数据中心机房基础设施建设.docx
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数据中心机房基础设施建设
1.1数据中心机房基础设施建设
数据中心是收集、处理及存储各类数据，并为XX单位信息化提供数据与信息共享服务的孵化基地。
通过数据中心对所有数据进行集成、交换、存储，实现数据的统一、可靠及安全性，为XX单位信息化建设服务。
数据中心机房就是数据中心的硬件运行及其管理的场所，它由基础建设、电力供应、空气调节、制冷系统、弱电系统、消防系统、监控系统、系统管理服务等部分组成。
XX单位数据中心机房建成后，将担负XX单位关键数据业务处理及存储的大量核心设备将放置于该中心机房运行。
因此，规划好数据中心机房建设及环境要求，为数据中心设备营造一个良好的运行环境是本规划出发点。
数据中心机房建设规划的范围包括：
数据中心机房环境规划、机房设备布局规划等。
鉴于数据中心机房的重要性，项目将严格按照国家标准及规范进行规划。
1.1.1总体目标
通过对数据中心的总体规划，构建一个高质量的、灵活的、开放的信息化校园基础设施支撑体系，满足XX单位信息化建设的各项应用需求，同时又面向未来快速增长的发展，打造出一个安全、稳定可靠的绿色信息中心，达到国内先进水平。
1.1.2总体要求
XX单位数据中心机房是XX单位网络基础设施，是信息化网络系统的数据中心，应为计算机与网络系统的可靠运行提供符合规范的环境条件；在温度、湿度、洁净度、电性能、电磁场强度、防火性、承重能力、防静电能力、抗干扰能力、防漏、防雷、接地等各项指标上均应满足设备要求。
设计与规划应符合国家有关标准、规范、规定，同时参照国际先进规范。
在机房布线及设备采购的设计与建设应遵循技术先进、整体规划、布局合理、经济适用、安全可靠、质量优良、降低能耗、可扩展性等原则。
各项建设内容的要求如下：
1）机房装修要求：
装饰材料应选用非燃烧材料或难燃烧材料，耐火等级应符合现行国家《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》及《计算站场地安全要求》的规定。
机房室内装饰选用气密性好、不起尘、易清洁，并在温、湿度变化作用下变形小的材料
2）空调及新风要求：
使用机房专用空调，满足计算机系统对温度、湿度以及防尘对正压的要求。
提高控制精度，节省投资，方便管理。
空调系统所采用的电加热器，应设置无风断电保护。
3）机房消防要求：
采用无管网气体灭火设备，包括火灾报警控制主机，用于集中报警及控制。
消防控制中心外围报警及控制，包括光电感烟探测器、感温探测器、组合控制器与气瓶等。
要求使用气体灭火系统。
电子计算机机房应设火灾自动报警系统，并应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》、《高层建筑防火设计规范》的规定。
报警系统与自动灭火系统应与空调、通风系统连锁。
4）机房供配电要求：
供配电方式为双路供电系统加UPS电源，并对空调系统与其他用设备单独供电，以避免空调系统启停对重要用电设备的干扰。
5）UPS系统要求：
功率应满足（全校）弱电系统设备（门禁、监控设备）使用要求，并可待机12小时以上。
采用双机并机方式供电，杜绝单点故障隐患。
UPS设备运行状况应可通过网络监控。
6）防雷、接地要求：
接地
中心机房接地装置的设置，应满足人身的安全及中心机房正常运行与系统设备的安全要求。
信号部分采用独立接地方式，电源部分采用联合接地方式。
接地电阻值及与其它接地装置的接地体之间的距离，按计算机机房的有关规范要求确定。
防雷
按国家建筑物防雷设计规范，机房电气电子设备的外壳、金属件等实行等电位连接，并在低压配电电源电缆进线输入端加装电源防雷器。
防雷接地电阻要求小于10Ω。
中心机房应采用三级防雷设计：
⏹在动力室电源线总配电盘上安装并联式专用避雷器，构成第一级衰减。
⏹在机房配电柜进线处，安装并联式电源避雷器构成第二级衰减。
⏹设备前加装浪涌保护装置。
⏹信号部分应做防雷设计。
7）机房监控要求：
要求可整合机房环境（温、湿度，漏水监测等）监测系统、机房图像视频监控系统、机房门禁管理系统、UPS电源系统等。
机房监控工程功能要求达到：
⏹实时数据遥信、遥测、遥控与遥调：
根据事先设定的门限值，在各级监控中心实现一般的环境与电源信号实时告警，实时采集监控点上的智能与非智能设备的工作状态与运行参数，同时实现对被监控设备的遥控与遥调。
具有多样的观察方式。
⏹告警功能：
可指定告警值，如告警门限、上下限等。
具有两级告警级别设定：
紧急告警与一般告警，用户可根据监控内容的重要性自定义告警的级别。
用户可根据需要自定义告警的内容，使告警更贴近用户的需要。
具有多种可选择的告警方式，如：
声光告警、通知、手机短消息、Email通知等。
⏹实时显示功能：
现场采集主机信息，具有参数显示，同时可进行现场的声光告警，以提醒附近的值班人员处理。
各级监控中心通过网络，在各终端机上，可进行实时图形动态显示各点状态。
系统架构必须是B/S架构。
客户端无须安装任何软件。
⏹智能查询、报表、存储功能：
对各种告警、设备参数等，能提供智能组合查询功能。
能查询各监控点的历史数据与历史告警数据。
能以报表形式输出数据，并可供存储保存。
⏹用户权限与软件管理功能：
可进行多级用户管理，可设定用户管理权限，通过各级不同权限管理系统。
可记录操作员的进出系统时间。
软件可对操作日志（打开、关闭系统等）进行记录。
⏹具有密码保护功能，软件运行不正常时会自动重起并恢复。
⏹可进行实时图像监控：
采用监控设备传输通道，传输图像信息，实现图像的实时传送。
⏹门禁系统可以详细记录人员进出情况。
⏹用户进出机房时，可联动网络摄像机进行同步录像。
同时将录像数据保存在计算机内，供日后查询使用。
8）KVM要求：
⏹电子机架式基于IP网络管理。
⏹即插即用设计，支持热插拔，兼容各种硬件设备；可支持PC、SUN与MAC等各种品牌计算机与服务器。
⏹适用于NETWARE、WIN95/98/2000/ME/XP/NT、UNIX、OS/2等各种操作系统与应用软件。
⏹可适配VGA、SVGA与XGA等各种分辨率显示器。
⏹有自动扫描、热键切换与OSD菜单等强大功能。
⏹可实现多用户全通道的管理
1.1.3遵循标准及规范
信息化建设中，数据中心机房的重要性要求我们在对整个数据中心的规划方案中，必须遵循以下的标准及规范进行：
●《电子计算机房设计规范》（GB5017-93）；
●《电子计算机场地通用规范》（GB2887-2000）；
●《计算站场地安全要求》（GB9361-88）；
●《计算机机房活动地板的技术要求》（GB6650-86）；
●《电子计算机机房施工及验收规范》（SJ/T30003-97）；
●《建筑装饰工程施工及验收规范》（JGJ73-91）；
●《民用建筑电气设计规范》（JBJ/T16-92）；
●《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）；
●《供配电系统设计规范》（GB50045-92）；
●《不间断电源技术性能标定方法与试验要求》
●《防静电工程技术规程》（J1011-2000）
●《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222-95）；
●《火灾自动报警系统施工验收规范》（GB50116-92）；
●《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）；
●《中国采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）；
●《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）；
●《信息技术互连国际标准》（ISQ/IEC11801-95）；
●《工业企业通信设计规范》（GBJ42-81）；
●《工业企业通信接地设计规范》（GBJ79-85）；
●《电子设备雷击保护原则》（GB7405-87）；
●《建筑物防雷接地设计规范》（GB50057-94）；
●《通信工程电源系统防雷技术规定》（YD5078-98）；
●《安全防范程序与要求》（GA/T75-94）；
●《洁净室施工及验收规范》（TGL90）；
●《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）；
●《建筑物电子信息防雷规范》（GB50343-2004）；
以及数据中心机房建设过程中所涉及其他技术条件与要求，相关设备、材料的技术标准及要求等。
1.1.4主要技术指标要求
数据中心机房由主机房服务器区、钢瓶间，UPS电池室组成。
主服务器区有小型机、刀片式服务器及重要的设备投入使用，因而对环境的温度、湿度与洁净度以及机房供配电系统、机房环境综合监控系统有较高的要求，主要技术参数及指标要达到国家A级机房标准，国家A级机房具体技术指标如下：
（1）供电系统
●电压变动范围220V-5%～220V+5%
●频率变化范围50HZ±0.2
●波形失真率≤±5%
（2）主机房区环境要求
开机：
温度夏季22℃±2冬季20℃±2变化率<5℃/h要不凝露
湿度45%～65%
停机：
温度5℃～35℃变化率<5℃/h要不凝露
湿度40%～70%
0.5微米尘埃数≤10000粒/dm3
无线电干扰场强≤120dB（在频率范围为0.15～1000MHZ时）
磁场干扰环境场强≤800A/M
（3）冲击性振动
●国家标准要求：
在计算机系统停机条件，主要机房地板表面垂直及水平向的振动加速度值，不应大于500mm/S2。
●机房的振动主要来源于空调机组，对此，应尽量采取措施与机房分开，当条件不允许时，可在机组下面设置隔振基础，以减少振动。
（4）静电
●机房内绝缘体的静电电位不应大于1KV。
（5）照明度要求
1）普通照明：
●主要工作区与基本工作区的平均照度应不低于500～300LUX。
●其他工作区的平均照度为200～300LUX。
●机房的照明应光线均匀（最低照度与平均照度之比宜小于0.7）并且无眩光。
机房的照明电源应分组控制。
2）视频监控照明：
●为节约能源，降低运营费用，机房设置监控照明。
平时只开启能满足视频摄像机照度要求的照明。
3）应急事故照明：
●机房应设应急事故照明，照度应为普通照明照度的1/10且不低于15LUX。
4）应急疏散照明：
●机房应设置疏散指示灯与安全出口的指示灯，其照度不应低于1LUX
（6）防火要求
●机房装修材料应采用难燃或非燃材料，且应能防潮、吸音不起尘、抗静电。
●防火区域四周应采用具有防火性能的材料，主要区域在吊顶与静电地板之间采用自动消防报警灭火系统。
（7）地线系统要求
●直流工作接地≤1Ω
●交流工作接地≤4Ω
●安全保护接地≤4Ω
●防静电地≤100Ω
●防雷接地≤10Ω
1.1.5建设内容
XX单位数据中心建设规划由机房装修（布局规划、间隔、照明、综合布线等）、机房电源、UPS电源、消防、机房环境监控及安全防范系统等几个方面构成，整个数据中心建设规划的内容如下：
⏹数据中心布局规划：
主要从安全、整齐、方便设备维护等方面对整个机房的各个功能区进行科学的规划，例如服务器设备区、核心数据区、网络核心路由交换设备区等；
⏹机房环境设备规划：
构成数据中心机房环境设备包括精密空调、UPS电源系统等，通过对这些设备规划设计及性能要求，确保机房的环境技术要求符合国家A级机房环境标准。
⏹机房服务器及存储设备规划：
根据信息化建设的需求，对各个应用系统支撑的硬件性能提出要求、对数据存储设备性能提出符合信息化建设的合理要求，从而保证各个应用系统的正常运行，保障数据的安全性与可靠性。
⏹机房管理及安全保障规划：
通过对机房的门禁系统、机房环境集中监控与机房安全防范平台等各个辅助系统性能要求进行规划，实现数据中心机房的科学管理、人性化的管理，表达出XX单位信息化建设特色。
为实现本规划方案对数据中心建设规划中提出的标准及要求，本规划方案将对各项建设内容进行细化，具体要求如下：
1.1.6机房总体布局
1.1.6.1总体布局目标
合理、人性化的布局是数据中心建设水平的重要表达，通过对数据中心机房的整体布局设计，工作空间合理划分及各类设备安装场所规划，缩短整个工艺流程，降低劳动强度，提高工作效率，确保机房内设备及工作人员的安全，方便日后设备维护及机房设备调整。
1.1.6.2总体布局原则
从整个数据中心机房的发展，维护及管理方面出发，机房的具体布局规划将按照以下原则进行设计：
1．全面考虑计算机数据处理的工艺流程，把数据从接收到处理结果输出的所有过程，尽量在一个或相临的房间内完成。
2．各工作间内的布局应使文件、资料的流动路线与工作人员的行走路线，尽可能缩短。
3．计算机机房的主机房设备集中，要求要严，应采取措施确保主机房安全。
并避免无关人员直接进入。
4．机房总入口处设过渡休息间，值班室。
其它出入口平进不得起用，以便进入机房的所有人员进行控制与监督。
5．传统机房不间断电源系统（UPS电源）与蓄电池（密封免维护电池除外）间应与主机房分区，以防噪声扩散与电池产生的气体污染，而NCPI机房则不用独立分区。
6．根据空调的类型与送风方式确定空调系统的位置，以使机房获得最佳的空调效果为准。
7．消防钢瓶间应设在机房内的合理位置，建议不要占据机房的主要部位，一般应设在机房内值班室附近的角部，且可直接进入消防间。
8．机房各功能房间的布局根据选用的计算机设备、计算机厂家的特殊要求，统筹安排。
9．根据原建筑结构与承重能力，合理布局，不能随意原建筑的结构，以免造成恶果。
10．机房内的设备与功能房间的布局，可按照各类辅助设备与计算机设备联系的紧密程度，以主机为中心，向四周辐射的方式来布局。
1.1.6.3总体布局图
根据以上要求及相关的规范，我们规划数据中心的总体布局如下所示：
图2-1数据中心的总体布局
1.1.7机房环境建设规划
根据GB50174-93《电子计算机房设计规范》与GB2887-89《计算站场地技术要求》中规定机房的温湿度要求。
本数据中心机房的温湿度、洁净度环境根据A级标准设计。
为达到该环境指标要求，建设资金额度许可的前提下，建议在整个空调机选型中采用选精密空调，具体要求参见“精密空调总体要求”。
1.1.7.1精密空调总体要求
1.主机房间选用精密空调，安装在总体布局规划出的精密空调区内，
2.主设备间安装2台≥60KW的机房精密空调，支持N+1运行方式，负责主设备间的温度调节，空调送风方式采用下送上回的方式，空调的风口配置要合理，空调的安装必须符合设备的安装规范要求，机组下面设置隔振基础，以减少振动。
3.精密空调调节系统的风管及其它管道的处理，应符合GB50174-93《电子计算机机房设计规范》的规定。
4.主要工作区必须维持一定正压。
主要工作区与其它工作区、廊间的压差不应小于4.9Pa，与室外静压差不应小于9.8Pa。
5.机房空气调节控制装置应满足计算机系统对温度、湿度以及防尘对正压的要求。
1.1.7.2精密空调系统技术要求
在数据中心机房的设备区，需要精密空调作用的区域为：
主机房区。
由于主机房区用电设备比较多，产生的热量大，对机房环境温度影响较快，建议采用精密空调设备对环境的温度实行调节，确保整个数据中心机房环境符合设备正常运行条件的要求。
根据对XX单位准备新建机房场地的规划调研，得到机房设备区面积及设备数量情况，机房面积约300平方米，建议配置新型精密空调，采用双机工作方式。
机房新风方面采用地板下送风，水平回风的风冷机组。
建议精密空调的室外机安装在室外机位。
1.精密空调的技术要求
数据中心机房的空调建议采用恒温恒湿精密空调机组，以满足计算机机房对温度、湿度与洁净度的要求。
配置不低于如下：
序号
功能间名称
精密空调机组基本要求
数量
单台总冷量
单台风量
送风方式
1
数据中心机房
2
≥60KW
风量≥16200m3/h
下送风
2.精密空调系统结构图
根据环境温湿度参数的要求，规划精密空调系统结构图如下：
图2-2精密空调系统结构图
3.精密空调机组的主要技术要求
1）模块化结构设计，可拆卸后搬运，重新组装与整机无差别，适合特殊场地搬运。
2）全正面维护，无需侧面维修通道。
3）采用“V”型蒸发器盘管，使蒸发器表面的空气分配更加均衡，使热交换更快，更有效率。
4）采用先进的涡旋式压缩机，高效、节能。
5）采用张力自调节风机系统，满足不同机外余压需求，消除风机丢转的弊病，延长皮带的使用寿命。
6）采用高效远红外加湿器，加湿速度快，适应恶劣水质，低维护量。
7）大屏幕LCD带图形、全中文菜单显示器，为管理人员提供最佳的数据。
8）机组方便联动与群控，可实现备份、轮巡、层叠、避免竞争运行等功能。
4.建议精密空调机组的主要技术参数要求
参数名称、类型
技术指标
制冷量与显冷量（kW）
24℃dB
50％RH
制冷量
≥60
显冷量
≥53
风机
标准风量（m3/h）
≥16200
风机台数
2
压缩机
数量
2
电加热
功率（kW）
9
温度调节精度
温度调节精度：
±1℃，温度变化率<5℃/小时。
湿度调节精度
湿度调节精度：
±5%RH。
超限报警
温、湿度波动超限应能发出报警信号。
1.1.7.3UPS不间断电源系统要求
UPS不间断电源系统用于市电突然断电后对整个数据中心运行的设备供电，确保各个应用系统设备的正常运行；由于数据中心是整个信息化校园的核心部分，突然断电会造成系统或者数据的损坏，甚至丢失；因此，数据中心的UPS电源系统建议采用性能良好、稳定、知名的厂家设备，同时其功率应当满足数据中心设备正常运行的需要。
在本规划方案中要求不间断电源采用两台三进三出120KVAUPS，分别独立供电。
后备时间为单机满载120分钟，并采用全封闭免维护蓄电池。
1.UPS技术要求
1）要求采用国际知名品牌，具有ISO9001认证，符合/UL1778/EN50091-1/标准。
2）要求采用2台三进三出120KVAUPS，单机满载后备时间为120分钟。
3）在线式双变换技术。
采用双转换技术的UPS始终再生一个洁净的电压输出，完全隔离主交流电源的扰动，即使负载出现较大的波动，也能保持输出电压的稳定。
4）应采用智能化控制系统进行控制信息处理，对蓄电池进行有效地管理。
5）具备智能监控接口，可传送工作状态及事故报警信号。
6）UPS内置输出隔离变压器，保证UPS输出侧与市电的完全隔离。
UPS输出隔离变压器必须采用H级的Z-Z绕组的隔离变压器以抵消负载谐波电流的干扰，实现带100％三相不平衡负载的功能。
7）逆变器侧与旁路侧必须使用能够带满负载工作的SCR静态旁路开关，不得使用交流接触器加小容量的SCR来实现旁路功能。
8）内置手动维修旁路，保证实现不停电维护
9）标配有“三位”电池保护开关
2.UPS技术参数要求
序号
项目
参数要求
1
标称交流输入电压
380V
2
输入电压可变范围
±15%
3
输入功率因数
≥0.95
4
输入频率
50Hz±5%
5
频率跟踪范围
50Hz±2Hz可调
6
单机标称输出功率
≥120KVA
7
单机输出电压
380V
8
输出电压稳压精度
±1%
9
输出频率
50±2Hz
10
动态电压瞬变范围
±5%
11
瞬变响应恢复时间
20ms
12
输出功率因数
0.8（滞后）
13
逆变器抗短路限流能力
三相150%，5秒钟；
单相：
290%，5秒钟
14
输出电流峰值系数
≥3:
1
15
静态旁路开关过载能力
1000%旁路电流可承载100ms
16
噪声（1M）
<68dB（A）
17
过载能力
125%（三相）
150%（三相）
200%（单相）
≥10min
≥1min
≥30s
18
三相不平衡能力
100%
19
带100％不均衡负载时
相位转移
120±1°
相电压对称性
±1%
20
显示
LED+LCD
21
安全与电磁兼容性能分别符合专门对UPS进行认证的国际标准
EN-50091-1-1、IEC801-2，-3，4，5、EN50091-2、ENV50091-3、EN60146-4/IEC106、EN60529、IEC529、IEC364
89/336/EEC
CEMarked
22
直流电压
360VDC-420VDC
3.UPS后备蓄电池
UPS后备电池采用免维护铅酸可充电优质新的电池。
设计使用寿命为5年。
蓄电池规格为12V/100Ah，每台UPS配置4组，每组32节蓄电池，共配置8组电池，总计256节蓄电池。
1.1.7.4机房综合布线系统要求
由于数据中心为重要的通讯枢纽，除了考虑布线系统本身的一些参数指标外，如品牌选择、线缆选择及走向、机柜选择及布置、电气测试等，还需要兼顾考虑建筑、结构、电气、暖通等多方面的问题，包括大楼的楼面荷载、空间大小、室内空气温湿度要求、空气质量要求、供电要求、设备安全要求、消防要求等。
机房内PDS布线采用千兆单模光纤与全六类双绞线产品，非屏蔽双绞线要求能满足千兆网络传输，光纤主干要求满足千兆或以上网络传输的应用，并留有余地的传输性能要求。
在每排服务器机柜弱电柜的位置，在前两排相应位置安装两个24口六类模块式双绞线配线架。
在一个弱电柜安装2个12口光纤配线架，同时按需求在另外一个弱电柜安装2个24口光纤配线架。
所有地板下的信息点及线槽均需做垫高处理。
1．数据中心布线系统品牌选择
布线系统成功与否依赖于高质量的布线产品。
现在市场上能够提供数据中心布线产品的厂家较多。
质量可靠、性价比高、可扩展性好是本工程选择布线产品的主要依据。
2．线缆选择
根据规范要求，数据中心内部线缆主要包括水平区至设备区的水平线缆，主配线区至水平区、进线区至主配线区的主干线缆，以及交互连线的跳线与尾纤。
在本工程中，结合工程实际传输要求与消防要求，
3．机柜的选择
现在生产机柜的厂家很多，有专门生产机柜的专业厂商，也有提供布线产品的布线厂家，选择余地很大。
机柜的具体尺寸主要根据服务器、存储设备以及网络设备的大小来考虑，宽度为600mm的机柜没有垂直线槽，一般用于安装服务器设备；宽度大于600mm的机柜两侧有垂直线槽，适合跳线多的环境，一般作为配线柜与网络柜。
内部容积有21U，42U，47U等多种规格。
建议采用同一型号或者同一品牌的机柜，确保整体布局的统一及协调。
4．机柜的布置
机柜的布置是数据中心设计时考虑的重点。
机柜布置时，需要考虑机柜前后的操作空间大小、线缆走向、机柜散热、机柜供电、管理方便等多个方面。
过去一般都是将机柜朝一个方向排开。
当机柜数量较少，这种布置方法基本能符合要求。
但是当机柜数量巨大（我院初步预计大机房的机柜有200来台），必须要有一个合理的布置方式，以利于管理、布线、散热等问题的解决。
根据TIA-942规范规定，机柜一般相向而列，机柜之间的间隔不小于1300mm。
5．线缆布置
在TIA-942规范中，认可多种类型布线通道，包括架空地板系统与头顶线缆槽系统（典型用于数据中心）。
架空地板系统一般用于高容量与高密度接入的数据中心，或支持大型计算机系统（如主机）的数据中心。
这些计算机系统被设计为从底部引入线缆。
高架地板下的电信布线建议放置于线槽中，线槽要求不能阻挡气流，无锋利边角。
头顶线缆槽系统应从天花板上悬挂下来，而不是附在机架/机柜的顶部，这样的悬挂式线槽具有更好的灵活性，可支持不同高度的机柜/机架设备。
机房综合布线的PDS图如下：
图2-3机房综合布线的PDS图
1.1.7.5机柜的技术要求
为保证整个数据中
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