数据中心机房规划与建设关键技术ppt课件.pptx

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1、数据中心机房规划与建设关键技术,编写人：Huang Cheng邮 箱：tele_2013年4月,说明：1、本材料只限用于个人学习交流使用，不得用于任何商业用途；2、数据中心相关技术发展较快，且编写人员水平有限，本材料内容中可能存在错漏，引用参考请慎重；3、本材料部分内容参考了很多厂商产品和方案资料，以及很多相关专家技术博客内容，请恕未逐一列明参考出处。,目录,数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计,数据中心历史（1/2）,数据中心的根源来自早期计算机领域巨大的计算机房早期计算机系统体积非常大，本身占用很大的空间，运行和维护也都很复杂，需要在一个特

2、殊的环境中运行，因此需要许多电缆连接所有的组件，如标准机架安装设备，高架地板和电缆盘。过去的计算机也需要大量的电力，会产生大量的热量，通过专用的计算机房和冷却系统可以对散热效果进行较好的控制。安全也很重要那时计算机是很贵的，主要用于军事目的或重要的经济科研领域，因此对计算机的访问受到了严格的控制，美国为防止早期从美国进口的计算机被用于军事用途，往往派美国人来管控计算机房，外人上机还需要得到批准才行。因此，专用的计算机房是必须的，这就是数据中心早期机房的雏形。微机时代出现设计的“数据中心”到了上世纪80年代，微机市场一片繁荣，大量计算机被部署到世界各个角落，但很多时候很少有人关心过对这些计算机的

3、运维要求。随着IT运维变得越来越复杂，数据丢失现象越来越普遍，所有公司开始意识到需要控制IT资源。随着90年代客户端/服务器计算模式的普及，微机（服务器）开始在过去的机房中寻找它们的位置，使用廉价的网络设备，加上标准的网络布线，人们开始采用分层设计，将服务器单独放在公司的一间特殊的房间中，于是就使用“数据中心”一词表示特殊设计过的机房，大约就是这个时候“数据中心”这个词开始流行开来。,数据中心历史（2/2）,互联网泡沫时期出现IDC公司在互联网泡沫期间，数据中心得到了蓬勃发展，公司需要在互联网上建立可以不间断访问的网站，而这要求具有快速和可靠的互联网连接。于是出现了许多互联网数据中心（IDC）

4、公司，这种IDC的建设是非常昂贵的物理房屋、设备、训练有素的管理人员使得这些大型的数据中心成本非常高。IDC采用了大量的新技术和手段为运维提供了可伸缩的能力，这些做法最后成功迁移到企业的私有数据中心里。数据中心逐步成熟截至2007年，数据中心的设计、建造和运维已经形成了非常规范的规程，如电信行业协会（TIA）等专业机构推出了被行业认可的设计标准。同时，数据中心的一些运行指标也被开发出来，用于评估中断对业务的影响。目前，仍然有大量的操作规程正在开发，而且绿色、节能、环保的数据中心也开始受到大家的广泛关注。,机房IT设备的发展决定了数据中心的设计需求（1/2）,国内机房的发展历程：19601990

5、 大型机、小型机时代19902000 服务器时代20002010 机架化时代2010 未来一代,机房IT设备的发展决定了数据中心的设计需求（1/2）,大型主机时代科学计算为主为某台计算机（大、中、小型机）建设无统一建设标准或规范供电由稳压器到UPS引进制冷由普通空调到精密空调洁净度控制由防尘到新风除尘系统稳定工作时间，几个小时到几周,服务器时代IT技术应用普及服务器-客户端的网络模式网络通讯设备、数据存储设备的使用国家标准的制订供电系统的完善空调系统的完善防雷标准的完善综合监控系统的出现专门机房装修设计的出现IT稳定工作时间为几个月周,服务器时代IT设备的进一步小型化所有IT设备上架业务对IT

6、系统依赖性急增可靠性可用性（连续性）可扩展性可管理性可维护性部门内的标准化系统稳定几个月或连续稳定,数据中心总体构架,数据中心涉及范围很广，包含土建、电气、消防、网络、运营等系统，从IDC的逻辑功能上来划分，IDC可分为物理层、网络层、资源层、业务层、运维管理层5大逻辑功能模块。,数据中心等级与分类,按服务对象分类企业数据中心企业数据中心指由企业或机构构建并所有，服务于企业或机构自身业务的数据中心，它为企业、客户及合作伙伴提供数据处理、数据访问等信息服务。互联网数据中心。互联网数据中心由服务提供商所有，通过互联网向客户提供有偿信息服务。相对于企业数据中心来讲，互联网数据中心的服务对象更广，规模

7、更大，设备与管理更为专业。按数据中心服务级别分类单级数据中心单级数据中心即指企业或机构以大集中方式进行数据中心建设，整个企业或机构只设立一个数据中心。多级数据中心企业或机构以多层次、分布式建设的数据中心是多级数据中心，总部级成为一级数据中心，直接下级单位为二级数据中心，再下级单位为三级数据中心，以此类推。目前，企业(机构)数据中心部署以单级和两级数据中心为主。,数据中心等级与分类,按安全等级分类GB 50174-2008电子信息系统机房设计规范GB 50174-2008电子信息系统机房设计规范将机房划分为A、B、C三个等级，三个等级从高到低的排列顺序为A、B、CGB50462-2008电子信息

8、系统机房施工及验收规范电子信息系统机房环境检测标准正在编制过程中09DX009国家标准设计图集电子信息系统机房工程设计与安装TIA-942 数据中心电信基础设施标准由美国电信产业协会和TIA技术工程委员会(TR42)编写、美国国家标准学会(ANSI)2005年批准颁布的数据中心电信基础设施标准(即TIA-942标准)根据数据中心基础设施的实用性和安全性的不同要求把数据中心分为Tier 1、Tier 2，Tier 3，Tier 4 四个等级。,数据中心等级与分类,几个重要行业组织,TIA：电信工业协会（Telecommunications Industry Association，TIA）是全球

9、通讯与信息技术工业中重要的同业协会。TIA是一个全方位的服务性国家贸易组织，有一个分支机构多媒体通信协会（MMTA）。TIA也是经过ANSI认可的指定标准的组织，但其属于行会性质，除了标准工作外，其职责还包括为保护和促进会员厂家利益而影响政策、促进市场和组织交流。ASHRAE：American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. ，美国采暖、制冷与空调工程师学会。国际性组织。该学会唯一目的是造福社会公众，通过开展科学研究，提供标准、准则、继续教育和出版物，促进加热、通风、空调和制冷方面的科

10、学技术的发展。Green Grid：绿色格子联盟成立于2006年，是一个致力于节能、能效事业的非营利性组织，致力于在规划并推广数据中心在营运、建构以及设计等领域的最佳策略的同时，还能够有效降低数据中心与IT设施的耗电量。其成员包括AMD、APC、戴尔、惠普、IBM、英特尔、微软、Sun、VMware等IT巨头。Uptime Institute：国际正常运行时间协会是一家主要着重于信息技术产业研究（研究对象主要是“数据中心”data center）的会员组织，为企业提供信息环境的能源效率等相关的业务及技术咨询，成员主要为全球200强企业。LEED：Leadership in Energy and

11、 Environmental Design，是一个评价绿色建筑的工具。宗旨是：在设计中有效地减少环境和住户的负面影响。目的是：规范一个完整、准确的绿色建筑概念，防止建筑的滥绿色化。LEED由美国绿色建筑协会建立并于2003年开始推行，在美国部分州和一些国家已被列为法定强制标准。,数据中心业务等级,各等级的划分条件和特点（参考）（1）五星级IDC代表最高服务水平，通过严格的专业标准认证，提供全业务服务，价格及服务体系在国内处于领先水平。可作为对数据安全有严格要求的政府部门、金融企业、外资企业等重点客户的数据（灾备）中心。（2）四星级IDC主要面向政府机关、大型企业、知名ISP/ICP，提供高质量

12、的服务和优先保证的资源，价格高于市场平均水平。（3）三星级IDC主要面向中小型企业、ISP/ICP，提供较好的产品服务，价格处于市场平均水平。（4）二星级IDC提供基础业务和一般性服务，能够满足客户的一般业务需求，价格可略低于市场平均水平。（5）一星级IDC主要面向零散客户，价格较低。其中，承载全国重点客户的五星级、四星级IDC原则上应位于运营商骨干网或骨干网省内汇聚节点所在城市。不同等级的IDC对应相应地区的资费档次标准。,数据中心业务发展阶段,数据中心（Data Center）的发展可以粗略划分为三个阶段。每一阶段服务形态有所不同，但都体现基础设施的特性。第一阶段主要是场地、电源、网络线路

13、、通信设备等基础电信资源和设施的托管和线路维护服务，多由电信企业提供，客户包括行业、大型企业等。这个阶段被广泛称为外包业务。第二阶段是90年代中互联网的高速发展带动了网站数量的激增之后，各种互联网设备如服务器、主机、出口带宽等设备和资源的集中放置和维护需求提高，主机托管、网站托管是主要业务类型，这个阶段互联网数据中心（IDC）被广泛认可，IDC企业围绕主机托管服务也提供包括数据存储管理、安全管理、网络互连、出口带宽的网络选择等服务，IDC成为企业IT基础设施的核心。第三阶段的数据中心概念被扩展，大型化、虚拟化、综合化数据中心服务是主要特征，尤其是云计算技术引入后，数据中心突破了原有的场地出租、

14、线路带宽共享、主机托管维护、应用托管等服务，更注重数据的存储和计算能力的虚拟化、设备维护管理的综合化。新型数据中心采用高性能基础架构,实现资源按需提供服务，并通过规模运营降低能耗。云计算数据中心概念被提出，由此我们认为，云计算数据中心本质上还是在数据中心的物理基础设施上，采用虚拟化等云计算技术，提供传统的数据中心业务和各种新型网络应用服务。,当前数据中心处于从第二阶段向第三阶段的转型期，传统电信企业和IDC企业基于数据中心进行升级。多家领先互联网企业则采用新技术建设大规模的新型数据中心。,全球IDC市场稳步增长,2010-2011年，全球IDC市场保持稳步增长，Gartner预计市场规模会从2

15、010年的20亿美元提高到2015年的44.6亿美元，年复合增长率为14.3%。另据中国IDC圈估计，2010年全球IDC整体市场规模超过160亿美元，较2009年增速为18%，亚太地区是增长的主要贡献者。主机托管等基础IDC业务产品还是主要业务，但网页加速、网站安全管理等新型业务收入比例在扩大。,2005-2010年全球IDC市场规模,全球数据中心规模情况,据Gartner统计，截止2010年底，全球的数据中心总量为339万个，这个数字包括了为第三方服务的IDC数据中心、行业和企业自建的数据中心，还包括大量企业自用的机房，其中美国和西欧的数量分别达到了96和68万，占全球总量接近一半。中国约

16、有45.6万个，占全球总量8%。但从数字结构看，中国和发达国家，尤其是美国和日本有较大的差距。在中国，超过500个机架的大型数据中心有47个，占中国数据中心总量的万分之一，占全球大型数据中心的4%。低于日本的85个（占日本总量的万分之2.7），更远低于美国的571个，美国大型数据中心占全球大型数据中心总量的50%。从服务器数量看，2010年全球数据中心的x86服务器总量达到了3900万台，其中美国占了1560万台，日本有276万，中国约为316万台。美、日、中三个地区的服务器数量：数据中心的比值分别为：16、8.7和6.9。,中国数据中心建设与发展情况,IDC的统计数据显示，目前国内大概有55

17、万个数据中心。其中低于500平米的中小型数据中心占据了超过80%。面积超过2000平米的大中型数据中心数量占比不足5%。工信部电信研究院数据显示，当前我国各类数据中心总量约43万个，可容纳服务器共约500万台。其中经营性数据中心机房921个，面积约88万平米， 机柜数月17.7万个，可容纳服务器约200万台。由于网络用户主要集中在北京、上海、广东等地，最初大型数据中心主要集中在北、上、广、深。由于云计算的推进，二线城市青岛、西安、成都、天津、鄂尔多斯等也开始了新一轮的数据中心建设。截至2012年3月，全国已有13个省市自治区规划了约30个左右的10万台服务器以上规模的大型数据中心建设项目，项目

18、总投资达2700亿元。建成后可容纳服务器数量超过1000万台，5倍于当前的数据中心总容量。,各国政府对数据中心建设的支持情况,美国2011年初发布联邦云计算策略白皮书,包括云计算定义、云计算转移IT基本构架、云计算改变公共信息部门等方面内容。在这个策略发布后，美国政府主导下主要有几个动作。一是引导关闭部分低效率的政府数据中心，以提升美国政府IT基础设施的效率，并减少开支。二是鼓励建设新型的政府数据中心。三是资金的直接支持。欧盟欧洲的IDC起步较早，估计2010年市场规模约为33亿欧元。但由于土地租赁费用等固定成本的昂贵，数据中心进一步扩张的动力不足。欧盟于2010年正式开始启动下一代IDC研究

19、项目框架租，并积极倡导面向未来互联网的IDC研究。,各国政府对数据中心建设的支持情况,亚洲韩国政府于09年12月公布云计算全面振兴计划，旨在14年前使韩国成为世界最高水准的云计算强国。一方面在政务办公方面推进云计算升级，另外一方面避免企业为开发环境进行投资造成浪费日本经济产业省于2010年8月发布了云计算与日本竞争力研究报告，报告称将从完善基础设施建设、改善制度、鼓励创新这三方面来推进云计算技术的发展。新加坡没有专门针对云计算的计划，但政府也在推进云计算技术的运用。2011年初，新加坡制定了一整套绿色数据中心标准，以帮助数据中心制定必要政策、体系和程序，来提升其能效、降低对环境的影响。中国国家

20、“十二五”规划纲要和国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定均把云计算列为重点发展的战略性新兴产业；许多省市开展了以云计算产业园区为主要形式的数据中心的建设。据不完全统计，截至2011 年底全国已有至少13个城市明确提出建设云计算数据中心园区的计划，各地园区规划总面积超过150 平方公里，其中哈尔滨“中国云谷”规划到50平方公里，重庆云计算产业基地规划66平方公里，鄂尔多斯“草原硅谷”规划面积10平方公里。,数据中心建设与发展趋势,数据集中IT成本过高、复杂性过大、资源利用率过低，IT资源进行整合和集中，集中化的数据更便于备份、冗余和控制。安全与可信初始阶段就应该构建可靠的灾难恢复方案，或

21、建立异地的灾难备份中心，计算与存储虚拟化通过虚拟化进行数据中心资源整合是数据中心的发展趋势，改善IT资源的再利用和提高灵活性绿色低碳在机械、照明、用电和计算机系统等方面的设计为的是最大程度提升能源利用效率和最小程度造成对环境的污染和影响流程自动化实现IT管理流程自动化，是降低数据中心IT操作成本和复杂性快速部署快速部署应用软件，为业务系统提供支持，提升行业/企业的竞争实力,目录,数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计,数据中心选址建筑参数要求,数据中心的业务与规模,数据中心的含义本身是很广义的，从几万几十万平的大型云计算数据中心，到几十平米的企业

22、数据机房，都属于数据中心的范畴。不同规模与业务需求的数据中心对于数据中心的建设要求也会有绝大的差别。对于企业级的小型数据中心，便于维护管理、安全等方面往往是最多考虑的因素。对于大型IDC业务公司建设的数据中心，政策支持情况、环境影响、能源供给、网络接入等方面往往是考虑最多的因素。因此，在考虑数据中心的基础建筑要求之前，应该合理规划数据中心的建设规模。,数据中心选址关键因素,过去单位和企业在数据中心选址时，更多的考虑企业自身一些便利条件，往往忽略了数据中心是一项成本较大、人才密集、技术集中、要求高度可用性的系统工程。从选址的角度，一般认为数据中心的可用性会受到以下7个方面要素的影响：社会经济人文

23、环境的优越性(包括：经济发展水平，人文发展水平)当地的自然地理条件(包括：地震、台风、洪水等自然灾害记录，政治和军事地域安全性)高科技人才资源条件(包括：高校数据、IT人员数量，其他科技教育机构数量)配套设施条件(包括：交通、水电气供应、消防等)成本因素(包括：人力成本、水电气资源成本、土地成本、各种个人消费成本)周边环境(包括：粉尘、油烟、有害气体特，有腐蚀性、易燃、易爆物品的工厂，远离强振源和强噪声源、避开强电磁场干扰)政策环境(包括：土地政策、人才政策、税收政策),数据中心选址关键因素分析,通过结合德尔菲方法，业内专家对数据中心选址的7大要求按重要性排序为：自然地理条件、配套设施、周边环

24、境、成本因素、政策环境、高科技人才资源环境、社会经济人文环境。按照上述7大要素再去评估传统数据中心选址，会发现以下问题：选择北京、上海会直接导致成本显著提高；选择成都可能会没有认真评估成都地区的地震断裂带的影响；一些小型城市，人力资源可能会成为瓶劲。除这些比较明显的问题，比过这些要素，我们会发现现有数据中心选址中还存在大量的不足和潜在问题。如：自然地理条件较差、数据中心将面临较高的地震等自然灾害风险;配套设施条件不足，将导致水电等关联成本的提升;周边环境的恶化有可能导致高科技设备的可用性降低，以及危及运维人员的安全。选择成本较高的区域，将导致本来就投资大、效益小的数据中心投入产出予盾更为突出。

25、从目前国内大多数数据中心的选扯条件看，上述问题都或多或少存在，这对数据中心而言，蕴藏着巨大的投资风险。,相关规范对数据中心选址的要求,GB 50174 2008电子信息系统机房设计规范对选址的要求：1 电力供给应稳定可靠，交通通信应便捷，自然环境应清洁；2 应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所；3 远离水灾火灾隐患区域；4 远离强振源和强噪声源；5 避开强电磁场干扰。,相关规范对数据中心选址的要求,国际ANSI/TIA-942-2005标准中关于数据中心选址的有关参考：1.数据中心不应靠近附近机场的飞行航线2.与铁路及高速公路距离大于800m，以保证降低

26、化学物质溅落危险3.与军事基地距离大于800m，与核设施、国际设施大于1600m,Google数据中心选址,Google芬兰数据中心2亿7千3百万的数据中心，将芬兰的一处老旧的造纸厂改造成了一处巨型的数据处理中心；坐落于哈米纳(Hamina)，开创了互联网公司因所在地属高寒地带而建设数据中心的先河，共斥资2亿欧元（约2.73亿美元）的资料中心已开始启用。当地气候寒冷与电价低廉，透过当地天然的低温与海水以调降资料中心温度，具有环保与节电的效果，是吸引Google的主要原因。Google数据中心选址标准：大量廉价的电力绿色能源，更注重可再生能源；靠近河流或湖泊（设备冷却需大量水）,用地广阔（隐秘、

27、安全）和其他数据中心的距离税收优惠,Facebook数据中心选址,Facebook瑞典数据中心：瑞典的吕勒奥(Lulea)，这是一个只有5万名居民的小城。与其处于同一纬度的城市还有美国阿拉斯加的费尔班克斯市。这里的常年平均气温仅为华氏36度(约2摄氏度)。而在过去的50年里，吕勒奥超过华氏86度(约摄氏30度)的时间总共只有短短的24个小时。充沛的水力发电资源以及为造纸厂供电的完善的电网；政府的大力支持欲吸引更多跨国公司前来。Facebook选址标准Facebook的数据中心目前比Google少，但是其选址同样首先考虑的能源；有效利用自然冷源为设备散热等。,中国目前数据中心选址热点,哈尔滨“中

28、国云谷”2010年11月正式启动，总规划面积50平方公里，计划到2015年，建成百万平方米规模的云计算中心集群，培育形成产值1000亿元以上的云计算产业形态。中国移动哈尔滨数据中心：总投资120亿元以上，占地1000亩，预计提供4万个机架的服务能力，为互联网、物联网、信息化等业务提供云计算支撑平台。除中国移动全国云计算中心外，国际金融数据中心、互联网数据中心、神码思特奇信息产业园、曙光哈尔滨云计算中心、Intel宇光信息产业园、苏宁物联网基地、省移动信息产业园、光明云媒等云计算项目已签约入驻“中国云谷”鄂尔多斯：鄂尔多斯国际绿色IDC基地项目总投资200亿元。根据合作协议，中国电信集团公司内蒙

29、古分公司与中兴能源有限公司就IDC项目一期业务运营开展合作。鄂尔多斯市智慧互联科技有限公司投资建设的鄂尔多斯超级云计算数据中心在迅迈城投公司投资开发的云计算信息产业园区；国内第三方中立数据中心世纪互联，在全国33个城市运营51个数据中心，鄂尔多斯大型云计算数据中心将成世纪互联的第52个数据中心。规划30万平方米，整个项目采用先进的的模块化数据中心技术、大规模Free Cooling技术，总计12个模块化数据中心运营，可支持超过100万台服务器同时工作。,发挥得天独厚的地理位置和气候特点、电力和水资源丰富、科技研发人才充裕、人力能源成本,鄂尔多斯鲜有洪灾、地震等严重自然灾害。当地电力、风能、太阳

30、能等能源产业丰富。低廉的电价及适宜气候（年均平均温度3.5度）也为数据中心运营提供了成本优势。,云计算白皮书2012中的选址建议,对于全国云计算数据中心的建设布局，要统筹兼顾多种因素，既要考虑用户体验和产业支撑要求，也要考虑能源供应和绿色节能要求。对主要用于在线交互和缓存分发的中小型数据中心，一般应根据市场情况，由企业在带宽充裕和用户集中的地区分散建设，布局优化主要靠市场调节。对于大规模云计算数据中心，由于其规模庞大，能源消耗问题非常突出，因此应由国家统筹规划指导，在布局时应重点考虑在气候适宜和能源富集地区建设。气候地理条件：全球最大的12 家数据中心中，在北纬3545 度的有6 家，所处地区

31、大多平均气温在-5C28C之间。研究显示，一般的数据中心约有30%40%电能用于设备和机房散热，如果能够利用当地较低的温度实现自然冷却，可以节省大量能源。例如对于同样规模和配置的数据中心，在广州比在哈尔滨全年空调制冷耗电量多79.3%，总能耗多出24%32%。能源供应情况：数据中心能源消耗巨大，一个10万台服务器规模的数据中心的功率4.5 万KW，年耗电约4亿度。如此巨大的电力需求，对一些能源短缺省市提出了巨大挑战。即便能够通过外地送电得以满足，也要消耗10%的长距离电力配送损耗。因此，考虑到能源供应和减少输电损耗的要求，应尽可能将大型数据中心建设在能源富集地区。,目录,数据中心发展回顾基础建

32、筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计,数据中心选址建筑参数要求,数据中心机房建筑要求,主机房净高应根据机柜高度及通风要求确定，且不宜小于2.6m 。主机房宜设置单独出入口，当与其它功能用房共用出入口时，应避免人流、物流的交叉。电子信息系统机房内通道的宽度及门的尺寸应满足设备和材料运输要求，建筑的入口至主机房应设通道，通道净宽不应小于1.5m 。面积大于100m2的主机房，安全出口应不少于两个，且应分散布置。主机房内的装修，应选用气密性好、不起尘、易清洁，符合环保要求、在温、湿度变化作用下变形小、具有表面静电耗散性能的材料。不得使用强吸湿 性材料及未经表面改性处理的高

33、分子绝缘材料作为面层。门窗、墙壁、顶棚、地（楼）面的构造和施工缝隙，均应采取密闭措施。主机房、UPS室荷载：8-10 kN/m2电池室荷载：16 kN/m2,机房面积需求（GB50174-2008）,主机房的使用面积应根据设备的数量、外形尺寸和布置方式确定，并预留今后业务发展需要的使用面积。在设备外形尺寸不完全掌 握的情况下，主机房的使用面积可按下列方法确定：当电子信息设备已确定规格时，可按下式计算：A = K S A 电子信息系统主机房使用面积（） ;K 系数，取值为 5 7 ;S 电子设备的投影面积（）。当电子信息设备尚未确定规格时，可按下式计算：A = KNK 单台设备占用面积，可取 3

34、.5 5.5( / 台） ;N 计算机主机房内所有设备的总台数。辅助区的面积宜为主机房面积的 0.21 倍。用户工作室可按每人 3.5 4 计算。硬件及软件人员办公室等有人长期工作的房间，可按每人 57 计算。,设备布置需求（GB50174-2008）,当机柜或机架上的设备为前进风 / 后出风方式冷却时，机柜和机架的布置宜采用面对面和背对背的方式。主机房内和设备间的的距离应符合下列规定：用于搬运设备的通道净宽不应小于 1.5m 。面对面布置的机柜或机架正面之间的距离不应小于 1.2m ；背对背布置的机柜或机架背面之间的距离不应小于 lm ；当需要在机柜侧面维修测试时，机柜与机柜、机柜与墙之间的

35、距离不应 小于1.2m 。成行排列的机柜，其长度超过 6m 时，两端应设有出口通道；当两个出口通道之间的距离超过 15m 时，在两个出口通道之间还应增加出口通道；出口通 道的宽度不应小于lm ，局部可为0.8m,建筑设计中需要关注的主要问题,设备区层高数据中心设备区的层高需求主要收机柜高度，走线架规划，是否采用空调风管，是否采用活动地板等因素的影响。在机房功率密度较低时层高问题并不是十分突出，但是随着单机架功耗的不断提升，层高将直接影响通风散热方式的设计。目前一般建议主设备去层高在4.5m以上；电力、制冷区根据实际的建设方案确定，一般要求更高。活动地板的影响活动地板高度要求大于400mm，有些

36、设置达到1m，建议地板区的高度预先设计下沉，避免在机房中修建斜坡通道。电池室的面积电池室的承重要求更高，因此必须预留充足。货梯规格需考虑可能运输的机柜/设备高度和重量，建议门高2.6m，载重2T 。,关于活动地板的两种观点,活动地板是实现数据中心绿色节能的必要手段活动地板形成静压室冷气分配系统活动地板下送风方式可以灵活的调整送风的具体位置，比风管灵活如有水管铺设需求，地板下是想对最好的位置活动地板已不适应新时代数据中心需求地震等重大灾害时，活动地板的破坏性更强现在的布线经常变换调整，不适合铺设在地板下增加了楼层净高需求安全性不好，地板本身质量问题以及可能的藏身问题成本高、难清洁实践中需根据总体

37、设计，尤其是所选择的制冷方式，来决定是否应该采用活动地板。,防静电地板,* Damper Closed -Open,防静电地板,小结,数据中心选址，由于基础设施的集中化、大型化趋势，数据中心的选址考虑时，对于能源、气候条件等方面的考虑权重越来越大；同时政府的政策影响也不看忽视；基础设施的具体规划建设方面，机房建筑的净层高、空调送风方式、电池室面积等是很重要的因素；其它方面在标准要求的基础上，可根据具体需求进行规划。,目录,数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计,电源容量规划设计总体配电方案传统交流UPS模块化UPS飞轮UPS高压直流油机电力布线防

38、雷与接地,电力需求如何提出？,数据中心的电是如何消耗的？,在总的电力消耗中，IT设备用电以及制冷散热用电是居于绝对主导；其它如照明、监控等用电站总体的比例一般不超过2%。,IT设备的耗电需求估算（1/2）,对于数据中心建成后，所需安装的设备比较明确的情况，可以根据具体设备的功耗情况，进行IT设备总体功耗需求的测算。比如Facebook的数据中心，数据中心内需要安装的服务器基本上都是定制的，每台服务器哦的平均功耗约300W，每个机架可安装30台服务器，假定一个新的数据中心的设计规模为5000个机柜容量，则服务器部分的总功耗为 300*30*5000=45000KW；除了服务器之外，其它的设备，如

39、组网设备、存储等，在有明确的规划的前提下，同样可根据具体的设备参数以及数量，经过计算得出其功耗。各类设备总的功耗之和及为主设备功耗。,IT设备的耗电需求测算方法（2/2）,很多时候在数据中心规划建设初期，并不能准确知道后续里面会安装什么类型的设备，数量是多少，甚至具体多少个机柜都没有提出，在这种情况下一般根据总建筑面积-机柜数量-机柜功率密度估算-设备功耗的方法进行测算。例如一个新建的数据中心，规划的设备区建筑面积为1万平米；平均每机柜占用约4平米，如果按4平米计算，则总共可安装10000/4=2500个标准机柜；2500个机柜按高中低功率密度分别为8KW、5KW、3KW，数量比例为20%、3

40、0%、50%，则设备功耗需求为2500*20%*8 + 2500*30%*5 + 2500*50%*3=11500KW；实际上在以前的机房设备功耗估算中，即直接按每建筑平米功率密度*建筑平米数，如功率密度根据具体项目情况，一般在300W1000W之间，比如对于1万平米数据中心，若规划功率密度为100W/m2，功耗需求为10000*100=10000KW。以前的功率密度参考值中国 机房在单层建筑内 290350w/m2 250300kcal/hm2 机房在多层建筑内 175290w/m2 150250kcal/hm2 前苏联450565w/m2 390485kcal/hm2 美国350405w/

41、m2 300350kcal/hm2 日本407525w/m2 350450kcal/hm2,空调能耗估算,空调能效比概念能效比是在额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。这是一个综合性指标，反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量。空调能效比越大，在制冷量相等时节省的电能就越多。(1)EER是空调器的制冷性能系数，也称能效比，表示空调器的单位功率制冷量。 (2)COP是空调器的制热性能系数，表示空调器的单位功率制热量。 (3)数学表达式为：EER=制冷量/制冷消耗功率 COP=制热量/制热消耗功率 (4)EER和COP越高，空调器能耗越小，性能比越高。我国

42、空调能效等级划定2.62.8 五级 2.83.0 四级 3.03.2 三级 3.23.4 二级 3.4及以上 一级,欧洲的能效标准，空调能效水平分为A、B、C、D、E、F、G共7个级别。其中A级最高，能效比为3.2以上；D级居中，介于2.82.6之间；E级以下属于低能效空调。目前我国绝大多数空调处于欧洲E级水平。而在日本国内的空调器的能效比现在一般都在4.05.0左右。而能效比低于2.8,不准在美国市场销售。,机房专用空调能效比,机房空调，顾名思义其是一种专供机房使用的高精度空调，因其不但可以控制机房温度，也可以同时控制湿度，因此也叫恒温恒湿空调机房专用空调机，另因其对温度、湿度控制的精度很高

43、，亦称机房精密空调。风冷型机房精密空调水冷型机房专用空调机房精密空调的特点包括：高显热比、高能效比、高可靠性、高精度等。,空调的功耗估算,IT设备是数据中心的主要热源，而且IT设备的耗能几乎接近100%转换为热能。其它的环境热源、灯光照明、人的活动等也是热源，但是与IT设备相比占比很小，在粗略的估算中可忽略或按很小比例估算。按之前的IT设备功耗估算，假定最后计算的结果是IT设备功耗为10000KW，空调的能效比按3.0，则空调的功耗需求至少为10000KW/3.0=3333KW。在实际项目中为了保险起见，空调的容量设计一般会考虑一定的冗余系数。,其它配套能耗估算,办公区：按目前的用电习惯，办公

44、区用电需求的可按100W/m2估算；环境监控、门禁系统：与IT设备功耗相比，占比很小，估算时可忽略；其它：如餐厅可按70W/m2、厨房设备等可按用电可以取300W/M2 ；以上只是部分常规通用的估算方法，在有明确的特殊需求时，则需按特定的需求进行功耗需求计算。比如特定的大功率设备，特定的空调，指定的照明系统，或者特殊的办公区要求等等。,目录,数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计,电源容量规划设计总体配电方案传统交流UPS模块化UPS飞轮UPS高压直流油机电力布线防雷与接地,数据中心配电系统总览,V,(,a,),DC,-,48,V,(,a,),D

45、C,-,48,V,(,a,),低,压,配,电,屏,市电分类,数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计,目录,电源容量规划设计总体配电方案传统交流UPS模块化UPS飞轮UPS高压直流油机电力布线防雷与接地,UPS基础概念UPS分类UPS关键器件UPS工作模式UPS设计蓄电池,UPS概念,（1）定义：UPS是英文Uninterruptable Power Supply 的缩写，中文译为“不间断电源”， 它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置。它的功能是保证向负载提供持续不间断高质量的交流电源。（2）原理：AC-DC-AC，输出的交流电更干净

46、；（3）作用：无间断切换、电压变换(稳压)、频率变换(稳频/滤波)、提供一定后备时间；（4）按工作方式分：在线式和后备式；（5）并机方式一般为双机冗余功率均分热备份；,电网中存在的干扰分析,1)噪声(Noise)：在正弦电压波形上叠加的一些尖脉冲（毛刺）；2)电压变化(Voltage Variation)： 正弦电压的幅值过高、过低或波动；3)频率变化(Frequency Variation) ：正弦波的频率不是标准50Hz，过高、 过低或波动；4)瞬间间断(Micro-break)：正弦波的短暂不连续，一般指小于300毫秒的间断；5)停电(Outage)：正弦波的长时间不连续,一般指大于30

47、0毫秒的间断；6)谐波(Harmonics)：在50Hz电网的标准频率上叠加了50Hz整数倍或非整数倍的成分，使正弦波形严重失真。,我国电网和发达国家电网比较,对UPS的基本要求（1/2）,1)UPS的容量、规格:a)输出容量宜按实际负荷的1.31.5倍配置；b)规格包括电压、频率、配电需求（单进单出、三进单出、三进三出）；2)UPS对电网的适应能力：主要指输入电压幅值的变化范围，一般在15之内，但超过10时不能转旁路，如遇到电压变化较大的区域，可在前端加一级同容量的稳压器；3)输入电压频率变化范围和UPS的频率跟踪及同步锁相能力，不仅在电网输入也在柴油机输入、及前端有频率特性不稳定的稳压设备

48、时发挥作用；4)不对电网产生污染；5)UPS的输出性能指标能满足负载的基本要求：应注意不是超出需要的最高要求。,对UPS的基本要求（2/2）,UPS的输出能力和可靠性指标：输出功率因素输出电流的峰值系数过载能力MTBF工作效率及各种保护功能UPS的系统配置能力冗余并机能力可扩充能力长延时后备供电能力UPS对机房物理环境的适应能力温度湿度海拔高度UPS的智能管理和通信能力,UPS的性能指标输入特性,输入特性（表示UPS对输入电网的具体要求），主要有： 输入电压：输入电压指标表示UPS正常运行时所要求的电网电压范围，该指标实际上可分为两部分：整流侧和旁路输入电压范围。为保证UPS发挥其最大的效能，

49、UPS输入电压应在额定电压的10%内。有些产品仅标输入电压达20%以上，实际上只是一个不确切的数值。输入频率：输入频率指标表示UPS正常运行时所要求的电网频率范围，该指标实际上同上述输入电压一样，同样存在着旁路切换所要求的频率范围，超过该范围，将禁止旁路切换。因而一般UPS均给出适合旁路切换要求的频率范围(一般为5%左右)。输入功率因数和输入电流谐波含量：大的谐波含量和低的功率因数将产生大的无功功率，严重的还会影响其它用电设备的正常运行，因而欧洲已于九十年代初，制定了有关电气设备输入因数和谐波含量的标准，标准要求功率因数在0.95以上才能使用。 输入保护：输入电源发生故障或输入电压、频率超过规

50、定范围，能立即转为蓄电池供电，转换时间是：后备式UPS一般必须小于4ms，在线式UPS，在同步情况下不应该出现间断。,UPS的性能指标输出特性（1/2）,输出电压：UPS输出电压通常有两个指标，一个表示UPS输出电压的稳定度，一般其变化范围为220V的15；另外一个表示UPS输出电压的瞬变特性，即负载从0到100（或100到0）阶跃变化时输出电压的变化量以及恢复正常电压所需的时间。 输出容量：UPS的输出容量指其输出电压有效值U与输出电流有效值I的乘积，称为视在功率S，即S=UI。 输出频率：UPS的输出频率表示当市电中断时，逆变器由蓄电池提供直流电能工作时的输出频率，一般后备式UPS的输出频