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中国建筑设计院,资深工程师:数据中心这类建筑的给排水设计方法

近年来,随着金融电信行业发展需求的增长、政府公共服务平台建设投入的加大以及既有数据中心的升级改造项目的增多,数据中心建设获得了空前发展。设计行业迎来了大量数据中心设计项目。给排水设计是数据中心设计中不可或缺的一个专业,对数据中心的正常运行起到十分重要的作用。本文旨在结合《数据中心设计规范》GB 50174-2017 从给水、排水、消防系统等几个方面介绍数据中心给排水设计中应注意的问题。

 

一、给排水系统

 

(1)给水系统

 

数据中心用水量包括生活用水量,生产用水量两部分,生活用水量占比很小,主要为运维办公人员生活用水量,可参照《建筑给水排水设计规范》中办公建筑的用水定额(30-50L/人d)来取值,生产用水的主要包括冷却塔补水、空调系统漏损补水、空调系统加湿补水三部分。因为数据中心的特殊性,设备需全年运行,所以应按24小时来计算用水量。下面给出冷却塔及加湿量的估算公式作为参考。

 

冷却塔补水量初估:

 

补水量=循环水量X(0.012~0.015)

 

加湿量的初估:

 

加湿量(kg/h)=新风量(m3/h)X(0.007~0.009)

 

在进行数据中心给水设计时需要按照机房标准来确定供水条件,目前数据机房基本采用水冷冷水机组作为冷源,同时需考虑机房等级要求,按《数据中心设计规范》可分为ABC三个等级,具体可参考规范中的附录,建议室外引入两路供水既能满足生产生活用水需求,同时也可满足室外消火栓用水需求。《数据中心设计规范》12.1.4条规定采用水冷冷水机组的冷源系统应设置冷却水补水储存装置,储存时间不应低于当地应急水车抵达现场的时间。

 

 

当不能确定应急水车抵达现场的时间时,A级数据中心可按12小时储水。同时建议参考UPtime中的供水要求,使用蒸发式冷却的Tier III和TierIV机房需要现场备用补充水存储。同样地,补充水系统也必须在至少12个小时内满足输送点所需的可并行维护的要求和容错要求。设计时可根据条件来确定储水箱大小,至少满足12小时储水要求。

 

机房中的生活给水系统较为简单,除了楼内每层卫生间供水外,建议在屋顶预留冷却塔冲洗给水条件,按照楼层进行分区供水即可,在此不做过多介绍。

 

数据中心加湿用水建议单独设置一套加湿补水系统,因机房内空调加湿机用水多数机型需要软化后使用,加湿机可分为直排式湿膜和循环式湿膜加湿机两种类型,加湿水量较小,且断水后不会直接影响机房使用,可以考虑与暖通专业软化水箱结合,增设一套变频加湿供水泵即可。

 

(2)排水系统

 

机房中除了卫生间需要设置常规的排水系统外,《数据中心设计规范》中12.1.2条规定数据中心内安装有自动喷水灭火设施、空调机和加湿器的房间,地面应设置挡水和排水设施。《数据中心电信基础设施标准》中规定当有水浸入的危险存在时,必须提供一种排水的方法(如:一个地面排水沟)。此外,每100平方米(1000ft2)应提供一种或多种排水方法。

 

任何通过房间的水和排水管应设置在远离设备的位置,不应直接设置在设备的上方。所以机房的空调间需设置冷凝水排水及事故排水系统,有的电气用房内的房间空调处也需要增设排水设施,同时在走道部分设置喷淋误喷及空调管道的事故排水。并提示建筑专业设置挡水围堰,防止事故排水流入电气机房。每个事故排水点的控制范围可参照《数据中心电信基础设施标准》中的要求。

 

根据《数据中心设计规范》中12.2.3条主机房和辅助区设有地漏时,应采用洁净室专用地漏或自闭式地漏,地漏下应加设水封装置,并应采取防止水封损坏和反溢的措施。故机房应采用专用地漏,同时地漏应设置在降板后的结构板上,不应设置在架空地板层。树上鸟教育给排水设计在线教学杨老师。

 

屋面雨水建议优先考虑采用外排水,避免屋面雨水流入数据机房内,如果由于建筑条件所限必须采用内排水,布置雨水斗及悬吊管时避免设置在电气用房及数据机房上方。

 

二、消防系统

 

(1)消火栓系统

 

数据中心的防火类别按照《数据中心设计规范》中13.2.2规定:当按照厂房进行设计时,数据中心的火灾危险性分类应为丙类。因此室内外消防水量应按照《消防给水及消火栓系统技术规范》中的丙类厂房取值,同时数据机房功能较多面积紧凑,消防水池及水泵房建议在前期规划时就考虑在室外建设,屋顶水箱间如设置在机房屋顶,应避开楼下的电气用房及数据机房,同时避免遮挡冷却塔吸风侧。

 

布置消火栓时可结合库房,楼梯间等位置布置。由于有的机房径深较长,需考虑机柜放置后两股水柱是否可以到达最不利点的位置。《数据中心设计规范》13.1.6中规定数据中心应设置室内消火栓系统和建筑灭火器,室内消火栓系统宜配置消防软管卷盘。

 

(2)自动喷水灭火系统

 

《数据中心设计规范》中13.1.2~13.1.4条规定A级数据中心的主机房宜设置气体灭火系统,也可设置细水雾灭火系统。当A级数据中心内的电子信息系统在其他数据中心内安装有承担相同功能的备份系统时,也可设置自动喷水灭火系统。B级和C级数据中心的主机房宜设置气体灭火系统,也可设置细水雾灭火系统或自动喷水灭火系统,总控中心等长期有人工作的区域应设置自动喷水灭火系统。

 

条文解释中写到预作用自动喷水灭火系统和湿式自动喷水灭火系统都可用于数据中心,但采用湿式自动喷水灭火系统时,应防止漏水等事故发生,《数据中心电信基础设施标准》中规定当数据中心负担得起一个较高水平的可靠性和缓解危险能力时,一个预先执行喷洒系统提供给数据中心更高级别的防护。当烟尘探测系统指示有一个事件将要发生,预先执行系统通常被充满空气,并将只允许管道中的水在数据中心的上方。一旦水被释放到管道中,在水被释放到房间之前,还需要激活喷头。这个系统引发了对从意外事件损害或故障产生的泄漏问题的普遍关注。

 

预先执行喷洒应该保护操作中心、打印室、电力机房、和机械机房,因为它们也被认为是操作连续性的必要的部分。在不适合的情况下,任何现存的湿管喷头主管和支管都应该位于数据中心边界线之外,以便减少任何充满水的管子在这个空间上方。结合目前的国家的消防规范,为了防止误喷造成水患,建议数据中心里设置自动喷水灭火系统部位优先考虑充低压气体的预作用系统,首先是防止误喷,另外是平时对管网起监测作用,防止使用时管道出现漏损。

 

(3)气体灭火系统

 

机房、电气用房的灭火设施,按照《数据中心设计规范》13.1.2~13.1.3条规定数据中心的主机房宜设置气体灭火系统,也可设置细水雾灭火系统,但是受限于《高压细水雾规范》规范中对于防护区的限制,从造价等方面综合考虑目前数据中心大多数还是选择管网式气体灭火系统,常选用的有管网式的七氟丙烷及IG541系统,七氟丙烷储压式系统一般输送距离不大于45m,IG541系统一般输送距离不大于150m,需根据所设计的数据中心机房规模,气体管道走向,合理的分配机房位置,根据数据中心功能大小,可每层设置一个钢瓶间,或选择多层设置一个钢瓶间,灵活运用规范中规定的8个防护区要求,合理布置气体灭火系统。

 

方案阶段应提示建筑围护结构尤其是玻璃及构件连接处承受内压的允许压强,不宜低于1200Pa。

 

设置架空地板的机房区内气灭喷头应分为房间内和地板下两层设置。地板下气灭喷头应采用下喷、侧喷喷头,以免在喷射时对架空地板造成冲击。

 

三、其他

 

参照《数据中心设计规范》中12.2.1、12.2.4条规定数据中心内的给水排水管道应采取防渗漏和防结露措施。数据中心内的给排水管道及其保温材料应采用不低于B1级的材料。《数据中心电信基础设施标准》中写到提供计算机房内地面排水管,用来收集和排出一次预先执行释放的喷洒水。地面排水管应该接收从计算机房空调装置来的冷凝排水和加湿溢流水。排水管应该是L形焊接铜管,不应使用可燃的管材。

 

故管材宜选用金属管材,建议给水管材选用不锈钢管材,不燃,管道抗腐蚀能力强,且不宜滋生细菌,严密性好,排水管材选用铸铁管,对于机房来说可靠安全。并对管道做防结露保温,保温材料应选用难燃烧的、窒息性的材料。

 

因数据中心用水量需求很大,建议设计时考虑室外雨水进行收集,处理后用来补充空调系统用水。既能减少地块内排水,还可以达到节水调蓄的目的。

 

四、总结

 

数据中心是个为电子信息机房提供运行环境的场所,其中有大量的贵重电气设备,因此数据中心给排水设计中,重点在于确保数据中心的安全性,一方面设置合理有效的灭火设施确保机房内人员设备的安全性,一方面通过合理的室外管网规划及储存装置确保供水的稳定性,同时设置有效的排水设施防止事故漏水造成数据中心的损失,最后通过变频供水装置、雨水收集回用等措施达到节水节能的目的。#给排水设计杨老师##我要上头条#

 

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