大数据时代,数据呈现爆炸式的增长,全球掀起了兴建数据中心的热潮。在新时代,未来数据中心如何建设运营,又将呈现出怎样的发展趋势?2019年12月19日,第十四届中国IDC产业年度大典(IDCC2019)第二日精彩继续,行业专家和企业代表云集“IDC建设与发展论坛”,为数据中心未来的建设与发展献计献策。中国中元国际工程有限公司数据中信基智能化事业部副总经理浦廷民先生为与会者带来了题为《安全可靠的企业级数据中心园区设计》的分享。

中国中元国际工程有限公司数据中信基智能化事业部副总经理浦廷民

中国中元国际工程有限公司数据中信基智能化事业部副总经理浦廷民

大家上午好,我是中国中元国际工程有限公司的浦廷民,我这个部门是数据中心和智能化事业部,主要负责的是数据中心的设计、咨询和项目管理业务。我今天分享的题目是安全可靠的企业级数据中心园区设计。主要从三个方面进行分享,一是前沿部分,二是设计案例分享,三是建筑业产业模式探索。

数据中心行业的发展趋势,大家可以看到,国内IDC市场的规模越来越大,每年以30%的比例在增长,这也能看到我们IDC市场欣欣向荣的景象。这也得益于国内互联网+大数据、云计算、物联网以及5G业务的发展。在数据中心行业发展动力方面有几个方面的推动力。一是政策方面的支持。国家发展战略,对于互联网+以及数据多模的重视。二是云计算、大数据以及物联网应用的不断创新,包括产业政策的扶持,智慧城市、信息消费需求持续强劲的增长。三是规范的逐步成熟化。这是我们数据中心发展的推动力。

企业级数据中心关注点主要有几个方面。一是对园区的规划越来越重视。主要是合理得分区,包括对于数据中心园区的生产、贯通、配套、综合等等区域合理的划分,对景观的重视也越来越高。业主更多的希望营造一个公园式的数据中心园区。对于园区的绿化、小品,包括水系重视程度越来越高。也是想给员工营造一个更加舒适的环境,增强对员工的人文关怀。

二是在整体和分区建设上,主要是根据近期的需求和远期的规划更加注重对于园区的整体规划和分期建设。企业级数据中心更多的关注企业形象,建设要与企业形象相匹配,包括接待会议、入口大厅、展厅等符合企业形象,也更加重视业务宣传以及实际的亲身体验。

三是对于节能,更加响应地方和国家的节能政策。包括各个省市PUE的限制,以及新技术、新产品的应用等等。在安全上更不用说了,更加注重园区的安全以及基建系统的安全,避免责任事故的发生。在设计阶段,更加注重BIM协同的整体设计,因为数据中心的管线非常多,管线的汇总也是非常的复杂。所以,对于管线的汇总BIM协同设计是非常重视的,同时对于BIM后期结合运维和展示也是作为一个重点来管控。

对于智慧园区,企业级数据中心也是想利用现代化的技术提高管理效率,降低运营成本。传统智慧园区面临管理效率低下,服务体验差,能源浪费大以及运营成本高的痛点。智慧园区就是想利用云计算、物联网以及大数据、人工智能等等新技术,来解决传统园区存在的痛点,通过这些技术营造一个安全舒适、高效绿色的整体智慧园区。

后面是一个项目案例的分享。这个项目是中国航信高科技产业园区,在北京顺义的后沙峪,整体规模3万平米,生产区17万平米,建设方是中国民航的信息集团公司,是一家央企,主要的业务是航空客运的业务处理,包括电子客票系统。这个数据中心主要是提升企业数据的安全以及系统的稳定性,主营业务是公司里核心的系统运行,未来也要作为整个央企的云计算中心和大数据中心,对国家的影响是重大的。

在功能分区上,整体的布局还是遵循着中国传统的建筑园林组群的特点,把四个地块完全的串成阴阳和谐的东西两个建筑组群。看一下东组群,主要是以生产区、办公区为轴线,贯穿一个整体。在西组群是把配套区和综合区,园林的曲线将南北贯通,这样形成了阴阳和谐的东西两个建筑组群。同时在分区上,安全第一,在四个地块的评估用地上,把最重要的安全性最高的东北角作为生产区来使用。同时还要考虑整体的流线,办公区和生产区的运营中心放在了南侧,东南角的位置。综合区考虑到临街的要求,所以放到了西南角,配套区放在西北角。生产区由两栋集团楼,每栋5万多平米,北侧一个动力楼和运行中心。办公区给总部、研发、结算使用。配套区是周转和文体中心。

在安全用地上,我们以安全性为主,机房放在了东北角。在安全单体上,外圈布置了设备用房,内侧布置的是核心的数据机房,在建筑布局上形成了最安全的建筑布局。

在建筑规划的安全性上也考虑了分区设房的要求,考虑人货分流。左侧图可以看到货运车辆的入口靠近北侧入口,办公靠近南侧左侧入口,真正的人员入口在运行中心的中间。是我们又把人流分成了参观的人流、IT的人流以及设施运维的人流、大楼物业的人流。通过门禁的手段和出入口控制,让其进入不同的区域。左侧图可以看到IT运维的人员,也就是红线部分,以及设施运维的人员,从整个平面布局上也完全分开了。从物理上做了一个划分。

说一下机房楼。机房楼是5万多平米,地上做了五层,地下做了一个设备夹层,走的完全是管线,做了物理分割。这是当时国内非常罕见的高层数据机房。首层布置是冷冻机房和变配电等辅助用房。二到五层相当于完完全全的数据机房,加上配套的变配电室。这个机房根据业务的需求,设置T3、T4混合的机房模块。T3到T4的升级也是预留了所有的升级条件。项目结构采用的是一种新型的消融减震的材料,当发生大震的时候,地震的能量主要是通过耗能的阻力器消耗掉,对结构的主体影响是比较小的。大震过后,我们只需要更换右侧的耗能阻力器就可以了,保证发生大震之后结构和设备整体的安全。

动力楼比较大,设置64台柴油发电动力楼,建筑面积1.4万平米,地上4层地下1层。动力楼是国内地上层数和台数最多的。后来也有很多同行沟通交流,怎么做到这么高层动力楼还有这么好的防震要求。

在机组和基础之间我们设立弹簧减振垫,经过弹簧减振垫之后,机组的振动频率和主体的振动频率错开,这样能避免发生共振的现象。

机电系统的安全性,空调系统从T4模块采用的是双冷系统,第一冷源为水冷冷水系统,采用的是N+2冗余模块。第二冷源为风冷,设置在屋面。机房楼设置了独立的冷冻机房,考虑到机房建筑面积比较大,为了增加空调系统的可靠性,也为了减小输送距离,降低能耗,在每个机房楼设置了2个独立的冷冻机房,达到连续制冷的要求。项目采用了CFD气流模拟+冷通道封闭模式,在空调上T3到T4模块升级,主要是把所有管道接到机房模块内部,并且预留了阀门接口。在屋面预留了风冷水冷机组安装的位置,可以随时实现在线的升级。同时采用水侧自然冷却的技术,冷冻水供应采用电制冷模式和部分自然冷却模式和完全自然冷却模式相结合的方式,主要目的是减少冷机的运行时间,达到节能运行的目的。同时我们项目还采用了余热回收的技术。余热回收是把整个机房产生的热量回收用在了南侧运行中心楼。

在冷却水供水安全性上来说,我们采用的是双冷源和出水池的方案。主水源采用的是市政供水系统,设置了水处理装置。备用水源是在主水源发生故障的情况下,备用水源启用,同时我们还设置了12座储水池,满足24小时用水的要求。

在防水方面,我们两套防水系统。一套是凝结水和加湿器排水系统,另一套是事故泄漏和消防废水排水系统,保证整个室内防水的安全性。

在电器上项目采用了三种电源,市电、柴油发电机组和不间断电源。中期,右侧机房未来的容量比较大,会达到16,加起来会达到28路10千伏电源。从进线就要做到辐射不同的隧道,从不同的变电站引过来,两个隧道完全做的是物理隔离的形式。

在安全供电上采用的是双向室电加上UPS 30分钟蓄电池,还有柴发系统。双路电源做的是物理隔离,从10千伏的进线一直到变电所以及供电的末端,完完全全是物理隔离。从路径上完全物理隔离,没有任何平行或者交叉的情况出现,满足了T4线路容错的要求。

在发电机组电极的母线采用的是双母线的形式,每台发电机组都要介入到两条母线,确保每段母线出现故障都要不影响整体的供电。备用电源的选择,可以是柴油发电机组,也可以是供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路。如果采用独立于正常电源的专用线路,我们完全可以把柴油发电机房省掉了。

我们这边也有一个项目案例。这是国家电网的数据机房,亦庄的,一期采用柴油发电机组,二期开始也是采用柴油发电机组,但是做的过程中我们把柴油发电机组直接去除掉了,作为附属机房了。国网系统把第三个备用电源作为新技术来推广,技术优势是可提高安全性、可靠性,更重要的是节省场地空间。这跟我们园区规划是比较契合的,完全不需要动力楼了,对园区的规划是非常有利的。但是第三个备用电源申请有很大的难度,因为这毕竟是在国网系统内,还是有先天条件的。

在电气上,我们设置了完全的备份测试系统,主要是为了UPS变压器的可靠运行。运行变压器维护或者UPS离线维护的时候,我们用备用的变压器,既可以做测试用,也可以做备份用。在弱电上,我们会考虑四大运营商的骨干级光纤接入,总的IT机柜达到1.2万台,一期5500台。同时我们采用全光网布线,支持100G网络应用,采用了预端接光纤的模式。在安防上,搭建了超大全数字化安防平台。在BA系统上,改造了传统总线式架构,整个楼控系统采用的是互为备份的网络系统。

这是园区系统集成架构图,基础设施管理系统,把安防、BA系统全部纳入进来。在园区和配套的区域设置了一套智能化集成的系统,同样把它和BA以及基础设施纳入为一套系统,最后做了整体集成,集成在一个平台上。

安全防范系统,我们遵循的还是人防、物防、机防相结合的方式。同时也要形成分区设防、分局设检的安全防范体系。我们分了四级安防体系,一级区域是机房模块区域,是最高的等级。第二级是辅助区,相对来说降低一些,第三级区域是建筑内部的区域,再往后园区的安防区域。同时这个项目我们也采用了BIM协同设计的模式,进行管线汇总,优化管线路由。

项目的获奖情况,2016年获得了数据中心专业的设计奖,同时还有其他的省部级的奖项。中国中元承担的是设计总承包的角色,全过程的参与。设计总承包的内容里包括了园区的总体规划、主体建筑、建筑结构机电等等,还有机房的工艺设计、幕墙、景观、精装、声学等等作为的专项设计,都是中元自己完成的。

做一个建筑业产业模式的探索讨论。现在建筑业处于改革时期,住建部2019年工作的要点有几个方面。一是加快推行工程总承包,发展全过程,工程咨询。二是推进建筑师负责制。对于传统建筑业模式,前期立项阶段我们招的是咨询单位,方案示功图阶段我们招的是施工单位,然后进行招标。全过程咨询的模式是咨询、设计、项目管理等等提供全生命周期的工程咨询服务。还有EPC的模式,也就是设计工程总承包,交钥匙。还有EPCM的模式,EPCM不是EPC+M,是E+P+CM,是设计、采购、施工管理,CM是施工管理,EPCM比EPC少一个施工的环节。

看一下设计管理的模式,传统的设计管理模式是业主针对N多设计单位,包括主体设计、专项设计、BIM设计以及声学绿建等等设计单位,都是业主自己去招、自己去管理、自己去协调。我们现在推行的模式是设计总承包的管理模式,把业主要做的工作交给设计总承包管理单位做,但设计总承包管理单位并不是一般人都能做的,必须有一定的综合能力进行整体的协调。业主只需要对设计总承包单位进行管理,这是在设计方面比较通用的模式。设计总承包单位完全有能力对于分包设计单位进行整体协调,对设计节点、对设计质量进行整体的把控。这样管理直接、责权明确,没有扯皮的现象,有问题直接找设计总承包单位。成本上,建设和管理的成本可以得到一定的控制,业主不需要繁杂的成本支出。在效率上,提高了整体工作效率。业主的精力放在了宏观决策上。

全过程咨询是国家政策,国办发2017 19号文,要培育一批具有国际水平的全过程工程咨询企业,政府投资的工程应带头使用工程总承包管理。什么是全过程咨询?全过程咨询是根据投资人的委托独立承担包括投资咨询、勘察设计、造价咨询、招标代理、监理、运行维护,以及全过程的工程项目管理。还有一种1+N的模式,1是全过程工程项目管理,这个全过程工程项目管理是必须要含的,N是可以做一个可选项,可以选其中一项,也可以全部都选。

全国推行的全过程工程咨询试点单位里,有40家,中国中元是第三家,第11家经鑫国际也是中元的二级单位。中国中元成立于1953年,是集工程咨询、工程设计、工程总承包以及项目管理为一体的大型工程公司。在公司的资质上,设计方面是工程设计综合甲级资质,这是设计行业的最高资质,我们也是全国第一批九家最高资质的单位之一。同时还有工程施工总承包的一级资质,专业承包一级资质,以及城乡规划编制的甲级资质,工程监理和工程咨询、工程造价的甲级资质。公司有3000多人。我们这些年承担了一些数据中心项目,包括中国银行信息中心、中国人民银行清算中心、国家超级计算深圳中心、中国航信高科技产业园区、华泰保险全国发展后院中心、国家电网多个数据中心。在数据中心领域,具有丰富的经验,得到大家的一致认可。

我今天就讲到这里,希望有机会和大家能够合作。谢谢!

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