數(shù)據(jù)中心建設(shè)基礎(chǔ)知識(shí)綜述

1、 數(shù)據(jù)中心建設(shè)基礎(chǔ)知識(shí)王智民 整理于 2015-5 大綱數(shù)據(jù)中心的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/TIA-942Telecommunications Infrastructure Standard for Data CentersTIA/EIA 568Copper & FiberCablingTIA/EIA 569Pathways & SpacesTIA/EIA 606AdministrationTIA/EIA 607Grounding& BondingASHRAECooling/HVACUptime InstituteIEEE 1100ITE Grounding國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：u數(shù)據(jù)

2、中心布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)白皮書 uGB50174-2008電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范數(shù)據(jù)中心的分類與分級(jí)數(shù)據(jù)中心按照服務(wù)的對(duì)象來分，可以分為企業(yè)數(shù)據(jù)中心和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心業(yè)界采用等級(jí)劃分的方式來規(guī)劃和評(píng)估數(shù)據(jù)中心的可用性和整體性能。采用這種方法可以明確設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，幫助決策者理解投資效果美國(guó)Uptime Institute提出的等級(jí)分類系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛采用，成為設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃數(shù)據(jù)中心時(shí)的重要參考依據(jù)。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心按照其可用性的不同，被分為四個(gè)等級(jí)（Tier）第二等級(jí)（Tier ）被稱為“具有冗余設(shè)備級(jí)”（Redundant Capacity Components SiteInfras

3、tructure）第三等級(jí)（Tier ）被稱為“可并行維護(hù)級(jí)”（Concurrently Maintainable SiteInfrastructure）第四等級(jí)（Tier ）被稱為“容錯(cuò)級(jí)”（Fault Tolerant Site Infrastructure）數(shù)據(jù)中心電信空間建筑物場(chǎng)地大樓外墻普通辦公空間數(shù)據(jù)中心外的電信和設(shè)備空間數(shù)據(jù)中心（電信空間）機(jī) 房維護(hù)人員辦公空間接入室（ER）機(jī)電設(shè)備機(jī)房UPS / HVAC等運(yùn)營(yíng)監(jiān)管中心Storage Rooms &Loading Docks數(shù)據(jù)中心內(nèi)的通信室數(shù)據(jù)中心邏輯結(jié)構(gòu)圖接入室 RM總配線區(qū)MDA路由器、核心LAN /SAN交換機(jī)、

4、PBX等接服務(wù)商網(wǎng)或園區(qū)接服務(wù)商網(wǎng)或園區(qū)水平配線區(qū)HDALAN/SAN/KVM交換機(jī)機(jī) 房水平配線區(qū)HDALAN/SAN/KVM交換機(jī)水平配線區(qū)HDALAN/SAN/KVM交換機(jī)水平配線區(qū)HDALAN/SAN/KVM交換機(jī)設(shè)備配線區(qū) EDA機(jī)架/機(jī)柜設(shè)備配線區(qū) EDA機(jī)架/機(jī)柜設(shè)備配線區(qū) EDA機(jī)架/機(jī)柜設(shè)備配線區(qū) EDA機(jī)架/機(jī)柜通信室TR辦公&操作中心的LAN交換機(jī)運(yùn)維辦公室、辦公、操作中心主干電纜主干電纜主干電纜主干電纜主干電纜主干電纜水平電纜水平電纜水平電纜區(qū)域配線區(qū) ZDA水平電纜水平電纜水平電纜典型數(shù)據(jù)中心布局接入室 RM接入服務(wù)商網(wǎng)或園區(qū)網(wǎng)總配線區(qū) MDA水平配線區(qū) HD

5、A設(shè)備配線區(qū) EDA主干電纜水平電纜通信室 TR機(jī)柜機(jī)柜機(jī)房 Computer Room機(jī)柜機(jī)柜機(jī)柜機(jī)柜機(jī)柜機(jī)柜MDAEDAEDA數(shù)據(jù)中心建設(shè)基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)中心建設(shè)完整生命周期建設(shè)數(shù)據(jù)中心主要考慮的問題 為了什么目的而建？ 需要多大規(guī)模？面積、密度 需要支持未來多少年的業(yè)務(wù)擴(kuò)展？分階段建設(shè)計(jì)劃 需要什么樣的可用性?定位在什么級(jí)別? 選擇投資規(guī)模與能夠承受的運(yùn)營(yíng)成本 運(yùn)營(yíng)管理是否需要流程化、自動(dòng)化? 是否需要最新技術(shù)以滿足某些特定需求?例如:刀片服務(wù)器、虛擬化 確定需求時(shí)依據(jù)什么：標(biāo)準(zhǔn)？行業(yè)經(jīng)驗(yàn)？專門針對(duì)自己的模型計(jì)算？數(shù)據(jù)中心規(guī)劃關(guān)注要素合理的可用性等級(jí)定位（T3，T4）和具體實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心實(shí)

6、現(xiàn)區(qū)域化和模塊化設(shè)計(jì)整合的智能的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心全生命周期服務(wù)-可靠、綠色、靈活、智能數(shù)據(jù)中心規(guī)劃要點(diǎn) 總體布局符合數(shù)據(jù)中心工藝流程 布局注重?cái)?shù)據(jù)中心功能性設(shè)計(jì) 合理設(shè)置各關(guān)鍵設(shè)施功能房間位置； 合理規(guī)劃IT設(shè)備區(qū)空間 供電系統(tǒng)注重適用、靈活、高效 采用高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng) 考慮完善的設(shè)施監(jiān)控和安保系統(tǒng) 通信網(wǎng)絡(luò)安全可靠 高效的消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)-PUEPower Usage Effectiveness的簡(jiǎn)寫，是評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是DCIE(data center infrastructure efficiency )的反比PUE = 數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PU

7、E是一個(gè)比值，基準(zhǔn)是2，越接近1表明能效水平越好PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)值已經(jīng)成為國(guó)際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)PUE值越接近于1，表示一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高數(shù)據(jù)中心綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)-PUE IT設(shè)備影響要素; 供電系統(tǒng)影響要素； 制冷系統(tǒng)影響要素； 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響要素; 建設(shè)與啟用模式影響要素;CRAC：精密空調(diào)數(shù)據(jù)中心認(rèn)證-LEED美國(guó)LEED體系是一個(gè)國(guó)際性綠色建筑認(rèn)證系統(tǒng)。我國(guó)在2006年3月頒布了綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(GB /T500378 2006), 這是我國(guó)批準(zhǔn)發(fā)布的第一個(gè)國(guó)際性的綠色建筑認(rèn)證系統(tǒng)。1998年由美國(guó)綠

8、色建筑委員會(huì)（非政府、非盈利組織)。建立了LEED認(rèn)證組織，開始了綠色建筑認(rèn)證工作。目前，國(guó)內(nèi)已有專門的咨詢機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行美國(guó)LEED綠色建筑認(rèn)證，如中國(guó)建筑科學(xué)研究院上海分院、綠色建筑與生態(tài)城研究中心。LEED認(rèn)證幾乎適用于所有的建筑類型其認(rèn)證體系包含：面向新建筑的評(píng)估體系LEED for New Construction 簡(jiǎn)稱LEED-NC提倡業(yè)主與租戶共同發(fā)展LEED for Core & Shell 簡(jiǎn)稱LEED-CS針對(duì)商業(yè)內(nèi)部裝修LEED for Commercial Interior 簡(jiǎn)稱LEED-CI強(qiáng)調(diào)建筑運(yùn)營(yíng)管理評(píng)估LEED for Existing Building

9、 簡(jiǎn)稱LEED-EB住宅評(píng)估LEED for Home 簡(jiǎn)稱LEED-H社區(qū)規(guī)劃與發(fā)展評(píng)估LEED for Neighborhood Development簡(jiǎn)稱LEED-ND數(shù)據(jù)中心認(rèn)證-LEED美國(guó)LEED認(rèn)證全過程均通過網(wǎng)絡(luò)完成，主要包含以下7個(gè)環(huán)節(jié)：1）GBCI官網(wǎng)注冊(cè)2）下載模板準(zhǔn)備申報(bào)材料3）網(wǎng)上上傳申報(bào)材料4）GBCI提出初審意見5）修改補(bǔ)充提交復(fù)審6）最終審核意見7）公示并頒發(fā)證書、獎(jiǎng)牌全球UPS廠商對(duì)比APC (創(chuàng)于1981年美國(guó),全球行業(yè)領(lǐng)先品牌,全球最大的UPS供應(yīng)商之一,十大服務(wù)器機(jī)柜品牌,美國(guó)電力轉(zhuǎn)換集團(tuán))艾默生Emerson (始創(chuàng)于1980年,一家多元化的全球制造和

10、技術(shù)公司,全球500強(qiáng)企業(yè),美國(guó)紐約上市公司,美國(guó)艾默生公司)梅蘭日蘭MGE (施耐德電氣的下屬的世界上領(lǐng)先的配電品牌之一,十大UPS不間斷電源品牌,施耐德電氣(中國(guó))投資有限公司)易事特EAST (于1989年,中國(guó)馳名商標(biāo),廣東省名牌,全球領(lǐng)先的整體電源解決方案供應(yīng)商,廣東易事特電源股份有限公司)臺(tái)達(dá) (交換式電源供應(yīng)器產(chǎn)品處于世界領(lǐng)先品牌,全球直流穩(wěn)壓電源的最大制造商之一,臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司)科士達(dá)KSTAR (中國(guó)規(guī)模最大的UPS研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)之一,國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),行業(yè)著名品牌,深圳科士達(dá)科技股份有限公司)科華KELONG (中國(guó)本土最大的高端UPS電源制造商與提供商之一,國(guó)家

11、級(jí)重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè),科華恒盛股份有限公司)四通Stone (致力于不間斷電源行業(yè)的科技發(fā)展與革新的企業(yè),UPS行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)品牌之一,廣州四通UPS電源電腦有限公司)山頓Sendon (專業(yè)于UPS不間斷電源高新技術(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)/研發(fā)/貿(mào)易/服務(wù)與支持,大型跨國(guó)企業(yè),山頓國(guó)際有限公司)UPS主要技術(shù)指標(biāo) UPS 市電：輸入指標(biāo) UPS 負(fù)載：輸出指標(biāo) UPS 電池：電池管理 UPS 用戶：通訊監(jiān)控 UPS UPS：備份與擴(kuò)容 后備式UPS 在線互動(dòng)式UPS 在線式UPS 第一代UPS（90年前）： SCR整流SCR逆變 第二代UPS（9095年)： SCR整流GTR逆變 第三代UPS（9505年）：

12、 SCR整流IGBT逆變 第四代UPS（05年后）： IGBT整流IGBT逆變?nèi)蚓芸照{(diào)CRAC廠商對(duì)比品牌中文起源國(guó)官網(wǎng)說明AIRDALE雅利頓英國(guó) APCAPC美國(guó)apc .com BULE BOX綠盒意大利bluebox.it canatal佳力圖 加拿大 加拿大CLIMATEWORX旗下climaveneta克萊門特意大利 climaveneta.it COMPU-AIR金標(biāo) 美國(guó) compu- CIAT 法國(guó)CIAT.COM DataAire數(shù)據(jù)埃爾美國(guó)世界第一臺(tái)機(jī)房空調(diào)制造商精密冷卻產(chǎn)品齊全DENCO丹科英國(guó)gea- 德國(guó)GEA集團(tuán)EMICON依米康 意大利 emiconac.i

13、t LIEBERT力博特 美國(guó) L兼并ATLAS、HIROSS成為最大機(jī)房空調(diào)出品商精密冷卻產(chǎn)品齊全LENNOX雷諾士 美國(guó) MODUCEL 英國(guó)eeaton- 英國(guó)高端精密空調(diào)STULZ史圖斯 德國(guó) Stulz.de精密冷卻產(chǎn)品齊全UNFLAIR優(yōu)力 意大利 UNFLAIR.com德國(guó)施耐德精密空調(diào)CRAC主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)機(jī)房精密空調(diào)機(jī)組的技術(shù)性能要求質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際ISO9001、歐洲CE證書、VDE質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組運(yùn)行環(huán)境環(huán)境溫度范圍：-5+45環(huán)境相對(duì)濕度：90%(25)無腐蝕性、爆炸性氣體、無導(dǎo)電塵埃材料采用優(yōu)質(zhì)鋼制整體框架和不銹鋼元器件，蒸發(fā)器翅片表面帶有親水涂層，內(nèi)襯材料使用無毒非礦物

14、纖維材料，可循環(huán)使用，可采用環(huán)保的R407c制冷劑、門板采用拋光噴塑處理?；拘阅芫邆渲评?、制熱、加濕、除濕功能?；诟唢@熱比（0.9）、高能效比(4.89)的原則設(shè)計(jì)制造。高顯熱比，完全配合計(jì)算機(jī)房顯熱大，潛熱小的使用要求。 高能效比，針對(duì)全年連續(xù)運(yùn)行，節(jié)約業(yè)主總投入成本。制冷系統(tǒng)所有制冷部件都為世界名牌，壓縮機(jī)須采用谷輪（Copeland）高效渦旋式壓縮機(jī)。運(yùn)行時(shí)間機(jī)組能在正常的環(huán)境條件下每天運(yùn)行24小時(shí)，連續(xù)運(yùn)行365天機(jī)組運(yùn)行電壓380VAC15%機(jī)組運(yùn)行頻率：50HZ2.5%制冷量總冷量20KW，顯冷量18.5KW蒸發(fā)器采用大面積V型蒸發(fā)器，快速除濕設(shè)計(jì)冷卻方式風(fēng)冷送風(fēng)方式下送風(fēng)，上

15、回風(fēng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)前傾角型離心風(fēng)扇，自動(dòng)調(diào)整皮帶張力型電機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量（m3/h）5600 m3/h配置方式1臺(tái)壓縮機(jī)獨(dú)立配置1臺(tái)室外機(jī)?？刂茰囟确秶?828溫度控制精度：0.2控制濕度范圍4070%濕度控制精度：2%噪聲內(nèi)置吸收噪聲的隔音板，采用吸音而非反射的方式降低聲壓位準(zhǔn)。相比降低噪聲達(dá)5個(gè)dBA。壓縮機(jī)保護(hù)裝置 有熱保護(hù)裝置和高壓防爆裝置加濕器高效遠(yuǎn)紅外加濕系統(tǒng)，可快速加濕，適應(yīng)惡劣水質(zhì)，低維護(hù)量。加濕量（kg/h）4.5 kg/h加熱器加熱器為電級(jí)二級(jí)加熱裝置（6/6kW）。指標(biāo)項(xiàng)機(jī)房精密空調(diào)機(jī)組的技術(shù)性能要求控制器及顯示單元采用最新的大屏幕液晶中文及圖形顯示。空調(diào)機(jī)組發(fā)生故障(如過濾器需

16、清洗或更換、壓縮機(jī)故障、加熱故障、加濕器故障、風(fēng)機(jī)故障、冷凝器故障、溫濕度過高或過低,吸氣壓力過低、排氣壓力過高等)時(shí)，能提供報(bào)警信號(hào)，并在顯示屏上顯示和發(fā)出音量可以大小調(diào)節(jié)的蜂鳴響聲，并具有200個(gè)事件的日記記錄,以便查詢?？刂破骺稍O(shè)定保安密碼，防止未授權(quán)人員更改參數(shù)。能監(jiān)控制冷系統(tǒng)內(nèi)的主要參數(shù)。強(qiáng)大的群控功能：1、備份； 2、輪巡：定時(shí)切換備份機(jī)組 ；3、層疊：根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)熱負(fù)荷的變化自動(dòng)控制機(jī)組中空調(diào)機(jī)的運(yùn)行數(shù)量；達(dá)到節(jié)能的目的 4、避免競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)行。冷凝器高效全調(diào)速冷凝器，低噪聲。機(jī)組框架采用不銹鋼連接件與船用等級(jí)耐腐蝕鋁材。最高工作溫度45。自啟動(dòng)空調(diào)機(jī)由于供電故障（或電壓、頻率超出范圍）

17、停機(jī)后，當(dāng)供電恢復(fù)正常，空調(diào)機(jī)組能在0-255秒內(nèi)（可調(diào)）保持原有參數(shù)自動(dòng)逐級(jí)啟動(dòng)，防止電力過載,恢復(fù)正常工作。通信接口空調(diào)機(jī)組具備RS232遠(yuǎn)程接口及 RS485本地通信接口，提供通訊協(xié)議，可通過調(diào)制解調(diào)器，進(jìn)行遠(yuǎn)程電話網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。并可接BMS通用監(jiān)控系統(tǒng)。分時(shí)啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組內(nèi)部件可自動(dòng)分時(shí)啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊小。防止頻繁啟動(dòng)壓縮機(jī)啟動(dòng)延遲可調(diào)(0255sec)可防止壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)MTBF設(shè)備MTBF平均無故障時(shí)間大于10萬小時(shí)，備份系統(tǒng)MTBF超過25萬小時(shí)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命為15年維護(hù)維護(hù)方便，所有部件均可正面維護(hù)，獨(dú)立的制冷循環(huán)和電氣系統(tǒng)可保證維修時(shí)不間斷工作。安全及可靠性通風(fēng)部分、制冷部分與配電

18、部分均分別隔開,接地和防雷擊可靠,空氣開關(guān)安全可靠空調(diào)主要部件廠家主要設(shè)備生產(chǎn)廠家：壓縮機(jī)為美國(guó)COPELAND公司售后服務(wù)中標(biāo)方供貨時(shí)須提供原廠商出具的五年質(zhì)保服務(wù)證明原件數(shù)據(jù)中心散熱技術(shù)方案 IT設(shè)備散熱所需的風(fēng)量：M3/H = 2.9WT其中M3/H 為機(jī)柜中的設(shè)備散熱所需的風(fēng)量（立方米冷風(fēng)/每小時(shí)）W=瓦特?cái)?shù)（IT設(shè)備的功耗）T=IT設(shè)備的溫差（設(shè)備回風(fēng)溫度減去設(shè)備的進(jìn)風(fēng)溫度） 數(shù)據(jù)中心散熱基本原則：隔離冷熱空氣 被動(dòng)式散熱方案：冷池和熱池垂直排風(fēng)管機(jī)柜 主動(dòng)式散熱方案：處理器低功耗、內(nèi)存節(jié)能技術(shù)、水冷機(jī)柜、液冷機(jī)柜空調(diào)制冷熱回收冷熱電三聯(lián)自然散熱數(shù)據(jù)中心散熱技術(shù)方案標(biāo)準(zhǔn)熱池方案垂直排風(fēng)管系統(tǒng)或稱為煙囪機(jī)柜數(shù)據(jù)中心配電方案數(shù)據(jù)中心配電方案數(shù)據(jù)中心配線方案ZDA水平電纜EDA機(jī)架EDA的一個(gè)機(jī)柜ZDA的電纜配線口MDA的一個(gè)機(jī)柜采用簡(jiǎn)化型布線結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房平面圖EDAEDAEDAEDAEDAZDAMDA數(shù)據(jù)中心配線方案服務(wù)器水平電纜（90M）TOR 交換機(jī)服務(wù)器配線板LAN 交換機(jī)服務(wù)器水平電纜（90M）服務(wù)器EDA 通過 ZDA 同