數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)-數(shù)據(jù)中心基本知識

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1、數(shù)據(jù)中心基本知識xxx有限公司2018年3月 課程大綱 # 1. 數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范 GB 50174-2017解讀2. 數(shù)據(jù)中心基本知識3. 機(jī)房建設(shè)方案介紹 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心定義 為集中放置的電子信息設(shè)備提供運行環(huán)境的建筑場所，可以使一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機(jī)房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)。n 主機(jī)房：包括服務(wù)器機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、存儲機(jī)房等功能區(qū)域；n 輔助區(qū)：包括進(jìn)線間、測試機(jī)房、總控中心、消防和安防控制室、拆包區(qū)、備件室、打印室、維修室等區(qū)域；n 支持區(qū)：包括變配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、電池室、空調(diào)機(jī)房、動力站房、不間斷電源系統(tǒng)用房、消防設(shè)施用房等； n

2、行政管理區(qū)：包括辦公室、門廳、值班室、盥洗室、更衣間和用戶工作室等。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的建設(shè)級別n GB50174分為A、B、C三級，A級最高；n TIA-942數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)分為T1、T2、T3、T4四級，T4最高；n 級別越高安全性越高，在同樣規(guī)模的IT使用量下，前期的投資會越大。 數(shù)據(jù)中心 基本知識TIA-942對機(jī)房的分級及性能要求 數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)施功能分類的主要依據(jù)是可用性。The Uptime Institute依據(jù)工程需求與實踐，提出了場地基礎(chǔ)設(shè)施的分類等級的體系框架，針對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施期望達(dá)到“五個九”即99.999%的系統(tǒng)應(yīng)用可用性的需求，提出了與之相匹

3、配的機(jī)房場地基礎(chǔ)設(shè)施（供電、空調(diào)制冷以及其他的相關(guān)系統(tǒng)）的可用性等級指標(biāo)，并將數(shù)據(jù)中心分為四個等級，由“T1”沒有冗余部件組成的系統(tǒng)（可提供99.671%的可用性），到“T4”有冗余部件（能夠故障容錯）和實現(xiàn)不間斷維修的系統(tǒng)。四個不同的等級包含了對建筑結(jié)構(gòu)、安全性、電氣、制冷、接地、防火等不同的要求。 n T1數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：最基本的數(shù)據(jù)中心，提供99.671%的可用性；n T2數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：部件冗余，可提供99.741%的可用性；n T3數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：可在線維修，系統(tǒng)的可用性可達(dá)到99.982%；n T4數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：故障容錯，可提供99.995%的可用性； 數(shù)據(jù)中心 基本知識

4、數(shù)據(jù)中心的建設(shè)級別n T1數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：最基本的數(shù)據(jù)中心“T1”的數(shù)據(jù)中心是基本型的數(shù)據(jù)中心配置，有計劃和無計劃的運營中斷都會影響它的正常運行。數(shù)據(jù)中心機(jī)房配有供配電系統(tǒng)和空調(diào)制冷系統(tǒng)，但是它可以或不一定有架高的活動地板、UPS或者發(fā)電機(jī)設(shè)備。如果系統(tǒng)配置了UPS或者發(fā)電機(jī)，但這些設(shè)備是單個模塊的系統(tǒng)并且有很多單路徑故障點。基于一個年度內(nèi)進(jìn)行預(yù)防性檢修和維護(hù)的需要，機(jī)房內(nèi)的這些基礎(chǔ)設(shè)施需要完全關(guān)閉停運。當(dāng)發(fā)生機(jī)房內(nèi)的設(shè)備故障、操作錯誤以及外部因素或自然原因等緊急情況時，將引起數(shù)據(jù)中心運營的中斷。T1機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施沒有榮 譽(yù)的組成部分，可提供99.671%的可用性。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心

5、的建設(shè)級別n T2數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：部件冗余“T2”的數(shù)據(jù)中心與“T1”的主要區(qū)別是基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備采用了部件冗余配置（N+1）。機(jī)房內(nèi)有架高的活動地板、UPS和發(fā)電機(jī)，但仍然是單模塊系統(tǒng)。關(guān)鍵的供電線路的維修和場地內(nèi)其他基礎(chǔ)設(shè)施的維修維護(hù)都需要關(guān)閉中斷。T2的供配電系統(tǒng)和冷卻分配雖然仍是單通路組成，但由于關(guān)鍵設(shè)備是冗余配置，所以可提供99.741%的可用性。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的建設(shè)級別n T3數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：可在線維修“T3”數(shù)據(jù)中心的功能考慮到了任何有計劃的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施活動安排，而不應(yīng)使IT設(shè)備硬件系統(tǒng)運行中斷。有計劃的活動安排包括預(yù)防性和程序性的維護(hù)修理、零部件更換、

6、新設(shè)備的增加（擴(kuò)容）或調(diào)整部件的容量、部件和系統(tǒng)的測試等。對使用冷凍水系統(tǒng)的大型機(jī)房來說，這表示要配置兩套獨立的管路，在進(jìn)行維修或者在一條管路上測試時，另一條管路要保證有足夠的容量維持系統(tǒng)正常運行。無計劃的活動，例如基礎(chǔ)設(shè)施的零部件發(fā)生故障，仍然會造成數(shù)據(jù)中心的運行中斷。T3由多條有效地電力和冷卻分配路徑 組成，通常只一條路徑正常運行，有多余的備用組成部分，所以可在系統(tǒng)正常運行的情況下進(jìn)行有計劃的工作安排，具有可在線維修功能。系統(tǒng)的可用性可達(dá)到99.982%。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的建設(shè)級別n T4數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施：故障容錯“T4”數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施最重要的功能是具備故障容錯功能，對于機(jī)房

7、有計劃的活動安排，包括預(yù)防性和程序性的維護(hù)修理、零部件更換、新設(shè)備的增加（擴(kuò)容）或調(diào)整部件的容量、部件和系統(tǒng)的測試和意外的事件，都要保證系統(tǒng)關(guān)鍵負(fù)荷不中斷運行。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上需要同時又兩路在線運行，供電系統(tǒng)應(yīng)該是兩個獨立的N+1UPS系統(tǒng)冗余。關(guān)鍵負(fù)載的最大負(fù)荷不應(yīng)超過每一個系統(tǒng)的最大輸出容量90%?！癟4”要求全部IT設(shè)備硬件有故障容錯的雙電源輸入。嚴(yán)格的故障容錯能力使數(shù)據(jù)中心具有維持意外故障發(fā)生或者 運行錯誤時，不發(fā)生運行中斷的能力。T4由多條有效的電力和冷卻分配路徑組成，并且具有故障容錯功能，可提供99.995%的可用性。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)n 配電系統(tǒng)分為動力系統(tǒng)及UPS

8、系統(tǒng)；n UPS系統(tǒng)包括：UPS、電池、精密配電柜（列頭柜）、工業(yè)連接器、PDU、STS靜態(tài)轉(zhuǎn)化開關(guān)（重要的單電源設(shè)備）；n 動力系統(tǒng)包括：ATS雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)等；n 前端總輸入配置柴油發(fā)電機(jī)；n 保證數(shù)據(jù)中心不間斷運行；n 是支撐數(shù)據(jù)中心運行的核心系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)n 保證數(shù)據(jù)中心的溫度、濕度、潔凈度、正壓等；n 動力：冷凍站（冷機(jī)、水泵、板換）、冷塔；n 暖通：新風(fēng)（新風(fēng)機(jī)、防火閥）、排氣（排風(fēng)機(jī)、電動密閉閥）、制冷末端（專用空調(diào)-水-氟、加濕器等）；n 給排水；n 在房間內(nèi)溫度不超限的情況下，空調(diào)系統(tǒng)允許中斷；n 新風(fēng)系統(tǒng)有過濾、降溫、去濕的功能。保證機(jī)房的正壓；

9、 n 排氣系統(tǒng)為消防后的人工啟動；n 是保證數(shù)據(jù)中心運行的重要系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 機(jī)房專用空調(diào)機(jī)送風(fēng)形式有上送風(fēng)和下送風(fēng)；上送風(fēng)精密空調(diào)：上送風(fēng)系統(tǒng)在機(jī)房頂部安裝散風(fēng)口，冷風(fēng)從出風(fēng)口排出對機(jī)房內(nèi)制冷，這種送風(fēng)方式由于冷風(fēng)先與空氣混合，影響制冷效果，一般適合用在小型機(jī)房或是散熱量小的機(jī)房一般也采用將天花板以上作為靜壓箱來處理，當(dāng)有的用戶需要接風(fēng)管是時候，我們希望風(fēng)管不宜過長，應(yīng)保證靜壓消耗小于75Pa，如確實需要較長風(fēng)管，考慮采用增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來彌補(bǔ)； 下送風(fēng)精密空調(diào)：下送風(fēng)在地板上開孔，將地板下作為一個靜壓箱，在機(jī)架下方裝有出風(fēng)口，使經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)的較低溫度氣體自下而上

10、流過程控機(jī)架，將熱量帶走，精密空調(diào)冷風(fēng)向下排出，將冷風(fēng)送向機(jī)房內(nèi)設(shè)備達(dá)到制冷，從而保證設(shè)備在一個適宜的環(huán)境溫度下工作。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 冷通道、熱通道： 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風(fēng)、下送風(fēng)示意： 上送風(fēng) 下送風(fēng) 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風(fēng)、下送風(fēng)示意： 下送風(fēng) 上送風(fēng) 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風(fēng)方式的優(yōu)點：（1）上走線方式，機(jī)房內(nèi)沒設(shè)活動地板，空調(diào)機(jī)組所需加濕給水管、凝結(jié)水排管均為明布置，一旦有漏水現(xiàn)象，能快速發(fā)現(xiàn)，及時排除，消除引起機(jī)房不安全的因素。（2） 機(jī)房內(nèi)沒有活動地板，不易積灰，即使房間有灰塵，清理打

11、掃很方便，從而使空調(diào)機(jī)組的過濾網(wǎng)使用時間長，減少維護(hù)管理的工作量。（3） 機(jī)房設(shè)備若是分期分批、逐步安裝的，空調(diào)設(shè)備也是與設(shè)備同步分批安裝，上走線的機(jī)房有利于空調(diào)設(shè)備加濕給水管、凝結(jié)水排水管的擴(kuò)容建設(shè)。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風(fēng)方式的缺點：（1）上送風(fēng)的空調(diào)送風(fēng)方式是由機(jī)房的上部送到設(shè)備，與熱空氣交換后，從機(jī)房的下部回到空調(diào)機(jī)組內(nèi)。機(jī)房的送風(fēng)氣流組織與空氣流動特性相矛盾，從而使得房間最下部溫度偏高，不利于設(shè)備的運行。（2）根據(jù)機(jī)房的大小，空調(diào)機(jī)組送風(fēng)距離的長短，空調(diào)上送風(fēng)具體形式有所不同。需要送風(fēng)距離較短時，可以用消音送風(fēng)帽的風(fēng)口直接送到機(jī)房內(nèi)，機(jī)房內(nèi)的氣流組織為上側(cè)送風(fēng)

12、下側(cè)回風(fēng)方式。需要送風(fēng)距離較長時，就需要在機(jī)房上部設(shè)送風(fēng)管道，通過空調(diào) 送風(fēng)管、送風(fēng)口把空氣送到機(jī)房的所需部位，這樣，送風(fēng)管和送風(fēng)口就需要與設(shè)備的各類走線架、照明燈具進(jìn)行協(xié)調(diào)，以免相互打架矛盾，給設(shè)計、施工帶來一定的工作量。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風(fēng)方式的缺點：（3）由于上送風(fēng)方式是直接將風(fēng)吹到機(jī)房內(nèi)或是用送風(fēng)管和送風(fēng)口送到機(jī)房，所需送風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓相對下送風(fēng)要高，再加上送風(fēng)沒有了活動地板，送風(fēng)本身的風(fēng)聲也比下送風(fēng)要高，因此，同樣規(guī)格的空調(diào)機(jī)組，上送風(fēng)型比下送風(fēng)型噪聲要高些。 （4）對于進(jìn)深較大的通信機(jī)房，為了空調(diào)送風(fēng)均勻，需要增加送風(fēng)管，機(jī)房上部因通信走線橋架、空調(diào)風(fēng)管

13、、照明燈具等的布置，顯得比較雜亂，沒有下送風(fēng)方式機(jī)房整齊美觀。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 下送風(fēng)方式的優(yōu)點：（1）下送風(fēng)方式是將低溫空氣直接從底部送到設(shè)備內(nèi)，吸收設(shè)備的熱量后，從機(jī)房頂部回到空調(diào)機(jī)組頂部?？照{(diào)風(fēng)流動方向與空氣特性相一致，容易得到好的空調(diào)效果。 （2）地板下的空間比風(fēng)管斷面的面積要大許多，這就形成了靜壓箱，因此下送風(fēng)方式送風(fēng)均勻，整個機(jī)房區(qū)域的溫差小。 （3）因為送風(fēng)是在活動地板內(nèi)，從而使下風(fēng)的距離與上送風(fēng)方式在同等條件下，所需的送風(fēng)風(fēng)壓低，空調(diào)設(shè)備和送風(fēng)噪聲相對會低一些。 （4）單從空調(diào)專業(yè)的角度出發(fā)，下送風(fēng)方式不需送風(fēng)風(fēng)管和送風(fēng)口，對于設(shè)計施工來說，相對簡單方便

14、，空調(diào)設(shè)備的擺放就可以靈活的進(jìn)行調(diào)整。由于下送風(fēng)將通信各類管線，空調(diào)專業(yè)的管線均隱藏在活動地板內(nèi)，從而使得機(jī)房內(nèi)顯得整齊美觀。僅從空調(diào)專業(yè)投資來說，相對上送風(fēng)而言投資會低一點。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 下送風(fēng)方式的缺點：（1）因為活動地板主要是給設(shè)備布置各類通信管線用的，一些建設(shè)單位從減少消防保護(hù)區(qū)、降低氣體滅火系統(tǒng)投資方面考慮，活動地板的凈高度不到500，一般在工程初期時設(shè)備少，管線少，且開始管線的布置也是整齊有序，能保證有足夠的空間給空調(diào)送風(fēng)用，隨著工程的不斷擴(kuò)容，設(shè)備管線愈來愈多，加上后期的施工也是怎樣省事怎樣做，從而無法保證空調(diào)送風(fēng)所需的足夠面積，從而影響空調(diào)效果。 （2）盡管機(jī)房密封性較好，但還是有灰塵進(jìn)入機(jī)房，活動地板下面極易藏污納垢，而 且清理很難，如果管理不善，會造成一些部位有灰塵集聚，空調(diào)下送風(fēng)會使灰塵隨風(fēng)進(jìn)入設(shè)備，增加設(shè)備故障。（3）下送風(fēng)空調(diào)方式的加濕給水管、凝結(jié)水排水管都布置在活動地板內(nèi)，出現(xiàn)問題時不易發(fā)現(xiàn)，易造成安全隱患。 數(shù)據(jù)中心 基本知識PUEn Power Usage Effectiveness 電源使用效率n PUE = 數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PUE是一個比值，基準(zhǔn)是2，越接近1表明能效水平越好，表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高 數(shù)據(jù)中心 基本知識機(jī)房模型