数据中心机房设计要点概述

摘要：数据中心现在已成为信息化建设的最重要环节，现代化的数据中心能为IT设备的连续运行提供有力保障。本文从数据中心设计环节入手，以基础设施为主足点，为数据中心的设计提供一个扩展思路。

关键词：数据中心 节能降耗 UPS供电 气体消防

中图分类号：TE08文献标识码： A

1.数据中心基础设施的意义

随着IT技术深入到生产生活的方方面面，对服务器、存储、网络通信等IT设备的数量和技术提出了更高的要求。数据信息已经成为现代化企业适应全球化、扁平化竞争的有力支撑，哪个企业拥有了大数据分析，那个企业就将占有市场更大的份额，而数据中心就是为企业提供大数据分析的关键环节。数据中心对于企业来说可以概括为业务中心、效益中心、竞争力中心、管理中心。

数据中心机房建设应以用户需求和行业标准为主导，而不是简单的拼凑。新一代的数据中心建设应提供给数据中心设备运营管理和数据安全保障环境，同时也应该为数据中心工作人员创造舒适健康的工作环境。

数据中心机房规划应根据业务发展的长远战略，并围绕业主方的工作中心和信息化建设要求，体现“面向未来”的设计思想，建设一个布局合理、有现代感、功能完备、安全可靠、可持续发展、设施先进，绿色环保、投资合理的现代化数据中心机房，切实为主机服务器等设备提供一个安全、可靠、温湿度及洁净度均符合要求的运行环境，同时为相关工作人员提供方便、快捷、舒适的工作环境，并为管理人员提供安全、高效的管理手段。

数据中心一旦发生故障，业务进程效率不能得到保障，信息失控，企业将面临着危机无限扩大的风险。在恶劣的竞争环境下保持竞争力已经成为所有企业发展的迫切要求。

2.数据中心的选址

数据中心建设投资大，建设周期长，迁移对网络连续性的损伤不可估计。故做好数据中心的选址工作是数据中心建设的第一要务，如建设完成后再系统搬迁数据中心的话，对业主造成的损失是不可承担的，提前做好规划，将取得事半功倍的效果。

数据中心选址时应多因素的考虑，数据中心选址的结果应与数据中心的业务定位相一致。同时应考虑到数据中心所需要的地质地理条件、环境因素、电力成本、交通市政情况、光纤通信情况等。

数据中心按其业务定位可分为托管型数据中心、单用户数据中心、云计算数据中心等多个类型。但不论何种数据中心机房都应考虑到地质地理条件和环境因素，数据中心机房应远离地震、沉降、自然灾害多发带。在数据中心选址时还应注意市政电网容量是否可提供多路独立电源，给排水设施是否完善，是否能够吸引高素质的技术人员管理运营数据中心。

数据中心选址不仅要从现阶段的业务应用考虑，而且还应照顾到未来一段实际需要增加的业务应用，所以说在数据中心选址时应考虑到数据中心项目的土地开发程度与建筑要求，保证数据中心的扩展空间。

特别应注意的是数据中心选址时应避开化工厂、军火库、垃圾掩埋场、铁路沿线、噪声震动源及盐碱地域，防止外部干扰对数据中心长期运营的影响，避免因此而缩短机房寿命。

3.数据中心供配电设计

IT设备的发展趋势与性能指标要求数据中心供配电应满足高性能、可扩展、适用性、稳定性、安全性、可维护性、经济性的要求。

数据中心所提供的业务对供配电的要求概括起来为连续、稳定、分类、平衡、保护与技术分类。

数据中心供配电等级根据UI标准可分为四个等级，我国机房建设建议了参照该标准执行。

基础级（T1级）,基础级配电设计不做设备冗余，其保障供电的方式采用提高电源质量或采用单模块UPS供电系统来解决。该种解决方式具有多处单点故障的隐患，在进行维护工作时需要关闭主机，通过旁路检测方式进行，系统稳定性差。

冗余部件级（T2级），部分设备冗余，可实现计划性的检修，其用电容量按N+1方式单回路配置，虽然具有单点中断可能，但数据中心可用性可提高为99.74%。

可并行维护级（T3级），并行维护级可以在不影响IT设备正常运行状态下来开展计划性的维护。允许并行配电设备一套主机承担全部负载，另外一条可承担检修、维护与测试，并可防止误操作引起的数据中心设备运行中断。

容错级（T4级），容错级的基础设施可保证任何情况下的活动都不会影响到关键负荷的正常运行。其配电活动是通过两条路径配电，提供双系统的配置，且其所有设备接受双电源的配电，系统稳定性可提高至99.995%。

数据中心供配电系统负荷包括IT设备用电、机房照明、机房制冷系统及不间断电源系统自身的耗电量。

其中UPS电源负荷应满足IT设备用电、应急电源用电等必须保证的负荷。

新一代数据中心供电系统的典型架构要求输入双电源配置，完全独立的备用电源或柴油发电机组。主电源发生故障时，柴油发电机组要求在15S内启动，其转换开关转换时间要求为毫秒级，在不间断电源的配合下，不影响IT设备的正常运行。

不间断电源系统采用独立双总线系统，分别支持所有设备的输入，并且双总线之间转化开关隔离与冗余。

同时为了提高冗余配电的稳定性，要求UPS输出配电与后备电源也分别独立，双冗余，向双负载供电。

4.数据中心空调制冷

数据中心机房应包括：主机房、辅助机房、支持机房与控制机房。主机房主要用于电子信息处理、存储、交换设备的安装与运行，又可分为服务器机房、网络机房、存储空间等。辅助区为电子信息设备与软件的调试、维护与运行监控场所，可分为测试、备品备件等分区。支持机房主要是放置支持系统的空间，如UPS间、空调间等。控制机房是用来运行监控和管理的场所。

根据机房功能的不同，冷负荷的计算也不同。机房空调夏季冷负荷包括以下方面：

IT设备散热(A1)

建筑围档传热(A2)

太阳辐射传热(A3)

人体散热(A4)

照明装置(A5)

新风负荷(A6)

机房空调制冷量>A1+A2+A3+A4+A5+A6。

机房专用精密空调系统的冷源根据其散热不同，可分为风冷制冷、水冷制冷、乙二醇制冷、冷冻水制冷及双冷源制冷等多种形式。在选择制冷形式时，可依据数据中心的地理位置、现有条件、楼层设置等选择冷源方式。

能源消耗已经成为机房设计中一个重要考虑因素，特别是制冷设备能源消耗水平已经成为机房设计水平的一个主要指标。

风冷型空调机组制冷剂带出的热量直接由空气带走，易于安装，方便灵活，但其噪声大，受环境影响，室外环境高于35摄氏度时制冷效果差，长期运行需要人工清洗，效率低于水冷型。

水冷型与风冷型有着基本相同的结构，以水冷换热器取代了室外冷凝器。制冷剂在热交换器中被水冷却，热量带到冷却塔，直接散发至大气中，制冷效果好。但水冷型机组对冷却搭要求较高，需要时常清洗；水路管道可能对机房电子设备造成隐患；对严寒耐受能力差，容易结冰。

为了提高机房空调制冷的可靠性，可使用双冷源制冷专用空调。双冷源制冷既可以是风冷型运行，也可作水冷型运行模式。既避免了以上两种制冷方式的缺陷，又拥有其优点，是很好的解决方案，但其价格偏贵。

5.总结语

数据中心的设计关系到IT设备运行效果，关系到业主的经济效益，更有可能影响到业主的信誉，做好数据中心的基础规划设计将是信息化规划的重中之重。本文探讨了机房选址、配电、制冷方面的问题，根据业主需求与机房等级要求不同，提出了不同的设计方案，希望对机房建设有所帮助。

参考文献：

[1]姚.高可靠性绿色数据中心的构建.西北工业大学出版社，2013年9月

[2]张广明，陈冰，张彦和.数据中心基础设施设计与建设.电子工业出版社 2012年6月

[3]数据中心供配电系统技术白皮书.中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会数据中心工作组,2011年8月

作者简介：1.陈明静（1983-），女，河南南阳人，硕士，工程师，工作方向为建筑电气设计

2.李亮（1979-），男，河南淮滨人，本科，工程师，工作方向为建筑电气设计