大型数据中心设计中的保温材料

当今时代，数字化大潮涌入我们的生活各个角落。大到大数据、云服务，小到无所不能的手机，使我们的生活更加便捷和丰富多彩。炫酷的背后是海量的数据处理，是不计其数的长相沉闷的处理器的默默支持。

这些设备躲在其貌不扬的数据中心里24小时不停地工作，创造着科技的一个个奇迹。

说到数据中心，节能往往是人们关注的重点，我们今天谈谈节能中一个小小的分支-保温设计。
    做为节能的一种辅助措施，保温材料应用在数据中心的诸多部位，虽然不耀眼，却也不可或缺。

如前面所说，数字化规模的不断扩张，使得数据中心越做越大。从多年前的某个房间-几百平米到现在的几栋楼-上万平米。这样的巨无霸，当然对其保温性能也有诸多的要求。

对于整栋的数据中心，我们先从建筑保温说起。

由外到内，可以分为建筑外保温和建筑内保温。

建筑外保温包括屋面保温和外墙保温。
    屋面的保温材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料板、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板等。

屋面保温板

二者都是有机材料，保温性能好，重量轻，用在屋面面层之下，起到保温隔热作用，阻止室内外热量的过快交换。

    建筑外立面的保温材料主要是聚苯板，性能和作用与屋面保温材料相似。墙面保温层和屋面保温层相结合，像给建筑穿上了一层棉衣。住宅和办公建筑保温是为保证人员冬暖夏凉，数据中心的保温是为了减少制冷设备的冷量传导到室外环境，节省电能。

建筑内保温主要指各种管道保温和使用下送风空调的房间内的保温。

需要保温的管道主要是各种风管和水管，常用的材料是橡塑保温板、离心玻璃棉等。

橡塑保温板

玻璃棉保温板

目前，数据中心主流的制冷方式还是水冷和风冷型的精密空调，送风的方式普遍为架空地板下送风。地板下送风的空间形成静压箱,冷风从精密空调下方进入地板下空间，集中从通风板的穿孔送出到机柜正前方,再由IT设备通过网孔门吸入,带走其内部的热量从设备后端变成热风通过吊顶上空回到空调区形成一个完整的循环。地板下的送风静压箱其实就相当于一个巨大的风管，和其它风管一样，它也要做保温。因为体量过大，结合实际情况，只不过把保温层从外部挪到了内部。架空地板区域的地面楼板、地板下方的四面墙都需要做保温层。
    机房保温的概念，听起来简单。其实，从最初到如今，关于保温和保温的部位，设计的理念也是经过了许多变化的。十几年前，数据机房刚刚兴起，规模比较小，往往只有几个房间，百十来平米，挤在办公楼的某个角落。前后左右上下都是办公空间，空调的运行温度、运行方式和运行时间都与四周完全不同。设计上更没有引进通道封闭、free cooling等先进手段，空调送风温度非常低，一般为18度左右，24小时运行，这么低的温度，办公室哪消受得了？散出去都没有用武之地，还要浪费高额电费。怎么办？就在机房内顶板、墙体、地面全部做保温来把它们拦在机房里---就是所谓的六面体保温的概念。用的主要材料就是橡塑保温板，铺天盖地地武装在墙、顶、地六个面上。这种材料的优点是价格适中、保温性能好、不掉渣没有纤维，不影响机房内部的洁净度，易于运输保存，易于切割，完成后表面平整美观、施工方法简单等。随着时间的推移以及消防审核和设计规范的逐步从严，室内设计装修防火规范GB50222-95 3.1.4规定：

大中型电子计算机房、中央控制室、电话总机房等放置特殊贵重设备的房间,其顶棚和墙面应采用A级装修材料，地面及其他装修应采用不低于B1级的装修材料。

主机房内部仅地面可以用B1级的材料，墙和顶面都需要采用A级材料。而橡塑板的燃烧性能仅为B1。

至此，橡塑板便只能应用在地面。墙面和顶板开始采用岩棉板和玻璃丝棉。不得不说，顶板保温的施工其实很麻烦，顶板上不仅有各种线槽、管道，还有吊顶板，吊杆密密麻麻。在这些东西上方紧贴顶板要粘好岩棉板或玻璃丝棉板，还要做好孔洞周边的封堵，施工难度可想而知。
    2000年左右，大规模数据中心不断涌现，数据中心的设计也越来越精细化。整栋楼都是数据中心，机房工艺设计在初期就开始介入，整栋楼都按数据中心的需求来设计，根本就是订制化。

不同楼层的主机房位置完全对应-下面机房的顶面正是上方机房的地面。下方机房内的顶部回风，是热通道，上方楼板之上是送风静压箱，是冷的。只要上方楼板做了保温，防止结露，上方的冷可以中和下方的热，恰好节省了下方的空调冷量。由此，令人头疼的顶板保温可以取消，完全撇开了以前的小格局，为施工省了一个大麻烦。
    冷通道封闭后，机房的墙面也是热环境，机房内的热通道温度为35℃左右，比主机房外走廊的温度要高。而走廊区域无关键负荷，且因机房无人值守的特点，也不是人员密集区域，不需要精确控温。二者相邻的墙面取消保温，更有利于降低主机房内的温度，减轻精密空调的热负荷。
    如果热通道封闭，则主机房内热通道以外的区域为冷环境。随着IT设备耐高温多大性能提升，暖通技术广泛采用提高送风温度降低能耗，冷通道送风温度为25℃左右，还是与外走廊的温度相差无几，因此也无需做墙面的保温。
橡塑用于地面，虽然实现了保温，也给地面配套专业的施工带来了不便。橡塑软，施工时必须穿拖鞋等软底鞋。架空地板下方除了机柜的支架还有配电管线、接地线路、气体消防等其他相关的管线，都要在地面保温层上方架设。大型项目往往按专业分别招标，也就是装修和电气、气体消防都分别由不同单位实施。对于柔软的橡塑来说，要么等其上方各种管线敷设完毕再施工，要么进行艰难的成品保护，不同施工单位的协调难度也特别大。往往在实际施工中保温层会因为后续其它管线的施工有不同程度的踩踏或变形。有没有一种办法两全其美呢？几家实力雄厚的施工单位通过努力实现了这个想法--就是地面硬底保温。以方钢管为地板腿基础，中间加高密度挤塑板，其上方再封纤维水泥压力板的做法诞生了。此方法很好地解决了橡塑板怕压怕踩的问题，同时也加强了架空地板下的地面表层的燃烧性能，就是制做工艺复杂了几倍。

2018年修订的《建筑设计装修防火规范》中的附表5.1.1、5.2.1、5.3.1对计算机房相关的各部位材料燃烧性能也做了明确规定：

多层民用建筑内的数据中心各部位材料燃烧性能

地下民用建筑内的数据中心各部位材料燃烧性能

机房不需采光，新建建筑常做成无窗房间，改造项目常把已有的外窗封堵起来为减少日光产生的辐射热。4.0.8改为了强制条款：无窗房间内部装修材料的燃烧性能等级除A级外，应在表5.1.1、表5.2.1、表5.3.1、表6.0.1、表6.0.5桂娣概念的基础上提高一级。根据宣贯教材相应解释条文：宜按材料燃烧等级要求较高者执行，或由企业结合自身需求与能力，进行协商处理。可以理解为地面首选A级的材料，企业能接受B1级也可。规范的修订传递了对材料的要求升级的信号。相信很快就有燃烧性能更高的保温材料进入数据中心设计行业，让我们拭目以待。