產業園設計控制要點（一）——數據中心

yi321yi 2025-05-23

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1 背景

國家于2021年啟動“?東數西算”工程，布局京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8個國家算力樞紐節點，整合優化全國范圍內的算力資源?，支撐全國一體化大數據中心協同創新體系的建設，賦能高新產業，助力形成增長新動能。

2 設計原則與關鍵性問題

2.1 重要性

數據中心是為電子計算設備提供運行環境的場所，是數據處理、儲存的核心設施，多用于國家高科技領域，承擔各類重大科學項目與工程計算，它不僅關乎企業數據的安危，更是國家信息安全的重要基石。隨著科技的飛速發展，數據中心建設日益受到關注，通過高算力服務為政府產業引導、社會管理、經濟運行、生活消費等各方面提供有效支撐。

2.2 設計原則

數據中心在“滿足需求、適應未來”的總體策略基礎上，遵循安全性、靈活性與可擴展性、可持續性原則。

安全性：首要是技術安全，水、電、溫度、振動等均會影響數據安全。需要為此提供一個長期穩定可控的物理空間，選用成熟可靠的技術、工藝、材料等以保障安全。此外在管理上要按照功能需求分區，內外流線分離，對人員權限進行有效管控。

靈活與可擴展性：建筑布局優先考慮工藝的需求，強調工藝邏輯和管線的便捷高效。在此基礎上，設計要具有較強的靈活性，在空間、荷載、層高、管道預留上，未來可以適配不同的機電方案，具有較強的彈性，滿足多種業務，并為日后不同客戶需求變化和擴容發展提供空間。

可持續性：數據中心的設計建造中，需要耗費大量的資源，綠色節能一直是業內研究的重點和難點。設計應當把綠色、低碳可持續放在首要位置，分別從設計階段、施工階段和運營階段逐層落實，更好地實現建筑目標。

2.3 關鍵性問題

電力供應穩定性：確保機房內設備的持續穩定供電是最關鍵的基礎保障。需要完善UPS、發電機等備用電源系統，確保電力系統的冗余度和可靠性。

制冷系統效率：大功率設備產生大量熱量，需要先進的制冷系統來維持合適的溫濕度環境，提高能效

網絡安全防護：保證機房內外網絡的高速穩定鏈接，加強對機房網絡的訪問控制、病毒防御、DDoS攻擊防護等，確保機房網絡安全。

災難應急能力：完善災難預警，應急預案和備用資源儲備，提高機房抗災能力，保障業務連續性。

2.4 基本構成

數據中心依據工藝特點，通常分為三類主要功能建筑和兩類室外功能區域。建筑首要的是機房樓，包括主機房區、冷凍機房以及空調設備區、監控區、測試區、操作區等；其次是動力樓，布置柴發機、油儲、并網機房等，為主機房提供動力保障；此外還有綜合樓，容納辦公，管理區、生活服務保障等；室外區域包括倉儲區：如蓄冷罐、地埋油罐等，以及室外停車區。

3 數據中心設計

數據中心與我們通常理解的一般建筑有著本質的不同，前者的服務主體是超級計算機機柜及各類設備機房，需要有嚴謹、精密、安全的物理基礎設施，以保障機箱內部元件的安全運行。因此，設計強調工藝優先，充分了解并掌握各類工藝要求，避免后期可能發生的設計缺陷。（見圖1）

圖1機房樓物理基礎設施

3.1 總體布局

基于數據中心項目的特殊性和復雜性，總體規劃應對用地和功能需求做深入分析，依據用地現狀條件布置，既要分區清楚，又要有機融合。

機房樓、動力樓、綜合樓是核心。依據數據中心規模，三大功能大多獨立成棟，或將機房樓與動力樓毗鄰合建。室外蓄冷罐需與主機房毗鄰、地埋儲油罐與動力樓聯系緊密，并關注由此產生的地下管溝等。總體布局還需要綜合考慮工作人員步行交通、防火間距、消防救援場地、貨運、裝卸場地等因素，并結合地塊日照、噪音、輻射等條件。

數據中心場地的出入口最好分為主次入口，以保證人員和設備的分離。各單體建筑外側均設置環形道路，同時滿足貨車以及消防要求。建筑入口也要做到人流、貨流分開設置。（見圖2）

圖2某市大數據產業園二期工程總平面圖

3.2 平面布局

主機房樓（有時與動力樓合建）建筑首層通常設入口門廳、冷凍站、高壓室、冷凍站配電室、電池室、鋼瓶間、拆包測試間、ECC監控室、通信機房、報警閥間、消控室、智能化設備間等區域。

標準層通常為主機房區，主要包含了高性能計算資源設備、GPU服務器、存儲系統設備、大數據機房、云計算機房、電子云機房、社會公共服務平臺、AI人工智能深度學習機房、外部接入機房、災備冗余機房、存儲網絡機房等等，機房配套設置相應電力室，且和數據機房一一對應；當然也有一層集中布置電力用房，上一層集中布置數據機房，形成上下關系的一一對應，如此便于機房功率的調整和大小機房的靈活分割。此外機房層還設置電池室、鋼瓶間、備件室、空調間等，空調間通常與機房一一對應。（見圖3）

建筑屋頂設通風排煙機房、電梯機房、消防水箱間、水冷機組及出屋面樓梯等。而生產水池、水泵房、中水泵房、生活水泵房、報警閥間及各專業進線間等通常利用地下空間設置。

動力樓獨立建設，或與主機房樓毗鄰建設獨立分區。動力樓主要功能用房包括油機房、報警閥室、并機柜室等，為機房樓提供動力保障。

3.3 流線設計

數據中心機房樓主要分為運營流線，設備運輸流線，機房參觀流線，人、物流線應避免交叉。

本著便于管理，保證安防的原則，通常門廳附近設置展示機房，可直接對外。門廳與內部工作區之間設有分隔措施，并設置人臉識別和安保監控系統。標準機房層的通道圍繞機房成環設置，有時會兼顧人員參觀，但大多時候僅為工作人員的維護和檢修使用，相對封閉。通道外圍布置低壓機房、電池室、UPS間以及豎向交通核心。通道凈寬不小于2.5m，以滿足大型設備轉彎要求。設備專用的物流通道通常結合維修拆裝區出口設置，通過貨梯與主機房層連通便捷，貨梯載重不小于3噸。機房各分區采用門禁等智能安保監控系統，實現安全措施的分級監控，最大程度避免了外界非法入侵的可能。（見圖4）

圖3某市大數據產業園二期工程機房樓、動力樓平面

圖4某銀行數據中心內部動線管理示意

3.4 模塊化設計

數據中心機房運行著大量不間斷計算的各類程序，不同級別的程序在遇到意外停機的損失也差異很大。因此將機房以及與其相配合的電池供電室、空調機柜房等進行模塊化設計，外圍再設置其他輔助支持功能。對于傳統數據中心來說，機房模塊和電力模塊大約是1:2的對應關系；對于高功率的算力機房來說，電力模塊對應關系會更高，這取決于后續工藝深化的設計條件。每個機房都包含相匹配的UPS室、電池室、低壓配電室、空調機房，以滿足每個模塊機房區都可以獨立運行。（見圖5）

模塊化、標準化的建設思路，不僅可以分區域管理運行，滿足不同業務部門的需求，也適應了未來的機房擴容可能，簡化了后期建設難度。土建工程適當提前建設，通過大空間建設模式增大靈活性。機柜分期部署，支持電力、制冷等關鍵資源逐步開啟，并考慮合理的冗余，避免了部件維護更換的相互影響。另外，機電配套也可以定制化，根據用戶需求確定合理配置標準，定制機房，從全生命周期考慮，具有一定的通用性。

圖5某數字科技產業園智算中心模塊化設計

圖6標準機房模塊化三維示意圖

3.5 建筑層高

數據中心機房樓的層高設計是以機電工藝需求為主，基于合理、經濟的原則，同時兼顧后期變更需求。

機房樓首層凈高應滿足變配電房和冷凍機房需求，動力樓毗鄰設置的還需考慮柴發機組凈高。設備房凈高約5000mm，結構梁按1000mm計算，再加上空調靜壓箱800~1000mm。

標準機房層層高是由建筑的結構高度、消防及電氣的管線高度、機架高度、架空地板高度四項綜合確定的。機架和走線架高度是需要與工藝方溝通確定的，一般工藝要求從高架地板板面至天花吊頂底面之間的凈距離不應小于3100-3600mm，為未來設備發展預留一些高度。地坪采用抗靜電活動地板，方便機房設備支架安裝，若采用下送上回的空調系統，架空空間還要保證空調送風系統的安裝，高度通常為800-1200mm，結構梁高約1000mm。（見圖7）

綜合上述因素，機房建筑首層層高一般在6.5-7.0米，標準機房層層高一般在5.0-6.0米。

圖7機柜布局與空調進排風所需的空間關系

3.6 柱距控制

數據機房柱距直接影響機柜和各類機電設備的部署，合理的柱間距能夠充分利用空間，有效地將計算機機柜與機電設備結合設計，合理機柜間距形成冷熱風道更可實現節能降耗。

機架設備常規尺寸600×1200×2200（寬深高mm），機房內面對面布置機柜，機架正面距離不宜小于1.2m，背面距離不宜小于0.8m，有維修測試需要時距離不宜小于1.2m。連排機架長度一般不超過15m，兩側設置通道，主運輸搬運通道的寬度為1.5m，次通道的寬度不小于1m。當連排機架長度小于6 m時，可單側設通道；大于15m時，中間還應增加通道，寬度不宜小于1m，局部0.8m。對于高功率機柜（8-10KW），由于產生的熱量更高，排列間距通常1.5-1.8m，以滿足通風散熱需要。

據此主機房柱距通常采用9600mm×9600mm 的柱間距，這是綜合上述因素得出的經濟數值。

圖8機柜平面布置尺寸與柱網關系

3.7 立面造型

數據中心的外立面較少開窗，陽光的直接照射，會嚴重影響服務器的正常運行，甚至造成破壞；服務器對空氣的溫、濕度以及潔凈度都有很高的要求,減少開窗可以大大降低人工物理環境的維護成本；此外從能耗的角度來說，開窗面積大小直接影響空調的能耗，并反映在日常運營成本。當然，立面開窗也是必要的，一方面有消防的救援需要，同時也要考慮一定區域自然排煙的需求，因此建筑立面結合造型設計，適當考慮開窗，在工藝需求和立面效果之間尋找最佳的平衡。

隨著數據中心建設需求的快速增長以及土地資源的稀缺，數據中心采用高層建筑模式越來越多。由于體量單調，開窗少，高層建筑形體比例和尺度會愈發失衡，造成建筑與城市環境格格不入。合理的控制是立面設計的關鍵，應從規劃層面控制各單體建筑體量，綜合采用體塊切穿插、立面處理、材質色彩變化等處理手法，將建筑融于周邊環境之中。

圖9某數據中心外觀

3.8 裝飾構造

數據中心裝飾構造設計的基本原則是“安全可靠”，在滿足基本需求的基礎上，還要涵蓋以下幾個方面的功能化特性：防塵、保溫、防火、屏蔽、隔音。

機房樓的天花重視防塵設計。為減少粉塵污染，通常采用金屬防靜電吊頂（鋁合金微孔天花板），上部線槽接地以防止靜電吸塵。吊頂上部粘貼保溫棉起到保溫、降噪的作用，下部采用全鋁塑噴涂微孔處理，如此在防塵的基礎上，還兼具防火、防潮、易清洗和降噪的功能。

圖10機房支架銅排地網敷設示意圖

圖11機房隔斷墻體構造

機房樓地面通常采用全鋼防靜電架空地板。但在實施前，先要對地坪進行保溫、防潮和等電位接地的處理。首先在地坪涂刷防潮層以防潮和霉變，還需刷防靜電水泥漆，而后鋪設保溫板，在其上方安裝一層0.5mm 鍍鋅鋼板，完成等電位接地銅排的施工，或采用鋼支架銅排地網敷設（見圖9），最后再完成架高抗靜電地板和設備承重底座安裝固定。如此地坪能兼顧抗震、防火、潔凈、等電位、屏蔽的功能。架空地板的承載力1噸/㎡，高度通常為500-600mm其下方形成靜壓力艙和消音氣流分配風道，并與供配電系統相結合，方便鋪設強弱電、消防等管道及相關電氣設施 ( 插座、插座盒、漏水傳感器、煙感傳感器等)。此外，地板模塊可以選擇集成防水插座，安全方便。

數據中心機房樓內隔墻關注防火、防塵、防潮，通常采用輕鋼龍骨金屬面夾芯彩鋼板，定位根據設計圖紙確定彩鋼板鋪設方向和先后順序，在墻面進行龍骨定位。龍骨施工完畢后，在龍骨間隙中鋪貼防火巖棉保溫層，最后墻面表面安裝飾面層。飾面大多為鍍鋅鋼板，內襯12厚的石膏板（或硅鈣板等非易燃板材），側邊采用U形底V形邊槽設計，角部做弧形處理，既可以保證安裝緊密性，又可以緩沖熱脹冷縮的壓力，確保安裝后板面的平整度和牢固性，且防止積塵、易于清潔。局部觀察和監控需要，會采用玻璃隔斷，可使機房通透明快。

4 數據中心設計重點與難點

數據中心機房建設是為重要的數據設備提供安全穩定的物理環境，這就包括了光照、溫度、濕度、微塵、蟲鼠、電磁、靜電、振動等，這其中任何一項因素不可控，都可能對機柜運行造成巨大損失。據此，數據中心的安全設計主要包括防水、防火、防電磁干擾、防蟲鼠、防塵、隔振等。

4.1 防水設計

數據中心室內外高差在0.6-1米，以防止積水倒灌，也方便大型運輸車裝卸。機房樓防水類別應為甲類建筑，其地下防水、屋面防水、墻面防水等級均為一級，按三道防水設防。機房樓屋面開設的空調管道井是防水薄弱環節，在施工中需重視。衛生間、水泵房、冷凍站、水箱間、空調區等有水房間樓地面防水應加強，按兩道設置，樓面標高落低20mm，門口設門檻，墻體設反坎。穿樓板的立管預埋防水套管，施工開設的空洞封堵完善，并做好防水措施。機房中更隱蔽的漏水事故發生源是空調系統供回水管路以及冷凝水泄漏，特別是冷凝水，積聚在空調機身的“水盆”中，排水不暢極易發生意外。

精密空調區地坪設置保溫層，控制冷凝水發生。空調區豎向管道四周設置漏水報警監測繩，一旦發生意外，系統立刻報警。更重要的是，在機房四周及精密空調主機周圍設100mm高防水地壟，入口安裝防水擋板，防止外部水進入機房。并在發生漏水后，機房有一定的冗余能力，給維修人員及時搶修。

4.2 防火設計

數據中心產業園總體布局中，各建筑按照工業廠房進行設計，建筑間距滿足規范要求。機房樓和動力樓火災危險性分類應為丙類。地下儲油埋罐與建筑距離不小于6米，與道路距離不小于3米。

機房樓通常采用標準回字形走廊布局，這樣設計一方面便于各類管線在不穿越機房的前提下環通，另一方面確保安全疏散通道連接各個功能房間，縮短疏散距離。電池室、空調機房、電力室以及主機房等均設置面向走道的獨立出入口，便于實現對機房的分級、分區管理，更好地滿足消防疏散（見圖5）。主機房的頂棚、隔斷（包括夾芯材料)均為A級不燃燒體。地面及其他部位均為不低于B1級材料。主機房還設有高靈敏度的吸氣式煙霧探測火災報警系統。

針對噴淋等滅火系統，各部位策略不同：機房樓采用噴淋預作用系統；動力中心油機室設置高壓細水霧系統，采用泵組式開式高壓組合分配系統。數據機房、電力室、電池室、高壓室等設計氣體滅火系統。動力樓的并機室設七氟丙烷氣體滅火系統。所有區域設置建筑手提式滅火器。

4.3 防電磁干擾設計

數據中心空間小、設備多、功率密度高、配電復雜、電磁干擾源多、敏感器件多，這樣造成數據中心內部的電磁干擾問題異常突出。電磁干擾由三部分組成：干擾源、傳輸媒介和敏感器件。干擾源主要是電力傳輸線、天線、日光燈以及各種電氣設備如縷流電機、繼電器、接觸器等，當然還有一種傷害更大的干擾源：雷擊。防止電磁干擾最有效的方法有兩種：接地與屏蔽。電磁屏蔽工程是將機房內的輻射限制于一個特定的范圍內，或者是防止輻射進入機房一個特定的區域。具體措施包括：1）配線穿管，接頭采用螺絲式；2）布線在吊頂上和地板下，嚴禁墻內埋設；3）布線采用電磁屏蔽線，要求穿管，4）機房內配線盡量不作環形配線，而采用輻射配線。5）在機房頂面處理中，要增設屏蔽措施；6）對機房的進出洞或孔，需預留并做屏蔽線接處理，對機房墻、頂、地間接縫處，要做屏蔽銜接處理。7）建立良好的接地系統。

4.4 防鼠防蟲設計

數據中心應采取防鼠害和防蟲害措施。?在建設過程中，盡量少開與外界直接連通的孔洞。若有，則必須在安裝后進行有效封堵，防止蟲、鼠竄入。管道設備等安裝完成后要及時密封，對外的風口處設置遮擋鐵砂網，防止鼠類和昆蟲進入。保持數據中心的環境衛生，定期清理垃圾和雜物，減少鼠類和昆蟲的棲息地。平時使用合適的殺蟲劑和滅鼠藥，但需注意安全使用，避免對設備和人員造成傷害。?定期檢查數據中心內的鼠類和昆蟲活動情況，及時發現并處理潛在的鼠害和蟲害問題。

4.5 防塵設計

采用封閉式機房設計可以減少外部灰塵進入的可能性。合理設置通風口、密封門窗，減少室外空氣對機房內部的影響。頂棚、墻面、地坪要求平整、無塵、無縫隙，最好選擇金屬飾面材料，便于清潔。機房溫度控制在20℃，濕度在40-60%之間，減少灰塵產生和擴散。空調系統設置兩級過濾系統，機房區保持5-10帕適度正壓，防止灰塵滲入。有維護人員定期清潔和維護。

4.6 隔震設計

根據《數據中心基礎設施施工及驗收標準》GB50462，數據中心基礎設施應采取抗震措施，設防烈度為 7 度及以上地區的A級數據中心，機柜和維持數據中心正常運行的設備應采取隔震措施。

從經濟合理考慮，目前國內數據中心機柜及關鍵設備的抗震型式，主要采用剛性連接方式——即加大機架剛度以及機架與地板錨栓連接，確保即使在強烈震動下也能保持穩定，避免設備位移或倒塌。然而這種方式也有一定缺點，在地震力作用下，即使設備不傾倒，內部存儲器及芯片等因不能承受過大的加速度，也可能會產生存儲器損壞或者芯片失去功能。因此，也可以考慮在設備底座與地面之間設置彈性減震墊，一定程度可以分散地震力，減輕對設備內部結構的破壞。但若是在高烈度區域，重要機房樓應考慮采用減震臺。