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                                              機房建設相關知識

                                              「機房建設標準規范」綠色數據中心機房供電與制冷規劃!

                                              內容摘要:綠色數據中心機房供電與制冷規劃!傳統的大型制冷系統解決機房中局部熱點的方法是對整個機房進行制冷,機房整體的溫度降到符合標準的水平,設備的溫度也在安全范圍之內,可以
                                              時間:2021-04-21 10:01:42??作者:機房建設能手 文章來源:北京嘉業聯創 點擊:
                                              本文有2907個文字,大小約為9KB,預計閱讀時間8分鐘

                                                機房工程是建筑智能化系統的一個重要部分。機房工程涵蓋了建筑裝修、供電、照明、防雷、接地、UPS不間斷電源、精密空調、環境監測、火災報警及滅火、門禁、防盜、閉路監視、綜合布線和系統集成等技術。

                                                一般情況下,服務器和存儲的能耗占數據中心總能耗的30%~50%,供電、制冷、加濕等設備能耗的高低直接影響著數據中心的總能耗水平。

                                                目前,50%的數據中心在供電與制冷方面明顯難以滿足需要,刀片服務器的大量應用使這種現象更為普遍:一方面,數據中心的電力供給已經不足,另一方面,制冷有可能還導致大量的能源浪費。

                                                傳統的大型制冷系統解決機房中局部熱點的方法是對整個機房進行制冷,機房整體的溫度降到符合標準的水平,設備的溫度也在安全范圍之內,可以保證設備安全、穩定運行。但是,由于機房中設備密度不同,如果盲目給整個機房降溫,會造成過度制冷,這樣就浪費了電力資源,并因此增加額外支出。

                                                綠色數據中心機房供電與制冷規劃!

                                                一、電力供應規劃

                                                數據中心的電力供應規劃應在滿足目前使用供電容量要求的同時充分考慮遠期業務發展的擴容需求。條件允許時應當采用雙路不同變電站高壓市電配置自備發電機供電的方式,每路高壓市電電源、發電機備用電源均應能夠承擔數據中心內的全部負荷。

                                                數據中心的配電系統建設應充分考慮分期建設或后期逐步進行內部改造的特點,在設計時應考慮分步實施的可行性,避免后期施工對前期投產環境產生不良影響。

                                                1.應急電源

                                                為保證市電中斷時,關鍵設備的供電不中斷,數據中心應自備發電機作為備用電源。自備發電機設備容量、數量應按實際負載量及種類計算配置,同時還要考慮預留柴油發電機組未來擴容所需要的負荷。

                                                2.低壓配電系統

                                                為了滿足數據中心對供電系統的高可靠性要求,應采取必要的技術措施消除可能出現在ups不間斷電源本身及輸出端的各種故障隱患。行之有效的辦法就是配置ups不間斷電源“雙總線輸出”配送電系統。在變壓器容量配置上還應考慮變壓器負載100%冗余熱備份,有條件時應考慮獨立設置ups專用變壓器,同時考慮低壓系統未來擴容的可能性。

                                                考慮到經濟性,系統的規劃和設計應根據用電安全等級的不同合理配置ups不間斷電源系統。先期應當考慮經濟合理的冗余方式,后期根據實際需要最高可升級到2n并機雙母線冗余(或更高安全等級)方式。

                                                機房精密空調系統的供電應當采用獨立雙回路配電系統,同一區域內機房精密空調設備采用分組供電方式,避免大面積同時供電中斷情況的發生,保證空調設備全年365天×24小時運轉。

                                                3.防雷接地

                                                數據中心雷電防護應當符合《建筑物電子信息系統防雷設計規范》a級標準要求,應當具有完備的建筑避雷及引雷裝置。良好的防雷接地可以使建筑免受雷電威脅,同時應進一步采取必要措施(如接地、室外控雷技術等),避免因雷電引發對IT系統的二次破壞或干擾。

                                                在變配電室低壓母線上安裝設置一級電涌保護器(spd),ups不間斷電源輸入配電柜、ups不間斷電源輸出總柜、數據中心機房精密空調配電總柜應安裝二級電涌保護器,pdu內應安裝三級電涌保護器,所有其他與室外有關的配電設備和線路均應安裝一級電涌保護器。

                                                計算機系統接地要求采用共用接地系統。若有特殊要求時可留有安全保護地、防靜電接地、交流工作地(零線接地)、直流邏輯地以及防雷接地端子。接地裝置的設計應滿足接地電阻值小于1歐姆的要求。

                                                二、制冷規劃

                                                數據中心機房精密空調系統的目標是保證數據中心機房環境的溫度、濕度和潔凈度符合相關規范標準要求,為數據中心機房設備提供一個可靠的運行環境,保證設備不間斷地安全運行,同時保證數據中心機房的正壓,防止外界未經處理的空氣或有害氣體的滲入、煙或混合物滯留數據中心機房內部等問題,還要滿足數據中心工作人員日常辦公的要求。

                                                制冷的根本目的是把IT機架產生的熱量有效地帶走。傳統的針對機房的空調設備可以很好地保證均勻分布、低密度設備的散熱,但也正是這種設計決定了其無法將當前高密度應用所產生的熱空氣徹底排出室外。氣流組織的設計比制冷設備的選用更重要。為了解決高密度機架的制冷問題,采用機架制冷方案效果更好,可降低風扇運行功率,可防止冷、熱氣混合。

                                                1.冷源、末端及管路配置

                                                采用集中冷源時,如果存在分階段增容的可能性,則在主管路上應考慮不停機泄水情況下增容施工的相應措施。采用集中冷源時,在數據中心機房內,冷凍水管道應采用環狀管網,并且應根據系統冗余能力設置分段閥門便于檢修和增容。

                                                當數據中心機房精密空調系統冷源采用集中冷源且管網投入運行后,除原設計已考慮預留的集中冷源、系統管網、末端裝置的增容容量外,超出部分的增容應采用分散冷源的方式。系統應當考慮冗余設計,根據冷源、末端裝置的具體情況采用不少于n+1的設備備用方式。數據中心機房精密空調機組的冷源及冷卻方式一般可分為風冷、水冷、雙冷源機組等,一般采用大風量小焓差設計,根據需要配置電加濕器和電加熱器。

                                                2.氣流組織

                                                數據中心機房一般采用地板下送風、上部回風的氣流組織方式,其送風通道和回風通道均可在需要的位置開設風口。對于下送風方式一般采用架空地板作為送風靜壓箱,架空地板的高度應根據負荷密度和數據中心機房面積綜合確定。

                                                地板送風口數量應能夠保障每個服務器機架有足夠的冷卻風量。送風口位置應設置在服務器機架進風處。地板送風口風速應達到1.5~3.0米/秒。按相關規定,送風溫差應控制在6℃~10℃。

                                                3.新風、消防排煙

                                                應當分別考慮數據中心各區域的潔凈度要求,維持數據中心機房的正壓,合理配置數據中心機房的新風系統。應當按照相應的消防規范考慮數據中心機房的防排煙系統和事故通風系統,根據規范設置相應的排煙分區和配置相應的防火閥。

                                                當采用氣體滅火系統時,應在進出數據中心機房的風管上設置氣體消防動作啟動時能夠自動關閉的隔斷風閥。在外墻或適當的隔墻處應當設置能夠防止圍護結構因氣體釋放導致超壓破壞的泄壓裝置。

                                                4.對于高密度數據中心在機房設施的制冷與供電環節的幾點建議。

                                                1.為數據中心指定高于實際需要的高密度將會不必要地減少IT設備的可用空間。有效地規劃密度,只在需要時才部署高密度供電和制冷系統,這兩點是至關重要的。

                                                2.最好的方法是按照行或區域安裝供電和制冷設備,在該行或區域的工作生命周期內不再對其進行變更或重新配置。人為錯誤是造成數據中心故障的主要原因,而對運行中的設備進行調整是造成停機的主要因素。

                                                3.在典型設計中,行內的機架功率密度峰值/均值比應當大約為2,如果行內的預期實際機架功率密度峰值/均值比大于2,建議在機架間分散最大密度的it負載來限制峰值/均值比,或將無關的負載重新分配到其他行。

                                                4.需要在將來部署的數據中心行或區域進行規劃時,應充分考慮在最壞情況下的最大密度值,并要求主要的電線和管線應當預先安裝并支持此密度。但是對這些行的實際電源和制冷設備的選擇應當延后到確定了部署密度和規劃之后再進行。

                                                從高效數據中心轉向到綠色數據中心是數據中心的未來發展方向。盡管從目前來看,降低能源消耗是主要關注點,這是因為數據中心浪費了太多能源,但未來,廢水、廢棄的設備、原材料的循環應用都會逐漸納入到數據中心的考慮范疇,綠色數據中心才是最終目標。

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