数据中心机房的系统设计方法

2016-07-15 11:31:50 大一互联 9

一、设计概述、原则及依据

1、数据中心机房的系统设计概述

 (1)数据中心(Internet Data Center,简称IDC)机房设计集建筑、结构、电气、暖通空调、给排水、消防、网络、智能化等多个专业技术于一体。IDC机房应具有“良好的安全性能、可靠而且不能间断”的特点。

 (2)IDC机房的环境应满足计算机等各种微电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全防范、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。并应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩展的机房。

2、IDC机房的设计原则

  在进行设计时,遵循以下设计原则:

 (1)实用性和先进性;

 (2)安全可靠性;

 (3)灵活性与可扩展性;

 (4)标准化;

 (5)工程的可分期性;

 (6)性/投资保护;

 (7)可管理性。

3、IDC机房的设计依据

  参照执行国家现行的规程、规范和标准。参照国外关于IDC机房的相关规程、规范和标准。

4、IDC机房的设计范围

 (1)IDC机房的工艺设计;

 (2)电气专业设计;

 (3)暖通空调专业设计;

 (4)给排水专业设计;

 (5)消防专业设计;

 (6)智能化专业设计。

  注:应注意考虑建筑、结构设计的实际情况。

二、IDC机房的电气专业设计

1、数据中心的等级分为A级、B级和C级;A级为容错型(系统A+系统B);B级为冗余型;C级为基本型。

2、主机房面积的确定,可根据业主提出的要求,并预留今后业务发展需要的使用面积,支持区及其辅助用房面积的总和应不小于主机房面积的2倍,并应充分考虑机柜设置部位的荷载。建议不小于1000kg/m2;对其他特殊设备房间应专门考虑荷载。

3、由于IT设备发展非常迅速,应考虑IDC机房扩容的可能性。同时须重点考虑高低压配电系统、柴油发电机组及其并机系统、UPS机组、UPS并机系统及其UPS并机输出系统、安防及消防系统、综合布线系统等以及这些系统的机房面积的预留。

4、IDC机房电气系统的设计,应根据工艺的要求来确定UPS的系统配置。根据工艺提供的负荷情况,连同工艺机房正常工作时所需的保证用电量以及其它必须保证的负荷用电量来计算出重要的用电负荷容量。如果此容量大于4500kVA,建议考虑设置高压柴油发电机组。柴油发电机组方案确定后,方可确定高压配电系统的配电方案。柴油发电机如采用并机方案,应对其短路电流进行详细计算,避免影响整个低压系统的配置,低压配电系统应重点考虑市电停电时负载的分配及投切问题。

5、以下系统的确定均按A级数据中心考虑:

     (1)工艺负荷的确定:根据工艺提供的条件,如果工艺无法提供具体的工艺用电要求,可根据机房面积估算。数据中心设置机柜的房间,按1000W/m2进行估算,预留未来扩容到1.5~2倍的可能性。

     (2)UPS系统的确定:应采取必要的技术措施来消除可能出现在UPS本身及输出端的种种故障隐患。行之有效的办法是配置UPS“双总线输出”配送电系统。其基本配置为:“N+M”容错型UPS并机系统。UPS蓄电池组的设置应保证10~30分钟的供电时间,其总输入电流谐波总含量应控制在5%以内。

     (3)柴油发电机组的确定:柴油发电机组采用并机方案,建议采用“N+1”型式并机运行。柴油发电机组应设置在独立的房间内或室外。同时考虑预留柴油发电机组未来扩容的可能性。

     (4)高压配电系统:采用两路独立10KV高压电源,每路10KV高压电源均能承担数据中心内的全部负荷。

     (5)低压配电系统:在变压器容量配置上考虑变压器负载100%冗余热备份,有条件时考虑同时设置UPS工艺专用变压器。同时考虑预留低压系统未来扩容的可能性。

     (6)防雷、接地系统:防雷过电压保护的设置:在变配电室低压母线上装设一级电涌保护器(SPD),UPS输入配电柜、UPS输出总柜、机房空调配电总柜装二级电涌保护器,PDU内装三级电涌保护器,所有其它与室外有关的配电设备和线路均装设一级电涌保护器。计算机系统接地宜采用综合接地方式,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)、直流逻辑地及防雷接地端子。

     (7)智能化专业:综合布线系统(电话、计算机)(不涉及网络设备)、视频安防监控系统、出入口控制系统、环境设备集中监控系统、火灾自动报警及消防联动控制系统。所有智能化系统均应考虑未来发展扩容的可能性。

三、IDC机房的暖通空调专业设计

1、室内温、湿度参数的选用,参见《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)表3.1.2-1~2;如下表:

表3.1.2-1 开机时电子计算机机房的温、湿度

级别

A级

B级

项目

夏季

冬季

全年

温度

23±2℃

20+2℃

18-28℃

相对湿度

45%—65%

40%-70%

温度变化率

<5℃/h并不得结露

<10℃/h并不得结露

停机时电子计算机机房内的温、湿度,应符合表3.1.2-2的规定

表3.1.2-2 停机时电子计算机机房的温、湿度 

项目

A级

B级

温度

5-35℃

5-35℃

相对湿度

40%-70%

20%-80%

温度变化率

<5℃/h并不得结露

<5℃/h并不得结露

    2、新风负荷:按照《电子机算机机房设计规范》(GB50174-93)中第5.4.7条的要求确定新风量:室内总送风量的5%;按工作人员每人40m3/h;维持室内正压所需风量,机房与走廊间4.9Pa,机房与室外9.8Pa。以上述3个值中的最大值作为新风量。

3、洁净度:根据《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)3.1.5条的规定:主机房内的空气含尘浓度,在静态条件下测试,每升空气中大于或等于0.5μm的尘粒数,应少于18000粒。按照我国相关的洁净标准,10万级洁净室上述条件下对尘粒数要求为小于3500粒,100万级洁净室上述条件下对尘粒数要求为小于35000粒。

4、数据中心工艺性空调一般应考虑独立划分末端装置及管路系统。

5、工艺性空调系统采用集中冷源时,如系统开始运行后存在分阶段增容的可能性,则在主管路上应考虑不停机泄水情况下增容施工的措施。

6、采用集中冷源作为工艺性空调冷源时,在数据机房内,冷冻水管道建议采用环状管网,且应根据系统冗余能力设分段阀门便于检修及增容。

7、 当工艺性空调系统冷源采用集中冷源且管网投入运行后,除原设计已考虑且预留的集中冷源、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方式。

8、系统的冗余:根据《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)的规定:空调制冷设备的制冷能力,应留有15%-20%的余量。当计算机系统长期连续运行时,空调系统应有备用装置。《电信专用房屋设计规范》(YD5003-94)的规定:空调设备数量应按计算确定,并按每4-5台增加1台备用。在实际工程中可根据冷源、末端装置的具体情况采用不少于N+1的设备备用方式。

9、工艺设备布置应明确划分冷热通道,以保障送风气流直接送至冷通道。

10、数据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。

11、对于下送风方式一般采用架空地板作为送风静压箱,架空地板的高度应根据负荷密度、机房面积综合确定。

12、地板送风口数量应保障每个服务器机架均能有足够的冷却风量,送风口位置宜设在服务器机架进风处。地板送风口风速宜在1.5~3.0m/s间。

13、根据机房室内状态点及热湿负荷,可由湿空气焓湿图确定送风状态点。进而得出空调机组供冷量、再热量、加湿量及送风量。按相关规定,送风温差宜控制在6~10℃。

14、机房空调机组根据冷源及冷却方式一般可分为风冷、水冷、双冷源机组等。一般采用大风量小焓差设计,根据需要配用电加湿器及电加热器。

15、应按照相应的消防规范考虑工艺机房的防排烟系统及事故通风系统。

16、当采用气体灭火系统时,应在进出工艺机房的风管上设置当气体消防动作前能够自动关闭的隔断风阀。

17、采用气体灭火系统的工艺机房,在其外墙或适当的隔墙处应设置防止围护结构因气体释放导致超压破坏的泄压装置。

四、IDC机房的给排水专业设计

1、应确保机房空调供水安全,尤其空调冷却塔的补水安全。应根据市政供水情况,确定是否要考虑空调冷却塔备用补水量,以便在市政供水出现故障的情况下供冷却塔补水用。机房应考虑防水措施,与电气机房无关的水管应避免穿越电气机房。

2、在消防灭火设计中,应坚持以“以人为本,防消结合”的原则。结合经济、功能和环保要求,参照相应规范合理选择灭火系统。如采用超出规范的系统时,须经过充分的论证。

机房标准

·《电子信息系统机房施工及验收规范》GB50462-2008

·《电子信息系统机房设计规范》GB 50174-2008

·通信用模块化不间断电源UPS规范YD/T1095-2008

·《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-98)

·《洁净气体灭火系统设计规范》(NFPA-2001)

·气体灭火系统设计规范

·基站防雷与接地技术规范QB-W-011-2007

·中华人民共和国通信行业防雷接地标准与移动通信及网络系统的防雷

·综合布线常用标准

·《数据中心电信基础设施标准》-- TIA-942标准

·以太网技术的局域网系统验收测评规范

·《中国电信数据中心机房电源、空调环境设计规范(暂行)》

·欧盟交流UPS的能效及质量行为法则

·中华人民共和国节约能源法

·《防雷装置设计审核和竣工验收规定》

·《电子计算机机房设计规范》GB50174-93防雷防静电篇

·信息网络机房建设遵循的原则及其应注意的问题

·机房标识规范简析

·制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范

·GB 50312-2007 综合布线工程验收规范

·开关电源测试规范说明

·EIA/TIA 568国际综合布线标准

·配电系统防雷规范

·网络中的防雷规范

·北京市建设工程施工现场消防安全管理办法

·《高层建筑防火排烟设计规范》

·《数据中心机房的系统设计方法》(试行)

·《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007

·移动通信基站防雷与接地设计规范YD5068-98

·SDE气体灭火系统设计、施工、验收规范

·《泡沫灭火系统施工及验收规范 》GB 50281-98

·《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-98

·《数据中心电信基础设施标准》TIA-942

·《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2002

·《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003

·《公共建筑节能设计标准》 GB50189-2005

·《建筑装饰装修工程质量验收规范》 GB50210—2001

·《民用建筑热工设计规范》 GB 50176-93

·《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002

·《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001

·《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222-1995

·《火灾自动报警系统施工及验收规范》附表(GB50166-92)

·低压配电设计规范GB 50054-95

·计算机机房用活动地板技术条件 GB6650-86

·供配电系统设计规范GB50052-95

·建筑照明设计标准GB50034-2004

·《计算站场地技术条件》GB2887

·各国电压一览表

·《高层民用建筑防火设计规范》(2005版)(GB50045-1995)

·《气体灭火系统设计规范》(GB 50370-2005)

·《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA T670

·《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004

·《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-2008

·《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006

·《气体灭火系统施工及验收规范》(GB50263-2007)

·七氟丙烷(HFC-227ea)洁净气体灭火系统设计规范

·《消防技术标准规范汇编》

·《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

·《计算机机房防雷设计规范》GB50174-93

·《计算机信息系统防雷保安器》(GA173-2002)

·《雷电电磁脉冲的防护》IEC61312

·《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

·《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94

·民用闭路监视电视系统工程技术规范 (GB50198-94)

·防盗报警控制器通用技术条件(GB12663-2001)

·《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001

·《入侵报警系统技术要求》GA/T368-2001

·《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000

·《彩色电视图像质量主观评价方法》(GB/T7401-87)

·《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)

·《电子计算机场地通用规范》(GB/T2887-2000)

·《计算站场地安全要求》(GB9361-88)

·《工业企业通信接地设计规范》(GBJ79-85)




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