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%。“T4”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; 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

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