核心机房建设标准与规范.ppt

数据中心建设标准与规范 免费 现行最新标准 中国国家规范 GB50174 2008 电子信息系统机房设计规范 GB50462 2008 电子信息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 美国通信行业协会标准 TIA 942 数据中心通信设施标准 1 机房等级划分 GB50174 2008 电子信息系统机房设计规范 将机房划分为A B C三级 三级从高到低的排列顺序为A B C TIA 942 数据中心通信设施标准 将数据中心划分为Tier Tier Tier Tier 四个等级 四级从高到低的排列顺序为 2 机房分级 国标GB50174 2008 电子信息系统机房应划分为A B C三级 设计时应根据机房的使用性质 管理要求及其在经济和社会中的重要性确定所属级别 符合下列情况之一的电子信息系统机房应为A级 1电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失 2电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱 符合下列情况之一的电子信息系统机房应为B级 1电子信息系统运行中断将造成较大的经济损失 2电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序混乱 不属于A级或B级的电子信息系统机房应为c级 性能要求A级电子信息系统机房内的场地设施应按容错系统配置 在电子信息系统运行期间 场地设施不应因操作失误 设备故障 外电源中断 维护和检修而导致电子信息系统运行中断 B级电子信息系统机房内的场地设施应按冗余要求配置 在系统运行期间 场地设施在冗余能力范围内 不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断 C级电子信息系统机房内的场地设施应按基本需求配置 在场地设施正常运行情况下 应保证电子信息系统运行不中断 3 TIA 942分级标准 4 对比国标和TIA 942各项标准的基本性能要求 5 数据中心业务类型和等级 由TIA 942定义 6 1平方米 10 76391041671平方英尺 数据中心规模 单位机架平均占地面积 含设备通道 的经验值通常约2 5平方米 机架 对未来数据中心机架的数量进行适当的预估 就可以初步确定数据中心机房的面积需求 同时根据未来数据中心的供电密度和冗余等级对其需要提供的配电设施和空调设施区域面积做出合理的预估 最终确定数据中心的总体建设规模 7 主机房的使用面积确定 国标 1 当电子信息设备已确定规格时 可按下式计算 A K S式中A 主机房使用面积 m2 K 系数 可取5 7 S 电子信息设备的投影面积 m2 2 当电子信息设备尚未确定规格时 可按下式计算 A FN式中F 单台设备占用面积 可取3 5 5 5 m2 台 N 主机房内所有设备 机柜 的总台数 3 辅助区的面积宜为主机房面积的0 2 1倍 4 用户工作室的面积可按3 5 4m2 人计算 硬件及软件人员办公室等有人长期工作的房间面积 可按5 7m2 人计算 8 总体布局要求 1 总体布局数据中心总体布局应充分考虑安全性要求 充分考虑人员进入的安检流程 确保在数据中心范围内的安全性和私密性 根据数据中心生产流程和安全管理的要求 合理划分生产 办公和生活等相互分隔且分别管理的功能区域 2 交通组织与停车场与装卸区 略 3 发电机与其燃油储藏区位置应设置在远离公共区域的位置 与园区内 外道路和建筑物等的距离应符合国家规范和国内外数据中心相关标准要求 燃油储藏区应尽量接近发电机设置 发电机燃油储藏容量可根据建设等级标准确定 4 市政管网对数据中心机房建筑与市政管线的对接进行合理规划 9 设备布置 电子信息系统机房的设备布置应满足机房管理 人员操作和安全 设备和物料运输 设备散热 安装和维护的要求 产生尘埃及废物的设备应远离对尘埃敏感的设备 并宜布置在有隔断的单独区域内 当机柜内或机架上的设备为前进风 后出风方式冷却时 机柜或机架的布置宜采用面对面 背对背方式 主机房内通道与设备间的距离应符合下列规定 1用于搬运设备的通道净宽不应小于1 5m 2面对面布置的机柜或机架正面之间的距离不宜小于1 2m 3背对背布置的机柜或机架背面之间的距离不宜小于lm 4当需要在机柜侧面维修测试时 机柜与机柜 机柜与墙之间的距离不宜小于1 2m 5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H通道之间还应增加出口通道 出口通道的宽度不宜小于lm 局部可为0 8m 10 温度 相对湿度及空气含尘浓度1 主机房和辅助区内的温度 相对湿度应满足电子信息设备的使用要求 无特殊要求时 应根据电子信息系统机房的等级 按本规范附录A的要求执行 2 A级和B级主机房的空气含尘浓度 在静态条件下测试 每升空气中大于或等于0 5 m的尘粒数应少于18000粒 3 噪声 电磁干扰 振动及静电有人值守的主机房和辅助区 在电子信息设备停机时 在主操作员位置测量的噪声值应小于65dB A 4 当无线电干扰频率为0 15 1000MHz时 主机房和辅助区内的无线电干扰场强不应大于126dB 5 主机房和辅助区内磁场干扰环境场强不应大于800A m 6 在电子信息设备停机条件下 主机房地板表面垂直及水平向的振动加速度不应大于500mm s2 7 主机房和辅助区内绝缘体的静电电位不应大于1kV 11 建筑工程要求 1 建筑结构 1 建筑结构等级要求 数据中心建筑结构安全等级适宜为一级 机房建筑的防火等级应为一级 屋面防水等级应为一级 2 抗震性能等级要求 数据中心的设备区 能源供应区等重要设施必须确保抗震性能 以便在规定设防等级内地震发生时 仍然能够维持设备功能 即使出现功能上的障碍也能够迅速恢复正常 抗震构造措施应在当地抗震要求基础上适当提高 3 建筑荷载要求 数据中心机房按ANSI TIA 942 2005中Tier3或更高要求考虑 其余建筑按其功能性要求或工艺要求设计 2 建筑设计 1 遵循经济实用 绿色节能的原则 2 建筑外形不张扬 以不易引起外界关注为宜 四周外墙不应设置外窗 建筑外观和外立面装饰要求简洁大方 并体现绿色节能的特色 3 数据中心建筑要有多个冗余出 入口 通常不设置大型地下停车场 12 4 建筑外墙应当具有良好的保温和隔热性能 应着重避免出现结露现象 楼板 送风管道等 提高能源利用效率 减少能耗 3 空间布局 1 以设备为本 与运维管理流程相结合 是空间布局的原则 由里向外进行建筑空间设计 满足数据中心功能性要求 2 体现可持续发展设计理念 强调高可用性 即按照模块化 标准化 灵活性 扩展性 高适应性和高弹性的使用要求进行空间布局设计 3 按照重要性划分建筑空间 以便于实现安全措施的分级监控 空间布局设计必须满足未来运营中的设备定期检修 更换和退出等要求 4 建筑净空 数据中心机房部分楼层梁下高度不应小于4 5m 装修完成面净空不应小于3m 13 室内装修 室内装修设计选用材料的燃烧性能除应符合本规范的规定外 尚应符合现行国家标准 建筑内部装修设计防火规范 GB50222的有关规定 主机房室内装修 应选用气密性好 不起尘 易清洁 符合环保要求 在温度和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分子绝缘材料作为面层 主机房内墙壁和顶棚的装修应满足使用功能要求 表面应平整 光滑 不起尘 避免眩光 并应减少凹凸面 主机房地面设计应满足使用功能要求 当铺设防静电活动地板时 活动地板的高度应根据电缆布线和空调送风要求确定 并应符合下列规定 1 活动地板下的空间只作为电缆布线使用时 地板高度不宜小于250mm 活动地板下的地面和四壁装饰 可采用水泥砂浆抹灰 地面材料应平整 耐磨 2 活动地板下的空间既作为电缆布线 又作为空调静压箱时 地板高度不宜小于400mm 活动地板下的地面和四壁装饰应采用不起尘 不易积灰 易于清洁的材料 楼板或地面应采取保温 防潮措施 地面垫层宜配筋 维护结构宜采取防结露措施 14 技术夹层的墙壁和顶棚表面应平整 光滑 当采用轻质构造顶棚做技术夹层时 宜设置检修通道或检修口 A级和B级电子信息系统机房的主机房不宜设置外窗 当主机房设有外窗时 应采用双层固定窗 并应有良好的气密性 不间断电源系统的电池室设有外窗时 应避免阳光直射 当主机房内设有用水设备时 应采取防止水漫溢和渗漏措施 门窗 墙壁 地 楼 面的构造和施工缝隙 均应采取密闭措施 15 供配电要求 1 电力供应规划数据中心电力供应规划应在满足目前使用供电容量要求的同时 充分考虑远期业务发展的扩容需求 条件允许时应当采用双路不同变电站高压市电 并配置自备发电机供电的方式 每路高压市电电源 发电机备用电源均应能够承担数据中心的全部负荷 2 应急电源为确保数据中心关键设备的供电不受市电可能中断的影响 应自备发电机作为备用电源 自备发电机设备容量 数量应按实际负载量及种类计算配置 同时还要考虑自备发电机组未来扩容的可能性 并预留空间 3 低压配电系统为满足数据中心对供电系统的高可靠性要求 应采取必要的技术措施消除可能出现在UPS本身及输出端的各种故障隐患 行之有效的办法就是配置UPS 双总线输出 配送电系统 在变压器容量配置上考虑变压器负载100 冗余热备份 有条件时应考虑独立设置UPS专用变压器 同时考虑低压系统未来可能扩容的需要 16 考虑到经济性 在系统规划设计时 应根据负载不同的用电安全等级合理配置UPS系统 先期应考虑经济合理的冗余方式 后期可根据实际需要 最高可升级到2N并机双母线冗余 或更高安全等级 方式 空调系统的供电应当采用独立双回路配电系统 同一区域内空调设备采用分组供电方式 避免供电大面积同时中断情况的发生 保证空调设备全年365 24小时运转 4 防雷接地 1 数据中心雷电防护应当符合 建筑物电子信息系统防雷设计规范 A级标准要求 应具有完备的建筑避雷及引雷装置 良好的防雷接地可以使建筑免受雷电威胁 同时应进一步采取必要措施 如接地 室外控雷技术等 避免因雷电 2 在变配电室低压母线上安装设置一级电涌保护 SPD UPS输入配电柜 UPS输出总柜 数据中心机房空调配电总柜应安装二级电涌保护器 PDU内应安装三级电涌保护器 其他与室外有关的所有配电设备和线路均应安装一级电涌保护器 3 计算机系统接地 要求采用共用接地系统 若有特殊要求时可留有安全保护地 防静电接地 交流工作地 零线接地 直流逻辑地以及防雷接地端子 接地装置的设计应满足接地电阻值小于1 的要求 17 建筑智能化要求 1 信息通信设施系统信息通信设施系统包括通信接入系统 综合布线系统 语音通信系统 公共广播系统 信息网络系统 会议系统及信息导引和发布系统 其中通信接入系统和综合布线系统是整个通信设施的核心 从安全 可靠出发 数据中心通信接入系统要求至少设置两个独立的通信接入机房 考虑到不同的客户需求和通信冗余 应安排多家通信运营商线路进入 进入通信接入机房的电信管网和冗余线路 应当考虑来自不同方向的路由 综合布线应根据建筑平面规划和各系统要求进行系统规划设计 并考虑在合理范围内采取屏蔽和隔离措施 以避免动力线路对数据和控制信号的干扰 确保系统的使用功能得到满足 数据中心机房区域和其他区域的综合布线系统设计应保持相对独立 同时要保证互连的方便性 2 公共安全系统数据中心的公共安全系统包括火灾自动报警系统和应急联动系统及安全技术防范系统 安全技术防范系统又可细分为安全防范综合管理系统 入侵报警系统 视频安防监控系统 出入口控制系统 电子巡查管理系统 访客对讲系统和停车场管理系统等 18 3 自动控制管理系统数据中心是能耗大户 为节电降耗 除强化日常管理外 还应采取必要措施优化自动控制系统 数据中心的自动控制系统应实现对非核心区域基础设施设备和数据中心核心区域的集中监控 主要分为数据中心机房集中环境监控系统和建筑设施监控系统 前者的监控对象主要包括 供配电 UPS及应急电源 漏水检测 精密空调 温湿度 新排风 防雷和消防等设备设施 后者的监控对象主要包括 冷冻系统 热交换系统 中央空调系统 新风系统 供配电系统和给排水系统等 19 空调暖通等要求 1 冷源 末端及管路配置 1 采用集中冷源时 如果存在分阶段增容的可能性 则应在主管路上考虑不停机泄水情况下增容施工的相应措施 2 采用集中冷源时 在数据中心机房内 冷冻水管道应采用环状管网 并且应根据系统冗余能力设置分段阀门以便于检修和增容 3 当数据中心机房空调系统采用集中冷源且管网投入运行后 除原设计已考虑预留的集中冷源 系统管网 末端装置的增容容量外 超出部分的增容应采用分散冷源的方式 4 系统应当考虑冗余设计 根据冷源 末端装置的具体情况采用不少于N 1的设备备用方式 5 数据中心机房空调机组的冷源及冷却方式通常可分为风冷 水冷 双冷源机组等 一般采用大风量 小焓差设计 根据需要配置电加湿器和电加热器 2 气流组织 1 数据中心机房一般采用地板下送风上部回风的气流组织方式 其送风通道和回风通道均可在需要的位置开设风口 20 2 对于下送风方式一般采用架空地板作为送风静压箱 架空地板高度应根据负荷密度和数据中心机房面积等因素综合确定 3 地板送风口数量应能够保障每个服务器机架有足够的冷却风量 送风口位置应设置在服务器机架进风处 地板送风口风速应达到1 5 3 0m s 按相关规定 送风温差应控制在6 10 3 新风 消防排烟 1 应分别考虑数据中心各区域的洁净度要求 维持数据中心机房的正压 合理配置数据中心机房的新风系统 2 应按照相应的消防规范考虑数据中心机房的防排烟系统和事故通风系统 根据规范设置相应的排烟分区和配置相应的防火阀 3 当采用气体灭火系统时 应在进出数据中心机房的风管上设置相应装置 以便气体消防动作启动时能够自动关闭的隔断风阀 在外墙或隔墙的适当位置设置泄压装置 以防止围护结构因气体释放导致超压破坏 21 机柜或机架采用面对面 背对背的布置方式 22 仅供参考 非国家标准要求 消防 给排水要求 消防 给排水系统关系到数据中心建设的合规性和可靠性 在规划设计时应重点考虑以下因素 1 在消防灭火设计中 应坚持 以人为本 防消结合 的原则 根据场地特征及相关规范选择采用相应的灭火系统 一般数据中心机房区域适宜采用气体灭火系统 其他区域可采用预作用水灭火系统 2 应确保市政管网中断情况下数据中心的用水要求 保障数据中心机房空调供水的安全 尤其是空调冷却塔的补水安全 3 数据中心机房应充分考虑防水措施 应避免任何与电气机房无关的水管穿越电气机房 大型数据中心机房多采用冷冻水空调方式 数据中心空调区有进水管和排水管进入 一旦发生水管爆裂现象 将会对机房设备的安全运行造成极大威胁 应当在建筑结构上充分考虑冷冻水空调末端及管道的漏水防御和排水等相关措施 23 防火和疏散 电子信息系统机房的建筑防火设计 除应符合本规范的规定外 尚应符合现行国家标准 建筑设计防火规范 GB50016的有关规定 电子信息系统机房的耐火等级不应低于二级 当A级或B级电子信息系统机房位于其他建筑物内时 在主机房与其他部位之间应设置耐火极限不低于2h的隔墙 隔墙上的门应采用甲级防火门 面积大于100平米的主机房 安全出口不应少于两个 且应分散布置 面积不大于100平米的主机房 可设置一个安全出口 并可通过其他相邻房间的门进行疏散 门应向疏散方向开启 且应自动关闭 并应保证在任何情况下均能从机房内开启 走廊 楼梯间应畅通 并应有明显的疏散指示标志 主机房的顶棚 壁板 包括夹芯材料 和隔断应为不燃烧 24 部分基础设施建设指标 25 部分基础设施建设指标续 26 数据中心选址 27 数据中心选址续 28 集装箱式数据中心 29 标准 目前集装箱式数据中心的建设标准 一般参考Tier Tier 的部分指标 但是由于目前集装箱数据中心的配套供电 空调制冷和排气等系统都是定制化设计 所以普通企业不具备独立设计和施工集装箱数据中心的能力 只有通过购买现有厂家的产品 常规的集装箱数据中心例如 微软 建下来后都是把外围做好了的 比如根据更多业务的需求往上加集装箱的话 只需要把冷冻水接上 把电源接上就可以了 它的集装箱就是把电源模块和热交换的系统集中在一个柜子里面 它的辅助设施是设计好的 30 数据中心能耗效率量化指标 PUE PUE是数据中心的总能耗与IT设备能耗的比率 如果对象是活动地板环境中的服务器和交换机等IT设备 则将其作为一个整体部分功率 为该部分提供的能源量应尽可能地减少以提高设施的效率 下面是用来计算PUE的公式以及相关解释 PUE定义 PUE 数据中心总能耗 IT设备的能量消耗又因为 数据中心总能耗 制冷用电负荷 供配电能耗 IT设备能耗 其他能耗 照明等 所以 PUE 1 供配电能效因子 制冷能效因子 31 国内目前只有世纪互联一家公司宣称设计出高能效比的集装箱数据中心 世纪互联宣称其集装箱式数据中心产品PUE值可降至1 07 此数据不够真实 应当仅仅看做是市场宣传策略 实际上 世纪互联做的集装箱是3个集装箱组成 中间是一个专门放服务器的集装箱 然后旁边还有一个专门放UPS的集装箱 世纪互联做的集装箱和惠普 戴尔 IBM做的不同 它把UPS机组 如一个300G放在集装箱里 而不是针对集装箱定制的一套电源 他们买的是现成的放在里面 机架也是 把它放在集装箱里面 然后用自己设计的盘管进行冷却 但是盘管的冷冻源是在旁边另外一个集装箱里面 所有这些部件组成的集装箱是为中间的集装箱的数据中心使用 所以这并非真正的集装箱式数据中心 32 其余均为SGI IBM SUN和HP等企业设计和生产的集装箱式数据中心 国内目前尚无大规模部署集装箱式数据中心的企业 33 优点 据IBM称 和具有大量空调甚至活动地板和天花板的传统数据中心相比 集装箱数据中心在设计和建造上要便宜30 易搬运 低成本 建设速度快 并且不必受场地限制 利用废弃的场地 可以在短期内快速构建起一个数据中心 集装箱数据中心在节能上有优势 制冷效率高 各家厂商的集装箱数据中心基本还是采用自家及其合作伙伴的硬件设备 无法安装其他厂商的服务器设备 34 缺点及不确定性 由于国内和国外相比 人工要便宜的多 所以综合算下来 部署一套集装箱式数据中心未必会比自建一套数据中心更加节省 建设是有周期的 这个周期一般在6个月 如果规模很大的话时间会更长 甚至比自建一个机房要花的时间更多 目前国外集装箱数据中心占比比例非常小 包括目前微软也不是非常强调做集装箱数据中心 集装箱数据中心优势很明显 但是问题也很多 产业链不成熟 尤其在中国 很难有厂家把成品做出来 大部分集装箱数据中心只能安装一家的服务器或网络硬件 不具有广泛的扩展性 并且空间狭窄 IT人员维护也不是那么方便 一旦集装箱数据中心里的设施 如UPS和空调还有服务器等硬件设备达到寿命期 升级或更换难免会有难度和限制 35 总结 目前集装箱式数据中心优点很多 但是由于产业还不够成熟 配套设施也不够完善 所以市场和产品成熟尚需时间 36