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“下一代数据中心”机房建设规划

【导读】对企业数据中心机房的要求日益提升，如何实现安全、绿色、智能、节能？本文对数据中心机房级别规划、选址规划、区域规划，以及装饰工程、空气调节、供配电、综合布线及IT设备规划分别进行了分析探讨。

一、前言
在当前“数字中国、智慧中国”浪潮的推动下，全国各地智慧城市建设正如火如荼发展，云计算、大数据、互联网+、5G、物联网和人工智能等新生产要素已应用到各行各业，实现了加快企业生产管理改革、办公经营效率提升，作为企业新基建的底座，“下一代数据中心”机房的建设便是其中重要的一环，如何建立一个安全、绿色、智能、节能的数据中心机房，请看下文。

二、数据中心机房规划
由于数据中心机房涉及内容太多，本文仅从机房选址、机房装饰、空气调节、供配电、综合布线和IT设备规划几个方面进行分析讨论。
企业下一代数据中心建设的趋势是模块化，模块化集成了供配电、制冷、机柜、综合布线、动环监控等功能单元的独立运行单元，具有稳定性高、快速部署、分期建设、动态调整和水平扩展等优点。
企业级下一代数据中心机房设计必须符合国家相关机房工程标准，按精密机房的要求进行建设，对电磁干扰、静电危害等进行隔离、消除；同时应保证企业开展各项业务的需要，以实用、简洁、美观为原则，机房布局要美观大方。主设备机房机柜布局要合理，以便于监控和操作为原则。
1.  数据中心机房级别规划
作为企业下一代数据中心机房，规划时首先要考虑按照什么等级进行建设。按照国标最新《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2017)，数据中心可根据使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性划分为A、B、C三级，企业根据其中重要性级别进行建设。
A级为容错型：在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。A级是最高级别，主要是指涉及国计民生的机房设计。其电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失或公共场所秩序严重混乱。像国家气象台；国家级信息中心；大中城市的机场；银行总行等属A级机房。
B级为冗余型：在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。B级定义为电子信息系统运行中断将造成一定的社会秩序混乱和一定的经济损失的机房。三甲医院数据中心机房；城市电力调度中心、交通（铁路、公路、水运）指挥调度中心机房；
C级为基本型：在场地设备正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断。A级或B级范围之外的电子信息系统机房都称为C级，如全国区域性企业数据中心机房。
2.  数据中心机房选址规划
对于企业级下一代数据中心选址，建议应从以下角度考虑：
电力供给应充足可靠，通信应快速畅通，交通应便捷；
远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或存储腐蚀性、易燃、易爆物品的场所；
数据中心不宜建设在公共车库正上方；
数据中心不宜建设在小区内或商业区内。
3. 数据中心机房区域规划
数据中心机房：集中放置电子信息设备提供运行环境的建筑场所，可以是一栋或几栋建筑物，也可以是一栋建筑物的一部分，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区。
主机房：包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。
辅助区：包括进线间、测试机房、控制中心、消防和安防控制中心、备件室、维修室等区域。
支持区：包括为主机房和辅助机房提供动力支持和安全保障区域，包括变配电室、柴油发电机、电池室、空调机房、动力站房、不间断电源系统房、消防设施房。
行政管理区：包括办公室、门厅、值班室、更衣室和用户工作室等区域。
主机房的使用面积应根据电子设备的数量、外形尺寸进行确定，并预留未来发展的使用面积。
数据中心规模，按标准机架数量，可以分为中小型、大型和特大型。

4.  数据中心机房装饰工程规划
进行企业下一代数据中心机房装饰，应从以下角度考虑：
1）、室内装修设计选用材料燃烧性能应符合国家标准《建筑内部装饰设计防火规范》GB50222有关规定。
2）、机房吊顶板表面应平整，不得起尘、变色和腐蚀；其边缘应整齐、无翘曲；封边处理后不得脱胶，填充顶棚的保温、隔音材料应平整，干燥，并作包缝处理。
3）、在施工时应保证现场、 材料和设备的清洁。隐蔽工程 （如地板下、 吊顶上、 假墙、夹层内）在封口前必须先进行除尘，清洁处理、并由有关专业人员验收，暗处表层应能保持长期不起尘、起皮和龟裂。
4）、主机房所有管线穿墙处的裁口必须作防尘处理，对缝隙必须用密封材料填堵。
5）、主机房地面设计应满足以下使用功能要求：
· 主机房用活动地板应符合国标 GB6650-86《计算机房用活动地板技术条件》
· 当主机房活动地板下的空间只作为电缆布线使用时，地板高度不宜小于250mm;
· 当主机房活动地板下的空间既作为线缆布线，又作为空调静压箱时，地板高度不宜小于500mm。地面应该采取保温、防潮措施。
6）、电线管采用 JDG 套接紧定式电线管，电源线采用阻燃线。
7）、主机房大门采用防火门。
5.  数据中心机房空气调节规划
数据中心温度控制，是保障稳定运行至关重要的环节。近几年，国内一线城市对数据中心PUE新规定，Power Usage Effectiveness 电源使用效率。
PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，PUE是一个比值，基准是2，越接近1表面能效水平越好，表示一个数据中心的绿色化程度越高。
在数据中心空调设计应采用节能措施，可考虑采用水冷冷水机组空调系统。
气流组织：主机房空调系统的气流组织应根据电子信息设备本身的冷却方式、设备布置方式、设备散热量、室内风速、防尘和建筑条件综合确定。对于单台机柜发热量大于4kW数据中心机房，宜采用活动地板下送风，并采取冷热通道隔离措施。
新风采用独立的新风系统，送入机房的新风应符合下列要求：
1）、新风应是新鲜洁净的空气，
2）、新风机采用变频式，应具有高效过滤作用。
3）、新风机安装过程中，应防止损坏过滤材料，并保持完好与清洁。
机房温度指标：

机房湿度指标：

空调给排水：
（1）、机房内的给排水管道安装必须不渗、不漏，暗敷的管道宜用焊接连接。
（2）、机房内应安装有漏水报警装置。
（3）、空调用水应安装软化和过滤处理装置。
（4）、穿过机房内的给排水管道在穿越处应设套管，套管内的管道不得有接头，管子和套管间应采用非燃、不起尘的材料密封。
（5）、机房内的冷热管道的保温应采用难燃材料。
（6）、空调器的冷凝水排水管道应设有存水弯，其高度应符合设计或设备技术要求，并使排水管有足够的坡度。
（7）、空调、新风系统与消防系统实行联动，具有失火停风的功能。
6. 数据中心机房供配电规划
数据中心机房的建设必须要建立一个可靠的、综合性强的供电系统，在这个系统中不仅要解决计算机设备的用电问题，同时还要解决发生重大供电事故时的应急用电问题等。为了保证机房服务器、存储、网络设备的可靠运行，需安装UPS电源设备，以保证机房内设备的安全、可靠、不间断工作。
UPS系统是连接在输入电源和负载之间，为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备，在市电掉电后，UPS设备依靠配置的电池可继续给负载提供一段时间的供电。
主机房供电系统分为两部分：UPS不间断电源系统和市电系统。
UPS不间断电源配电系统由市电供电电源经UPS稳频、稳压、调整电压波形后为机房服务器、存储、网络设备、集中监控、门禁安防等系统设备供电，同时也为UPS后备电池充电；当遇到市电供电线路断电时，UPS后备电池立即放电，经UPS逆变后给计算机设备不间断供电。每台机柜设备均为双回路供电模式。
（1）、供电电源应满足下列要求：
频率：50HZ；电压：交流 380V／220V；相数：三相五线制/单相三线制；供电系统接地方式：TN-S；电源分配：负荷分配均衡。
（2）、机房的低压配电室为机房提供 2 路电源至机房进行ATS自动切换。供配电采用市电低压控制开关柜。
（3）、UPS 配电区域，应进行加固处理， UPS主机及电池柜均布置于承重钢梁上.
（4）、UPS 输出低压控制的数量视机房内UPS输出插座和接线盒数量确定，并应留有扩充余量。
对于定义A级数据中心机房应双路供电，并应设置备用电源，备用电源可采用独立的柴油发电机组，当正常电源发生故障时，备用电源能承担数据中心机房正常运行所需用的负荷。数据中心机房内采用不间断电源系统供电的空调和服务器等电子设备不应由同一组不间断电源系统供电。
7.    数据中心机房综合布线及IT设备规划
（1）、数据中心机房综合布线规划
· 作为企业下一代数据中心，其机房综合布线应考虑前瞻性。
· 数据中心网络规划应包括设备互联网络、前端业务网络、后端网络和运维管理网络多个平面，
· 对于数据中心核心网络设备、汇聚设备、接入设备等应考虑采用容错系统，并具有可扩展性。
· 承担数据业务的主干和水平子系统，应该采用OM3、OM4多模光缆、单模光缆或6A类以上对绞电缆，并采取冗余配置。
· 对于核心设备，可考虑采用40G、100G光模块等网络技术，以适应未来大数据中心业务发展，促进计算、存储和传输数据性能的进一步上升。
· 对于数据中心综合布线桥架应考虑强电、弱电桥架分离。
· 对于机柜布线应考虑强弱电分离，网线、光纤线分离。
（2）、数据中心机房IT设备资源规划
当前我们很多客户是不是都会遇到以下瓶颈：
· 资源投入很大，但利用率却很低
· 设备和系统管理难度越来越大
· 业务系统和数据烟囱已经形成
· 新业务上线要求越来越高
· 能耗消耗居高不下
· 业务平滑迁移难以实现
那么企业数据中心到底如何建设规划？
随着云计算、大数据、互联网+、5G、物联网和人工智能技术快速发展，作为企业下一代数据中心不仅仅是提供设备运行物理环境，而是以IT资源为基础的应用服务。企业下一代数据中心可以从以下四层架构进行规划：
· 机房设施层：供配电、空气调节、消防防雷、安防监控、统一可视化运维等
· Iaas层：服务器、存储、网络、安全设备等
· Pass层：并行计算、分布式数据库服务、缓存服务、云服务等
· Saas层：网站应用、监控应用、大数据应用、其他应用等 

数据中心机房IT设备资源选型，可从以下技术路线考虑：
1、 软件定义数据中心SDDC：计算资源池、存储资源池、网络资源池、安全资源池，选择技术成熟、售后有保障的私有云厂商。
2、 服务器设备规划：推荐采用技术成熟X86架构服务器
3、 存储设备规划：推荐采用分布式存储，对于高性能、高并发、大数据量处理能力，可以采用绿色节能SSD、NVMe存储产品。
4、 网络安全设备规划：
· 可用性设计：核心、接入设备均采用双机虚拟化，消除单点故障，提升性能，简化管理
· 高性能设计：采用高性能数据中心级设备，实现无阻塞转发，业务网络支持万兆下行，40G/100G上行;
· 功能性设计：设备应支持丰富的数据中心特性，如横向/纵向虚拟化、SDN、VXLAN等。
· 扩展性设计：采用Overlay技术构建大二层网络，满足虚拟机灵活迁移、业务灵活部署、安全策略动态跟随的要求，网络弹性可扩展。
· 自动化设计：可视化规划编排，设备接入后可实现配置自动化下发，拓扑自动化发现，简化运维，提升效率。
· 可靠性设计：关键节点具备设备级和链路级的多重可靠性保护，冗余链路。
· 安全性设计：通过各种设备与技术手段，从多维度实现2-7层防护；同时面向云环境构建安全资源池，实现南北向、东西向安全防护，安全资源可按需调度。
· 管理性设计：业务数据和管理数据分离，建设专用的管理网络。

三、数据中心机房规划总结
企业下一代数据中心机房建设规划总结：
1、 构建安全、绿色、智能、节能的数据中心机房。
2、 能结合业务发展规划，可以实现快速部署业务IT资源环境和应用，按需服务。
3、 能实现业务资源灵活迁移，业务部署与物理位置无关
4、 能实现大规划部署、易于扩展。
5、 网络、存储、安全等与云平台深度融合。
-全文完-