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网络数据中心 机房设计思路与要求

  近年来,随着我省统计 系统信息化建设不断推进。为统计信息处 理服务的计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等IT设备成倍增长。为确保这些关 键设备能够安全、稳定运行,这就对网络数据中心IDC(Internet Data Center)机房建设提出 了更高的要求,使机房技术在 结构布局、供配电、制冷、监控管理等方 面产生了巨大变化。以下从IDC机房规划设计 等方面进行论述.以供参考。
  一、基本要求
  在IDC机房设计之初 首先要考虑以下四个方面的问题:
  1、使用周期和可扩充性。网络数据中心 设计使用时间须达到5至10年。一般都不是一步到位,在规划设计时,必须考虑数据 中心设备每2至3年就升级一代 的更新速度,系统设计适应 能力强且易于改进。
  2、可用性。系统工程标准化.最大限度减省 人为错误。并具有全面的 说明文档。
  3、易管理性。具有相关的检测、报警功能,图形化的管理界面。
  4、易于维护和维修。降低系统的复杂性,减少平均故障 恢复时问。
  二、供电系统
  一个设计良好 的供电系统能给负载提供优质电源。然而在实际应用中.许多问题又往 往是供电系统本身引起的。因此.建立一个合理的、安全的供电系 统成为机房建设中最重要的一个环节。
  1、对市电的要求
  为保证机房供电,常见的做法是 根据电力总需求提供两路交流供电系统设施的冗余,或者是配备发电机组,以解决较长时 问停电问题。在配置发电机组时,其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的2倍,以保证发电机 输出电压、频率正常。估算机房的电力需求,要了解制冷系统、UPS和IT负载所需电量。这个过程首先 需要列出所有这峰设备.包括它们的额定功率、电压要求以及 是单相设备还是i相设备。然后必须调整 数据以反映预期的真实负载。在绝大多数情况下。额定功率远远 高于预期的运行功率水平。大多数IT设备的实际运 行负载是在额定值的75%以内,就我省统计系 统而占这个数值还要低。著名IT程咨询公司和 电源制造商的研究提供了以下几个常数,可以作为估算 总功率的参考,制冷系统占总功率的50%。关键负载占总功率的36%,UPS功率损耗ll%.其余为消防、照明等。数据机房的负 载不是一成不变的。由于统计信息 处理工作量逐年增加,在数据机房的 使用周期内IT设备的总功率 一直上升,即便是使用刀 片服务器、虚拟技术等节能产品,总供电能力也 要有一倍以上的冗余。
  2、UPS容量的确定
  一般来说,UPS容量的确定主 要是要满足当前负载的需要,同时也要考虑 以下两个因素:
  (1)UPS容量较负载不 宜过大或过小。负载过小.会在市电停电 时可能造成电池组小电流过度放电,而影响电池寿命。负载过大,逆变器处于重载运行.其输出波形将 发生畸变,输出电压幅值 抖动过大。一般UPS负载量在300%至80%之间较为理想。
  (2)UPS最好采用柔性规划。应考虑中长期 发展趋势,并在选型中挑 选可并机或多机运行的机型。以使中长期负 载容量增大时,通过UPS并机扩大其输出容量。相应地,配置UPS输入输出配电箱时,应预留多台UPS的输入开关和 中远期的负荷分路开关,以便于今后扩容。
  3、正确配置UPS后备电池
  为保证电网停 电时能利用UPS电源继续向计 算机提供高质嚣供电,后备电池的配 置尤为重要。当负载不允许 被中断供电时。机房内UPS电池后备时间 应大于从市电中断到恢复的时间或到发电机组正常供电所需时间。在布置机房设 备排列时,应尽量使电池组靠近UPS主机,缩短两者连线长度。同时。电池的安置要 充分考虑楼板的承重,做到分散承重。
  4、UPS配置方案
  为了提高UPS供电的可靠性。可采用多种UPS冗余连接方式。各种方式都有优缺点,考虑方案时要 根据实际负载情况,选择合适的模式。冗余连接方式 大致有以下三种:
  (1)双机主从式热备份。将作为从机的UPS1输出接到另一 台作为主机的UPS2的旁路输入,正常运行时由UPS2供电,UPS1处于备份。
  (2)功率均分并联备份。该系统将两台或多台UPS逆变单元并联运行,两台(或多台)逆变器同时向 负载均分供电。
  (3)并联热备份。该系统将两台UPS的电池组输入、整流器输出及 逆变器输出并联,共拥旁路。正常时两台整 流器同时向两逆变器供电,并向两组电池充电,通过逆变器输 出静态开关选择其中一台逆变器向负载供电,两台整流器和 逆变器分别互为备用。
  三、制冷系统
  保持IDC机房的温度和 湿度对于机器平稳运行至关重要.设计温度应在22℃至26℃和相对湿度35%至50%范围内。对于空调的选择,一般的普通空 调没有足够大的送风量以及专用的加湿系统、过滤系统和控制系统,可能会出现高温、高湿而导致环 境温度大范围波动。精密卒调的制 冷系统可以使温度和湿度的变化维持在一个设定的范围内,从而提供敏感 电子设备所需要的恒温恒湿的环境.避免发生可能 出现的数据运行出错、宕机。另外需要考虑 的是高密度机柜和刀片服务器的散热问题,合理的机柜布 局能使机柜内空气流通顺畅。避免局部温度异常,提高制冷效率。选择空调系统 的制冷容量要根据机房的发热总量确定.这包括机房的IT设备、UPS、配电系统、照明等发热都 计算在内,对于我省统计 系统的中小型机房(400平米以内),可采用一个简 化的计算过程。制冷系统在保证现有IT设备的发热量 的同时还要能够确保冷却新的负载,机房空调系统 的额定功率是预期IT额定负载及冗 余负载的1.3倍。
  四、场地装修与消防
  机房场地装修 工程主要包括照明、吊顶、隔断墙、门、窗、墙壁装修、地面等。需要注意的几点是:
  1、根据机房具体 情况合理布局,预留综合布线 的出人口。
  2、出于防尘和节 能方面的考虑。通常采用了无 窗结构形式。
  3、活动地板最好 采用全钢地板。机房地板架空 高度要在180mm至400mm.目的是为给空 气分配系统、数据线传输场所、电源管线铺设、接地铜网铺设、铺设冷冻水其 它同类管道提供足够的空间。
  4、在有安全保密 要求的机房加装防盗门和在窗外加装金属防盗网。
  火灾是各类机 房町能遇到的各种灾害中.发生次数最多、危害最大的灾害之一,一旦机房内发生火灾,将直接危害人员、设备、网络通讯和数 据资料的安全,火灾会带来巨大损失。传统的水、泡沫、干粉和烟雾系 统都不适用于机房灭火。卤代烷(1211、1301)灭火剂也因为 破坏臭氧层被禁用,二氧化碳是当 前性价比最好的一种灭火剂,其他还有烟烙尽(INERGEN IG-541)、七氟丙烷(FM200)、气溶胶灭火剂。具体采用哪一 种灭火系统要在具体工程中进行投资比较后决定。
  五、防雷接地
  根据防雷规范要求.配电系统可采 用三级分流,因此在总电源 进线口端设计安装一级电源浪涌保护器,以达到初步泻流目的.在机房配电进 线处安装二级电源浪涌保护器,在重点的服务 器和网络设备端,设计安装兰级 精细保护的浪涌保护器。
  地线是机房建 设当中非常霞要的一个环节。良好的接地系统.不仅可以有效 地抵制外来电磁干扰对计算机设备的侵袭,保证电子设备 安全可靠运行。而且还可以减 少系统内部的相互干扰和对外界环境施放噪声污染。地线主要分为 工作接地(N)、保护接地(PE)、防雷击接地和 防电磁辐射接地等。如果是单独设 备接地体。接地电阻应小于4Ω。设置单独接地 体有困难时,也可以与其它 接地系统合用接地体,接地电阻应小于0.5Ω。需要强调的是 采用联合接地的方式时,保护地线必须 采用三相五线制中的第五线.与交流电流的 零线必须严格分开。
  六、环境监控系统
  现代机房监控 模式完全改变了传统机房管理模式,机房环境监控 系统由温湿度变送器、烟雾传感器、水浸传感器、红外探头以及 监控主机组成。传感器将机房 的各个点的温湿度、烟雾火警、水浸状况、市电停电告警、UPS的状态等环境 信息输入到监控主机。监控主机对各 种告警信息进行分级、分类处理,通过现场声、光告警和远程无线(如手机短信、电子邮件)告警,可及时、有效、准确地通知相 关人员处理,提高运维工作 的效率和水平。

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