.2 空调系统的冷负荷主要是服务器等电子信息设备的散热。电子信息设备发热量大(耗电量中约97%都转化为热量),热密度高,夏天冷负荷大,因此数据中心的空调设计主要考虑夏季冷负荷。
空调系统湿负荷应包括下列内容:
1 人体散湿;
2 新风湿负荷;
3 渗漏空气湿负荷;
4 围护结构散湿。
主机房空调系统的气流组织形式应根据电子信息设备本身的冷却方式、设备布置方式、设备散热量、室内风速、防尘和建筑条件综合确定,并应采用计算流体动力学对主机房气流组织进行模拟和验证。当电子信息设备对气流组织形式未提出特殊要求时,主机房气流组织形式、风口及送回风温差可按表7.3.1选用。
7.3.1 气流组织形式选用的原则是:有利于电子信息设备的散热,建筑条件能够满足设备安装要求。电子信息设备的冷却方式有风冷、水冷等,风冷有上部进风、下部进风、前进风后排风等。影响气流组织形式的因素还有建筑条件,包括层高、面积等。因此,气流组织形式应根据设备对空调系统的要求,结合建筑条件综合考虑。采用CFD气流模拟方法对主机房气流组织进行验证,可以事先发现问题,减少局部热点的发生,保证设计质量。本条推荐了主机房常用的气流组织形式、送回风口的形式以及相应的送回风温差。
对单台机柜发热量大于4kW的主机房,宜采用活动地板下送风(上回风)、行间制冷空调前送风(后回风)等方式,并宜采取冷热通道隔离措施。
7.3.2 从节能的角度出发,机柜间采用封闭通道的气流组织方式,可以提高空调利用率。采用水平送风的行间制冷空调进行冷却,可以降低风阻。随着电子信息技术的发展,机柜的容量不断提高,设备的发热量将随容量的增加而加大,为了保证电子信息系统的正常运行,对设备的降温也将出现多种方式,各种方式之间可以相互补充。
在有人操作的机房内,送风气流不宜直对工作人员。
7.3.3 本条是为了保证机房内操作人员身体健康而制订的。
采用冷冻水空调系统的A级数据中心宜设置蓄冷设施,蓄冷时间应满足电子信息设备的运行要求;控制系统、末端冷冻水泵、空调末端风机应由不间断电源系统供电;冷冻水供回水管路宜采用环形管网或双供双回方式。当水源不能可靠保证数据中心运行需要时,A级数据中心也可采用两种冷源供应方式。
7.4.1 蓄冷设施有两个作用:一是在两路电源切换时,冷水机组需重新启动,此时空调冷源由蓄冷装置提供;二是供电中断时,电子信息设备由不间断电源系统设备供电,此时空调冷源也由蓄冷装置提供。因此,蓄冷装置供应冷量的时间宜与不间断电源设备的供电时间一致。蓄冷装置提供的冷量包括蓄冷罐和相关管道内的蓄冷量及主机房内的蓄冷量。
两种冷源供应方式包括水冷机组与风冷机组的组合、水冷机组与直膨式机组的组合等。
为保证供水连续性,避免单点故障,冷冻水供回水管路宜采用环形管网(图1);当冷冻水系统采用双冷源时,冷冻水供回水管路可采用双供双回方式(图2)。
数据中心的风管及管道的保温、消声材料和粘结剂应选用非燃烧材料或难燃B1级材料。冷表面应做隔气、保温处理。
采用活动地板下送风时,地板的高度应根据送风量确定。
7.4.3 主机房内的线缆数量很多,一般采用线槽或桥架敷设。当线槽或桥架敷设在高架活动地板下时,线槽占据了活动地板下的部分空间。当活动地板下作为空调静压箱时,应考虑线槽及消防管线等所占用的空间,空调送风量应按地板下的有效送风面积进行计算。
主机房应维持正压。主机房与其他房间、走廊的压差不宜小于5Pa,与室外静压差不宜小于10Pa。
7.4.4 主机房维持正压的目的是为了防止外部灰尘进入主机房。
空调系统的新风量应取下列两项中的最大值:
1 按工作人员计算,每人40m³/h;
2 维持室内正压所需风量。
主机房内空调系统用循环机组宜设置初效过滤器或中效过滤器。新风系统或全空气系统应设置初效和中效空气过滤器,也可设置亚高效空气过滤器和化学过滤装置。末级过滤装置宜设置在正压端。
7.4.6 本条将空调系统的空气过滤要求分成两部分,主机房内空调系统的循环机组(或专用空调的室内机)宜设初效过滤器,有条件时可以增加中效过滤器,而新风系统应设初效和中效过滤器,环境条件不好时,可以增加亚高效过滤器和化学过滤装置。
设有新风系统的主机房,在保证室内外一定压差的情况下,送排风应保持平衡。
7.4.7 设有新风系统的主机房,应进行风量平衡计算,以保证室内外的差压要求,当差压过大时,应设置排风口,避免造成新风无法正常进入主机房的情况。
打印室、电池室等易对空气造成二次污染的房间,对空调系统应采取防止污染物随气流进入其他房间的措施。
7.4.8 打印室内的喷墨打印机、静电复印机等设备以及纸张等物品易产生尘埃粒子,对除尘后的空气将造成二次污染;电池室内的电池(如铅酸电池)有少量氢气溢出,对数据中心存在不安全因素,因此应对含有污染源的房间采取措施,防止污染物随气流进入其他房间。如对含有污染源的房间不设置回风口,直接排放;与相邻房间形成负压,减少污染物向其他房间扩散;对于大型数据中心,还可考虑为含有污染源的房间单独设置空调系统。
数据中心专用空调机可安装在靠近主机房的专用空调机房内,也可安装在主机房内。
7.4.9 数据中心专用空调机的两种布置方式各有优缺点:安装在靠近主机房的专用空调机房内便于设备维护,可以降低主机房内的噪声,但占用空间较大;安装在主机房内可以节省建筑空间,但设备维护有可能影响电子信息设备的正常运行。从空调效果来讲,两种安装方式没有明显区别。
空调系统设计应采用节能措施,并应符合下列规定:
1 空调系统应根据当地气候条件,充分利用自然冷源。
2 大型数据中心宜采用水冷冷水机组空调系统,也可采用风冷冷水机组空调系统;采用水冷冷水机组的空调系统,冬季可利用室外冷却塔作为冷源;采用风冷冷水机组的空调系统,设计时应采用自然冷却技术。
3 空调系统可采用电制冷与自然冷却相结合的方式。
4 数据中心空调系统设计时,应分别计算自然冷却和余热回收的经济效益,并应采用经济效益最大的节能设计方案。
5 空气质量优良地区,可采用全新风空调系统。
6 根据负荷变化情况,空调系统宜采用变频、自动控制等技术进行负荷调节。
7.4.10 空调系统对数据中心节能影响很大,设计时应根据具体情况确定设计方案。
1 中国地域辽阔,各地自然条件各不相同,在执行本条规定时,应根据当地的气候条件、数据中心的规模、空调系统综合能效等因素考虑,选择合理的空调冷源方案,达到节约能源,降低运行费用的目的。
2 大型数据中心通常是指建筑面积为数千至数万平方米的数据中心。在这类数据中心中,安装的设备多、发热量大、空调负荷大,设计空调系统时应根据空调系统的综合能效进行选择。水冷冷水机组的能效比较高,可节约能源。当数据中心建设地点水源不足或水冷冷水机组空调系统利用自然冷源时间不足时,也可采用风冷冷水机组的空调系统。
3 在不能完全采用自然冷却技术的地区或季节,空调系统可采用电制冷与自然冷却相结合的方式达到部分节能。
4 数据中心空调系统的节能应根据地区和气候环境决定采用何种方式,是采用自然冷却技术,还是采用余热回收技术,应分别计算其经济效益和节能效果,采用经济效益大、节能效果好的设计方案。
5 空气质量对电子信息设备的安全运行至关重要,在自然环境清洁、空气质量优良、温湿度适宜的地区,数据中心采用全新风系统可以节约能源。当新风的温度、相对湿度及空气含尘浓度达不到本规范附录A的要求时,应对空气质量进行控制。
采用全新风空调系统时,应对新风的温度、相对湿度、空气含尘浓度等参数进行检测和控制。寒冷地区采用水冷冷水机组空调系统时,冬季应对冷却水系统采取防冻措施。
7.4.11 当室外空气质量不能满足数据中心空气质量要求时,应采取过滤、降温、加湿或除湿等措施,使数据中心内的空气质量达到本规范附录A的要求。
空调和制冷设备的选用应符合运行可靠、经济适用、节能和环保的要求。
7.5.1 空调对于电子信息设备的安全运行至关重要,因此机房空调设备的选用原则首先是高可靠性,其次是运行费用低、高效节能、低噪声和低振动。
空调系统和设备应根据数据中心的等级、气候条件、建筑条件、设备的发热量等进行选择,并应按本规范附录A执行。
7.5.2 不同等级的数据中心对空调系统和设备的可靠性要求也不同,应根据机房的热湿负荷、气流组织形式、空调制冷方式、风量、系统阻力等参数及本规范附录A的相关技术要求执行。气候条件是指数据中心建设地点极端气候条件。建筑条件是指空调机房的位置、层高、楼板荷载等。如果选用风冷机组,应考虑室外机的安装位置;如果选用水冷冷水机组,应考虑冷却塔的安装位置。
空调系统无备份设备时,单台空调制冷设备的制冷能力应留有15%~20%的余量。
7.5.3 空调系统无备份设备时,为了提高空调制冷设备的运行可靠性及满足将来电子信息设备的少量扩充,要求单台空调制冷设备的制冷能力预留15%~20%的余量。
机房专用空调、行间制冷空调宜采用出风温度控制。空调机应带有通信接口,通信协议应满足数据中心监控系统的要求,监控的主要参数应接入数据中心监控系统,并应记录、显示和报警。主机房内的湿度可由机房专用空调、行间制冷空调进行控制,也可由其他加湿器进行调节。
7.5.4 出风温度控制可准确控制冷通道和机柜进风处的温度。要求机房专用空调机带有通信接口,通信协议满足机房监控系统要求的目的是为了便于空调设备与机房监控系统联网,实现集中管理。其他加湿器包括:电极加湿器、湿膜加湿器、红外加湿器、超声波加湿器等。