数据中心机房建设浅议

日期:2013-11-14点击次数:5043

1.1 数据机房建设系统概述

       计算机机房(又称数据机房)工程是集建筑装修、电气、环境、监控、消防和网络等多个技术于一体专业综合型工程,其建设时需要丰富的专业工程实施和管理经验,因为,机房设计与施工的优劣直接关系到机房内计算机网络系统是否能稳定可靠地运行,是否能保证各类信息通讯及数据传输的畅通无阻。
       由于机房的环境必须满足计算机等各种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、安保监控、电源质量、防雷和接地等的要求,所以,一个高性能的现代化计算机机房,应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩充性的机房。

1.2 机房建设系统目标

       为计算机设备和网络设备提供安全稳定可靠的运行环境;
       建立监控系统,实现机房智能化管理;
       模块化设计,分期建设原则,避免系统扩容时重复投资;
       满足实用性和经济合理性;
       达到国家《电子信息系统机房设计规范》标准。

1.3 机房建设系统设计原则

       按《电子信息系统机房设计规范》标准,以及现代计算机机房其实用性和先进性、安全可靠性、灵活性与可扩展性、标准化、模块化、经济性/投资保护和可管理性的设计原则。
       设计原则着重于数据中心的基础设施这一方面,确保所有IT 设备的运行环境受到外界环境的影响降低到最小限度。在技术方面不考虑机房的零时性,设计重点是,无论出现外界环境断水、断电,还是发生一般性自然灾害,以及任何未知的突发事件,数据中心都能够确保正常运行。为了保证数据中心建设的目标,必须要求数据中心物理基础设施具备高可用性、实用性和先进性、安全可靠性、灵活性和可扩充性、经济性和投资保护、可管理性、节能环保以便适应现在和未来的发展需要。

        1.3.1.高可用性

       高可用性意味着数据中心稳定运行时间能够达到最高水平。最高设计标准是使数据中心的运行时间达到99.999993%。可用性(A)=MTBF/(MTTR+MTBF),提高可用性(A)的最有效的办法就是降低MTTR(平均维修时间)。

        1.3.2.实用性和先进性

       使用先进技术的基础上来确保其实用性。尽可能采用最先进的技术、设备和材料,以适应高速的数据传输和设备的高可用性的需要,使整个系统在一段时期内保持技术的先进性,并具有良好的发展潜力,以适应企业未来业务的发展和技术升级的需要。

       1.3.3.安全可靠性

       数据中各系统必须具有高可靠性,决不能出现单点故障。要对数据中心机房的布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上,采用相关的软件技术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控与安全保密等技术措施提高机房的安全可靠性。

       1.3.4.灵活性与可扩展性

       数据中心必须具有良好的灵活性与可扩展性,能够根据数据中心业务不断深入发展的需要,扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力,提供技术升级、设备更新的灵活性。模块化的设计能够很好的满足灵活性及可扩展性的要求,在数据中心总体设计中必须着重加以考虑及优化。在数据中心机房系统结构设计,基于国际标准和国家颁布的有关标准,包括各种建筑、机房设计标准,电力电气保障标准以及计算机局域网、广域网标准,坚持统一规范的原则,从而为未来的业务发展,设备增容奠定基础。

       1.3.5.可管理性

       为了适应数据中心的要求,必须建立一套全面、完善的机房管理和监控系统,所选用的设备应具有智能化,可管理的功能,同时采用先进的管理监控系统设备及软件,实现先进的集中管理监控,实时监控、监测整个机房的运行状况,实时灯光、语音报警,实时事件记录,这样可以迅速确定故障,提高的运行性能、可靠性,简化机房管理人员的维护工作,从而为数据中心机房安全、可靠的运行提供最有力的保障。

       1.3.6.节能环保、效率优先

       在许多数据中心设计建设项目中,经常出现客户对未来系统应用配置不确定而导致的容量配置偏差。在数据中心设计建设项目中把对系统容量的规划放在整个方法论的首要地位,准确的系统规划、平面布局、运维流程界定是各系统科学设计的前提基础,同时也避免了由于系统容量设计过高而造成的资源浪费,或由于系统容量设计过低而导致的日后系统二次扩容对系统整体运行安全的风险。
       高性能计算与高密度设备的发展是IT 设备发展的必然趋势。数据中心设计建设项目,在机房区内部单独设置了高用电容量机柜区域,以满足未来高密度设备的发展需求。除了系统布局外,相关的配套系统(如配电开关、线缆等)都会进行相应的设计以保证系统设计的完整与匹配。
       我们对地板下高度、空调送风距离、空调冷量设计、回风设计、机柜设计等进行全方位考虑,保证总体冷量足够的前提下优化功能平面,并通过热成像图的辅助工具对各高热量点进行设计模拟,以确保在设备进入机房之前已经对未来的设备散热有了充分的了解与准备。

1.4 机房建设范围

       1、机房装饰装修工程
       2、机房空调与新风系统
       3、机房供配电系统
       4、机房综合布线系统
       5、机房消防报警灭火系统
       6、机房防雷与接地系统
       7、机房环境及动力设备监控系统
       8、机房系统屏蔽工程
       9、给水谁排水系统工程

       1.4.1.机房装饰装修工程

       机房楼宇建筑是整个机房的基础,起着功能区划分的作用。根据客户的需求和设备特点,机房区域可分隔为主机房区域和辅助工作间区域,主机房放置机架、服务器等设备并预留空间;辅助工作间包括光纤室、电源室、控制室、空调室、操作间等。
       数据中心机房装修还需要铺抗静电地板、安装微孔回风吊顶,确保机房气密性好、不起尘、消防、防静电、保温等,为工作人员提供良好的工作条件,为机房设备提供安全运行环境和维护保障功能。
       机房高度:正常要求为装修后净空高度(指活动地板面至天花顶棚高度)为2.8米~3.2米左右较为理想
       机房装修工程包括:天花吊顶; 墙面装修; 地面处理;抗静电地板铺设;隔断、门装修;防火、隔音、保温层;防潮、防水、地网等。

       1.4.2.机房空调与新风系统

       空调新风系统,是运行环境的保障。高可靠的机房设备运行环境,包括温度、湿度、洁净度,是计算机系统安全运行的保障。数据中心机房里高密度存放着大量网络和计算机设备,不仅产生大量的热量,而且对环境中的灰尘数量和大小都有很高的要求,这就对空调系统提出了更高的要求,需要选用机房专用的精密空调,来保证设备的可靠运行。机房密闭后仅有空调是不够的,还必须补充新风,形成内部循环。此外,还必须控制整个机房里尘埃的数量,对新风进行过滤,使之达到一定的净化要求。

       1.4.3.机房供配电系统

       计算机机房的供配电系统一般由三部分组成,即计算机设备供配系统,机房辅助设备供配电系统和备用供电系统。
       对于计算机中心机房,为保证计算机及其他设备连续运行,保证备份数据安全,充分发挥UPS的作用,对市电电源供应采用三路高压一级供电,用两路备用一路。为确保三路供电,最好在三路高压电源之间增加联络,以尽量减少停电时间。在低压侧做负荷分配时,根据项目实际情况考虑UPS电源和旁路电源与其它动力设备不使用同一低压配电柜。
       机房供配电系统工程包括三路高压供电,供配电柜, UPS、照明、柴油发电机等

      1.4.4.机房综合布线系统

       综合布线系统是一种集成化通用传输系统,在机房、楼宇和园区范围内,利用双绞线或光缆来传送信息,可以连接电话,计算机,会议电视和监视电视等设备的结构化信息传输系统。
       敷设原则是铜芯线总长度(单位:芯线对公里)最短,而且单根长度小于100米。

      1.4.5.机房消防报警灭火系统

       消防自动报警灭火系统,是整体机房安全运行的盾牌。火警探测,要具有温感、烟感探测器、红外探头,机房灭火大多采用气体灭火。这就要求在整体机房的设计和施工中,必须规划建设钢瓶间、消防控制间和一些管道,从而达到全方位报警、分区灭火,最大限度地提高对火灾的防范能力。
       气体灭火系统适用于扑救电气火灾、可燃液体火灾和固体表面火灾。机房消防工程包括火灾自动报警系统,气体灭火系统和消防管道。
       消防自动报警及控制系统包括智能火灾报警控制主机,用于集中报警控制; 外围报警控制包括光电感烟探测器、感温探测器、组合控制器和气瓶等。

      1.4.6. 机房防雷与接地系统

        机房内设备防雷主要需要进行直接雷击引起的电阻耦合方式(地电位反击)的防护、以及附近高层建筑落雷时造成的电感性、电容性耦合干扰的防护。
 机房雷电分为直击雷和感应雷。对直击雷的防护主要由建筑物所装的避雷针完成;机房的防雷(包括机房电源系统和弱电信息系统防雷)工作主要是防感应雷引起的雷电浪涌和其他原因引起的过电压。
       接地,是利用大地为正常运行、发生故障及遭受雷击等情况下的电气设备等提供对地释放电流构成回路的需要,从而保证电气设备和人身的安全。
       机房接地一般有四种方式,分别是:交流工作地、安全保护地、直流工作地和防雷保护地。

        1.4.7.机房环境及动力设备监控系统

       机房环境及动力设备监控系统,是对机房设备的运行状态进行监控。整体机房监控要求以最少的维护人员,运用最优化的运营维护手段,来实时监控机房中每一个设备所处的物理环境。如配电系统配电盘的开关状态;供电系统的发电机、电压、电流、频率、UPS电源、防雷器;空调系统的空调机组;机房的温度、湿度、洁净度等环境参数;消防系统消防探头;门禁系统、安保系统的监视图像和测漏系统等,要对整个机房进行无死角的全方位、实时监控并记录历史数据,实现对机房遥测、遥信、遥控、遥调的管理功能,为机房高效的管理和安全运营提供有力的保证。
       机房环境及动力设备监控工程包括:动力环境监控,网络监控,闭路监控,保安门禁等。

      1.4.8.机房系统屏蔽工程

       计算机机房的电磁屏蔽工程是将机房内的电磁辐射限制于一个特定区域的范围内,或者是防止辐射能进入机房一个特定的区域内。主要是防止各种电磁干扰对机房设备和信号的损伤,常见的有两种屏蔽类型:金属网状屏蔽和金属板式屏蔽。
       计算机机房电磁屏蔽工程是一项复杂、慎重的建设项目,对计算机的信息保密要求不同和对计算机安全等级的不同,对机房电磁屏蔽的要求也不一样。

       1.4.9.给水排水系统工程

       机房水的来源主要有:机房顶棚屋面漏水;机房地面由于上下水管道堵塞造成漏水;精密空调供水管,排水管损坏漏水;空调系统保温不好形成冷凝水。机房水患影响机房设备的正常运行甚至造成机房运行瘫痪。因此,机房漏水检测是机房建设和日常运行管理的重要内容之一。除施工注意排水管网敷设外,还应设有挡水坝和安装漏水检测系统。

1.5 机房系统建设设计依据

国家相关标准

《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)
《电子计算机场地通用规范》(GB/T-2887-2000)
《计算机房用活动地板技术条件》(GB 6650-86)
《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)(2005版)
《建筑内部装修设计防火规范》(GB 50222-95)
《电子信息系统机房验收规范》(GB 50462-2008)
《民用建筑电气设计规范》(JG16-2008)
《供配电系统设计规范》(GB 50052-95)
《低压配电设计规范》(GB 50054-95)
《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)
《通用用电设备设计规范》(GB 50055-93)
《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)(2000版)
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)
《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)
《通风与空调工程施工及验收规范》(GB 50243-2002)
《智能建筑设计标准》(GB/T 50314-2006)
《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004)
《综合布线系统工程设计规范》(GB 50311-2007)
《综合布线系统工程验收规范》(GB 50312-2007)
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB 50198-94)
《大楼通信综合布线系统》(YD/T926.1)
《防盗报警控制器通用技术条件》
《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-98)
《火灾自动报警系统施工及验收规范》(GB50166-2007)
《气体灭火系统设计规范》(GB 50370-2005)
《气体灭火系统施工及验收规范》(GB 50263-2007)





系统集成部       冯少凌

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