1、中型數(shù)據(jù)中心機房建設方案艾默生網(wǎng)絡能源有限公司朱利偉信息化與數(shù)字化成為各個企業(yè)、行業(yè)提高速度、提高效率，獲得效益的關鍵手段，而全球信息化與數(shù)字化的愈來愈成熟，為我們追求效益提供了方法、手段、標準。(1)數(shù)字化：企業(yè)的業(yè)務、流程、經(jīng)營、管理等等，相關活動全部進行數(shù)字化(2)無紙化：過去基于傳真、電話的定單模式不能適應數(shù)字化的要求，企業(yè)或組織的各種活動通過計算機網(wǎng)絡自動進行，辦公方式轉(zhuǎn)為無紙化辦公。(3)集中化：分散的信息化不能形成規(guī)模效應，信息孤島不能帶來速度和效率提高。當前信息化的趨勢是集中管理、集中存儲、集中傳輸、集中交換，帶來信息化的集中效應,這種集中效應表現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的興起(如圖1所示)

2、。服務器、存清器、交換機等、支撐系統(tǒng)T-X信息終端1信息終端圖1信息集中化的趨勢，需要數(shù)據(jù)中心承載1數(shù)據(jù)中心的物理模型數(shù)據(jù)中心的作用與目的是完成信息的集中管理、集中存儲、集中傳輸、集中交換，從而實現(xiàn)信息集中效益。在數(shù)據(jù)中心中，存在兩個層面的平臺：網(wǎng)絡平臺和動力平臺(如圖2所示)2009-04-3010:08:43數(shù)據(jù)中心:網(wǎng)絡平臺中國性/當圭金*笄*Mil推動力平臺njftirit住$異）*/44 色圖2數(shù)據(jù)中心（DC）物理模型的定義2數(shù)據(jù)中心的級別與分類：根據(jù)美國TIA942標準與UptimeInstitute的定義，將數(shù)據(jù)中心的可用性等級分為四級（如表1所示）：表1等級播3，2級1皴冗余能

3、力有容錯能力可在線里護有冗余無冗余可用性99.93%9975%99.67%供電系統(tǒng)聞用性9999999砥上99.99騾以上99.9寓以上99.搦我國新制定的電子信息機房設計規(guī)范GB50174-2008,將電子信息機房定義為A、B、C三類，其中A類要求最高（如表2所示）。表2等領：康月類C 類機房定義系統(tǒng)中斷導致重大經(jīng)躋損失或者公井秩序嚴重混亂的電子信息機房系統(tǒng)中斷導致較大經(jīng)濟損失或者公共秩序限亂的電子信息機房苴他機房冗余能力有容錯能力有元余無冗余可用性999或99.75%99.67%供電系統(tǒng)可用性9999曲勰以上BS明弘以上99按機房的規(guī)模，可以分為超大型數(shù)據(jù)中心、大型數(shù)據(jù)中心、中型數(shù)據(jù)中心和

4、小型數(shù)據(jù)中心等。超大型數(shù)據(jù)中心，通常面積大于2000m2,服務器機柜數(shù)量大于1000個；大型數(shù)據(jù)中心，通常介于8002000m2,服務器機柜數(shù)量2001000個;中型數(shù)據(jù)中心，面積為200800m2,機柜數(shù)量為50200個；小型數(shù)據(jù)中心，面積為30200m2,機柜數(shù)量為1050個；無專門場所的服務器/交換機機柜應用等。以上規(guī)模劃分是實際工作中的大致劃分方法，并沒有嚴格的劃分標準與參照指標體系。劃分的目的也僅僅是便于數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃、設計與建設等。本文專門針對中型數(shù)據(jù)中心機房，探討相關規(guī)劃、設計與建設的標準、方法和實踐。3.1機房選址我國電子信息機房設計規(guī)范GB50174-2008對機房選址提出了

5、要求，綜合美國數(shù)據(jù)中心標準TIA942-2005,對數(shù)據(jù)中心選址可以參考以上標準。實際工作中，對于中型數(shù)據(jù)中心機房的選址，用戶通常選擇與辦公大樓等設施在一起，便于管理與維護。對于辦公大樓來說，需要重點考慮以下內(nèi)容：(1)大樓的電力是否足夠給數(shù)據(jù)中心使用。辦公大樓在設計與建設的時候，主要面向人員辦公需要，屬于輕載荷的供電設計。而數(shù)據(jù)中心的設備供電量要求巨大，這樣的重載荷設施放入辦公大樓，常常會引起供電系統(tǒng)容量嚴重不足。無論是供電、亦或是制冷，都是對原有辦公大樓用電容量的巨大挑戰(zhàn)。(2)是否有足夠的空間，放置機房空調(diào)的室外機系統(tǒng)。辦公大樓寸土寸金，面積利用率很高。而數(shù)據(jù)中心的機房需要恒溫恒濕的機房

6、專用系統(tǒng)，365天X24小時的不間斷運行。機房專用空調(diào)如果采用直接制冷制式(DX),需要足夠多的空間安裝空調(diào)室外機。如果采用冷凍水系統(tǒng)，需要專門的365天X24小時運行的冷凍機組，而不能與大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)混用。(3)機房層高是否足夠？辦公大樓的層高為民用建筑設計，層高通常為2.83.2m而數(shù)據(jù)中心需要安裝靜電地板，頂部吊頂。最佳層高(無障礙物)應該大于3.2mo(4)是否有足夠容量的載貨電梯？通常的辦公大樓載貨電梯尺寸小、 載荷低。 而數(shù)據(jù)中心需要的UPS電源、機房空調(diào)等設備，都是大尺寸超重型設備。如果電梯不能運輸，勢必導致運輸成本劇烈增加。(5)在辦公大樓設置數(shù)據(jù)中心，因為租金高昂、場地有

7、限、供電不足，將嚴重限制數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和安全級別。3.2規(guī)劃與設計中型數(shù)據(jù)中心機房的規(guī)劃與設計，其需求源頭來自于用戶對服務器、軟件系統(tǒng)的規(guī)劃與需求。規(guī)劃分為部分，包括容量規(guī)劃(密度規(guī)劃)、供電系統(tǒng)規(guī)劃、制冷系統(tǒng)規(guī)劃、網(wǎng)絡規(guī)劃等。容量規(guī)劃：容量是指中型數(shù)據(jù)中心機房的初期、終期的服務器等IT設備數(shù)量、或者面積。容量規(guī)劃可以基于兩個方面考慮，(1)數(shù)據(jù)中心機房的機柜數(shù)量x平均每機柜服務器數(shù)量。在采用普通地板送風制冷方式下，每個機柜的熱密度為35kw/rack,超過這個熱密度就必須采用高熱密度的制冷解決方案(如圖3所示)。市電發(fā)電機圖3傳統(tǒng)開放式機柜+地板下送風制冷(2)機房的電力供應。當機房的供電系

8、統(tǒng)(市電+發(fā)電機)容量確定之后，可以計算出服務器的總功率。比如發(fā)電機最大容量為500kva,那么根據(jù)機房的能效PUE值(按2.0考慮），得出機房最大承載服務器容量為250kva（如圖4所示）PUE能量使用效率的定義：PowerUsageEffectiveness。卯57bszFnci五0Rnver讖據(jù)中心總能耗）。雙尸白w（zzt殳備總能耗）圖4PUE指標曲線圖5數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)示意圖上述標準列出了N、N+1、2N、2（N+1）等冗余方式。在中型數(shù)據(jù)中心機房的市電、發(fā)電機等系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)實際情況選擇N+1或者2N系統(tǒng)。而UPS供電系統(tǒng)，建議用戶采用2N或者2（N+1）方式，確保供電可靠性（

9、如圖6、7所示）。圖72（N+1）式供電系統(tǒng)用戶選擇UPS時，建議采用高頻式UPS,因為采用高頻IGBT整流+無隔離變壓器式設計，輸入功率因數(shù)高、輸入電流諧波小、功率密度高等特點。同時因為UPS占地面積小重量小，搬運方便。UPS的電池容量建議根據(jù)市電與發(fā)電機系統(tǒng)配置，通常為30分鐘左右。一般不建議3.3供電系統(tǒng)的規(guī)劃與設計當中型數(shù)據(jù)中心機房的最大容量確定后，子計算機機房設計規(guī)范GB50174-2008統(tǒng)與制冷系統(tǒng)。對于供電系統(tǒng)， 包括從市電、 發(fā)電機到配電、 （列頭柜）、機柜PDU等一系列環(huán)節(jié)（如圖用戶可以根據(jù)預算、機房重要程度，結(jié)合電和美國TIA942-2005的標準，確定供電系UPS、輸出

10、配電、服務器電源管理系統(tǒng)5所示）。圖62N式供電系統(tǒng)超過2小時的電池配置，重量大、成本高，投資不經(jīng)濟。在UPS之后，需安裝服務器電源管理系統(tǒng)SPM（又叫列頭柜），為服務器機柜提供配電與保護。為提供服務器電源的配電可靠性，建議每一個配電回路都采用監(jiān)控與管理系統(tǒng)，監(jiān)控每一路回路的電流、電壓、功率、功率因數(shù)、諧波、電量等參數(shù)，實現(xiàn)配電的安全管理和成本的細致化管理（如圖8所示） 。MOTAISLE/COLD川義工APPROACH制冷系統(tǒng)規(guī)劃與設計制冷系統(tǒng)是機房另外一個關鍵的基礎設施。在中型數(shù)據(jù)中心機房，制冷系統(tǒng)設計包括：地板下送風系統(tǒng)、服務器機柜、機房專用空調(diào)等。按照機房節(jié)能設計實踐和標準，通常采用地

11、板下送風、機柜布置按冷熱通道方式，是制冷效率比較高的設計方式（如圖9所示）。HI圖9地板下送風+冷熱通道設計機房的服務器機柜也是制冷的關鍵之一。在很多運行的機房中，不少用戶對機柜不重視，通常采購一些廉價服務器機柜。而這樣的機柜必然帶來通風面積小、服務器發(fā)熱等問題。TIA942標準規(guī)定機柜的通風面積比通孔率大于50%o而當服務器的熱密度達到4kw左右是，建議用戶采用通孔率大于70%的服務器機柜，確保服務器等IT設備通風量、風速正常。此外，為了冷熱通道隔離，建議使用擋板，將服務器機柜上空閑的U空間擋住，減少冷空氣與熱空氣的無效熱交換。進一步的節(jié)能設計包括完全封閉的冷通道，實現(xiàn)冷空氣與熱空氣的完全隔

12、離。當然這樣封閉式冷通道（或熱通道設計），必須符合消防防火等規(guī)范（如圖10所示）iq；令；3靛I神考慮到投資成本、運營成本、維護成本等，建議采用風冷式機房專用空調(diào)（DX式）而水冷或者冷凍水式機房專用空調(diào)不適合于在中型機房中使用與推廣（如11所示）。圖11風冷式機房專用空調(diào)（DX式）風冷式機房專用空調(diào)，按照上述標準，采用N+1（2或3）即可實現(xiàn)制冷系統(tǒng)較高的可靠性。在空調(diào)的供電上采取分組供電方式，避免單一供電回路導致的單點故障。監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)劃與設計中型數(shù)據(jù)中心機房的安全與運營監(jiān)控管理是用戶關注的核心內(nèi)容之一。而這些數(shù)據(jù)中心機房通常采用無人值守工作模式，機房的安全與運營監(jiān)控是無人值守的重要手段和工具。它包括：機房視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 視頻監(jiān)控實現(xiàn)機房365天X24小時監(jiān)控下運行， 任何故意或無意的破壞都將記錄在案。機房設備與環(huán)境的監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)標準，必須實時監(jiān)控機房的溫度、濕度、水浸、供電系統(tǒng)工作參數(shù)與狀態(tài)、空調(diào)系統(tǒng)工作參數(shù)與狀態(tài)等，并在故障下主動提示用戶采取措施，及時修復故障，確保機房安全穩(wěn)定運行（如圖12所示）。電也*朋圖12數(shù)據(jù)中心的機房監(jiān)控系統(tǒng)特別需要說明的是，中型數(shù)據(jù)中心機房通常不會配置電源專業(yè)人員，日常的管理與維護工作通常外包給專業(yè)類公司，IT用戶僅僅督導與監(jiān)控系統(tǒng)的運營維護工作。而在眾多設備與環(huán)境中，電池的監(jiān)控是比較容易忽視的環(huán)