深圳市建筑设计研究总院 曾建国：高效绿色数据中心设计研究及探索
2019年10月30日，一年一度的建筑智能化行业盛会——第20届中国国际建筑智能化峰会（以下简称：峰会）首站，在深圳拉开盛大的序幕。
本站峰会由深圳市科学技术协会、千家智客主办，深圳市建筑电气与智能化协会承办，中国建博会支持协办。从2000年开始举办，历经岁月洗礼，中国国际建筑智能化峰会已经成为建筑智能化发展潮流的风向标，现场吸引来自智能家居、5G、人工智能、智慧安防、智慧社区、绿色建筑等领域的业内专家、知名厂商、设计院、集成商等400余人前来参会，围绕今年的“AIoT赋能建筑、人与空间”峰会主题，分享最新技术动态，共同探讨智能化行业发展趋势。
深圳市建筑设计研究总院有限公司高级工程师曾建国发表了《高效绿色数据中心设计研究及探索》的主题演讲。
曾建国表示，数据中心的搭建需要考虑平面设计、总平设计、节能设计等多个原因。数据中心的机房、电房、楼层、机房楼通过极致的标准化设计，可以实现最大节能的理念，最大限度提高灵活性。单一机房体量会受到设计要素，层数和建筑高度、疏散距离以及冷热通道模数和柱距的影响，不同的设计手法对单位装机的密度也有影响。数据中心不同功能区总平面的四种组合布局，在不同情况下，不同的地区，不同的用户，不同的单位需根据具体情况采用不同的总平面布局。
据了解，全国的数据中心占这个全国的用电量1%，因此各地都制定了相应的数据中心节能政策，要求严格控制PUE值，上海把新建的数据中心PUE值控制在1.3以下，深圳作为先行示范区，更严格控制在1.25。曾建国表示，目前我们主要是在计算、线损、设备、能效、损耗、廉价能源和自然冷却方面努力，实现数据中心全生命周期的高效节能。
以下是廖鸣镝先生的全部演讲内容，千家智客做了不改变原意的整理与编辑：
曾建国：大家下午好，今天我分享的话题跟手机有关系。在座的来宾你们的手机没有不装的微信吧，你们知道微信的信息存在哪里呢？存在云端，云端就是在数据中心里。
我大概分享数据中心四个方面内容：一、平面设计，二、总平设计，三、节能设计，四、全程服务。
一、平面设计
1、积木数据中心
经过几十年的研究，我们提出了一个积木数据中心（S-block）的一个概念，我们希望用乐高的方式来搭建数据中心的基本模型。根据相关技术措施搭建标准POD模块，在标准的POD模块之后搭建一个标准机房。
POD (Point of delivery) 作为数据中心基本物理设计单元，通常包含服务器机柜、接入网络机柜、汇聚网络柜、以及相应的空调、UPS等弱电配套设施。优化建筑结构设计，所有的“标准机房”、“标准电房”、“标准电池房”均采用无柱设计，可以最大限度地缩短工艺管线，减少造价，减少单机柜建筑面积。
“标准机房”、“标准配电房”合“标准电池房”通过镜像组成一个“标准楼层”，我们把标准楼层迭代之后生成了标准的机房楼。通过极致的标准化设计，可以实现从不同的建设标准的转换达到最节省的理念，最大限度地提高了灵活性，并使单机柜机房建筑面积减少为7平方米。
2、如何确定单一机房体量？
（1）需要考虑的设计要素。数据中心不单单要考虑布线以及相关的设备，要考虑的是建筑高度、防火分区、安全疏散距离以及室内到房门的距离。
（2）层数和建筑高度。低层，建筑高度控制在13米以内，单层或是两层，机房平面大、消防条例约束少，单层机房可用于预装机房，缺点是土地利用率很低，不建议在经济发达地区采用。多层，建筑高度控制在24米以内，4层或5层，机房面积较大、消防条例约束较少，有条件可以采用。高层，建筑高度一般控制在50米以内，不超过10层，土地利用率高，缺点是机房面小、消防条例约束少多，推荐在经济发达，土地资源稀缺的地区采用。
（3）疏散距离。多层建筑，室内任何一点至安全出口的直线距离不宜大于27.5米；高层建筑，室内任何一点至安全出口的直线距离不宜大于25米。
（4）不同灭火系统对机房面积的影响。不同的数据中心，长宽比是不一样的，主要是受限于中国建筑设计防火规范。同样，不同的灭火系统对机房面积也是不一样。
（5）冷热通道模数和柱距对装机数量的影响
为什么我们会提出没有柱子的机房呢？因为不同的冷热通道，不同的柱距和机房面积是不一样的，对装机数量都有影响。比如说柱网是8.4米，无论机柜怎么排布，柱子对机房的面积是受影响的，如果采取不均匀的柱网布局，机柜布置是完全可以均等的。
3、如何进行机房的组合？
我们确定了单一机房的标准之后，由不同的拼接模式进行组合，不同的组合产生的机柜数量是不一样的。
短边拼接（如下图）：
长边拼接（如下图）：
另外还发现，不同的交通组织模式，无论是内部的交通组织模式还是外部的交通组织模式，楼梯是内置的还是外挂的对面积的影响也很大。（如下图）
4、不同设计手法对单位装机机密度的影响
建筑优先的设计手法，首先考虑外立面，其次再考虑平面。建筑优先的设计手法，外立面整洁，易于接受，但交通面积相对较大，房间利用率较低。我们数据可以证明，比如某个项目大概是3千多平方米，可以装机数量大概是4300个，单机架面积大概8平方米。
另一个是需求优先的设计手法，打破传统建筑设计常规，突出强调现代科学技术和使用目的之间的密切关系，房间利用率极高，但外立面异于一般建筑，容易引起争议，很多人不能接受。采用这种手法，单机架的面积可以达到5平方米，采用喷淋可以达到4.33平方米，做得更加极致一些是4平方米。
我们通过研究不同的建筑高度、不同的设计手法以及不同的灭火手段得出的数据都是不一样的。对一栋数据中心来说，我们可以把它进行分解，公共区域、基础设施、机房的面积是多少，都可以供大家参考。
不同设计手法的指标比较
不同设计手法的详细指标比较（标准层）
数据中心不同功能用房面积比例建议
二、总平设计
1、不同功能区总平面组合布局探讨
布局一：一期工程，数据机房、动力中心、运维中心分别建设在不同的建筑物内，形成不同的功能模块。后期工程，把数据机房、动力中心分别进行复制。整个园区合用一个运维中心。适用于一期规模较大、入驻企业单一的数据中心园区（例如：运营商数据中心园区）。
布局二：一期工程，数据机房、动力中心、运维中心相邻建设在一个建筑物内，形成单一功能模块。后期工程，把数据机房和动力中心作为一个模块进行复制。整个园区合用一个运维中心。适用于一期规模较小，终局规模较大，入驻企业较多的数据中心园区（例如：政府投资的数据中心园区）。
布局三：一期工程，数据机房和运维中心建设在其中一个建筑物内、动力中心分开建设，形成单一功能模块。后期工程，把数据机房和动力中心作为不同的模块分别进行复制。整个园区合用一个运维中心。适用于一期规模适中，终局规模适中，入驻企业较多的数据中心园区（例如：企业投资的数据中心园区）。
布局四：一期工程，数据机房、运维中心、动力中心合并建设在单栋建筑物内。后期工程，把数据机房、动力中心合并作为一个模块进行复制。整个园区合用一个运维中心。适用于一期规模较小，终局规模较小，用地紧张的数据中心园区（例如：经济发达地区的数据中心园区）。
总平面图布局探讨（对比）
这张图就是在不同的情况下，不同的地区，不同的用户，不同的建设单位如何来规划一个园区。
2、总平面布局特殊要素探讨
（1）动线，结合不同的管理分区，打造便捷高效的动线。
（2）安防分区，根据安全防范等级进行合理布局，实现高安全性。
（3）便捷运维，根据功能将运维楼设置在中心区域，与其他功能联系便捷。
三、节能设计
1、数据中心能评政策导向
数据中心这个细小的领域中有一个震撼的数据，全国的数据中心占整个中国的用电量1%，这个数据是非常客观的。基于这个原因，在2018年起，北京在城区范围内已经禁止建数据中心，上海把新建的数据中心PUE值控制在1.3以下，深圳作为先行示范区，更严格控制在1.25。
2、PUE值对能耗分布的影响
深圳新建的数据中心PUE值如何能做到1.25？肯定要做以下面这几方面技术处理的：
（1）高效IT设备，包括液冷服务器、高密度集成IT设备、高转换率电源模块、模块化机房等；
（2）高效制冷系统，包括热管背板、间接式蒸发冷却、行级空调、自动喷淋等；
（3）高效供配电系统，包括分布式供能、市电直供、高压直流供电、不间断供电系统ECO模式、模块化UPS等；
（4）高效辅助系统，包括分布式光伏、高效照明、储能电池管理、能效环境集成监控等。
3、PUE的计算公式，计算方法
很有幸深圳总院拿到了深圳第一个低PUE值的批文。我们怎么拿到的呢，和大家分享下，我们做了一个简单的数据题，这个分解公式大家都知道。
3、节能措施
主要是在容量计算、线损、设备、能效、损耗、廉价能源和自然冷却方面做一些工作。
在这些措施之下，最重要的就是空调，空调离开了数据中心就不叫空调。它主要是采用了氟泵蒸发冷系统，很多人都认为分体空调不节能，但是实践证明分体空调比中央空调更加节能。
下面和大家分享下，我们采用制冷节能自然冷却方案在深圳完成的第一个PUE值小于1.25的规划方案。这个项目空调能耗因子做到了0.16，供配电能耗因子做到了0.008+0.042+0.01，机柜2000个，单个机柜功率6000W，项目地点位于龙华。
四、全程服务
数据中心全生命周期（如下图）
最后讲一下我们深总院，全生命周期可做的服务，我们可以做建筑规划、设计总包、专项咨询。
谢谢各位。