數據中心機房建設工程基本知識

01 數據中心定義

為集中放置的電子信息設備提供運行環(huán)境的建筑場(chǎng)所，可以使一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區、支持區和行政管理區。

主機房：包括服務(wù)器機房、網(wǎng)絡(luò )機房、存儲機房等功能區域；

輔助區：包括進(jìn)線(xiàn)間、測試機房、總控中心、消防和安防控制室、拆包區、備件室、打印室、維修室等區域；

支持區：包括變配電室、柴油發(fā)電機房、電池室、空調機房、動(dòng)力站房、不間斷電源系統用房、消防設施用房等；行政管理區：包括辦公室、門(mén)廳、值班室、盥洗室、更衣間和用戶(hù)工作室等。

02 數據中心建設級別

GB50174分為A、B、C三級，A級最高；

TIA-942《數據中心通信基礎設施標準》分為T(mén)1、T2、T3、T4四級，T4最高；級別越高安全性越高，在同樣規模的IT使用量下，前期的投資會(huì )越大。

T1數據中心基礎設施：最基本的數據中心

“T1”的數據中心是基本型的數據中心配置，有計劃和無(wú)計劃的運營(yíng)中斷都會(huì )影響它的正常運行。數據中心機房配有供配電系統和空調制冷系統，但是它可以或不一定有架高的活動(dòng)地板、UPS或者發(fā)電機設備。如果系統配置了UPS或者發(fā)電機，但這些設備是單個(gè)模塊的系統并且有很多單路徑故障點(diǎn)?；谝粋€(gè)年度內進(jìn)行預防性檢修和維護的需要，機房?jì)鹊倪@些基礎設施需要完全關(guān)閉停運。當發(fā)生機房?jì)鹊脑O備故障、操作錯誤以及外部因素或自然原因等緊急情況時(shí)，將引起數據中心運營(yíng)的中斷。T1機房基礎設施沒(méi)有榮譽(yù)的組成部分，可提供99.671%的可用性。

T2數據中心基礎設施：部件冗余

“T2”的數據中心與“T1”的主要區別是基礎設施系統中的關(guān)鍵設備采用了部件冗余配置（N+1）。機房?jì)扔屑芨叩幕顒?dòng)地板、UPS和發(fā)電機，但仍然是單模塊系統。關(guān)鍵的供電線(xiàn)路的維修和場(chǎng)地內其他基礎設施的維修維護都需要關(guān)閉中斷。T2的供配電系統和冷卻分配雖然仍是單通路組成，但由于關(guān)鍵設備是冗余配置，所以可提供99.741%的可用性。

T3數據中心基礎設施：可在線(xiàn)維修

“T3”數據中心的功能考慮到了任何有計劃的機房基礎設施活動(dòng)安排，而不應使IT設備硬件系統運行中斷。有計劃的活動(dòng)安排包括預防性和程序性的維護修理、零部件更換、新設備的增加（擴容）或調整部件的容量、部件和系統的測試等。對使用冷凍水系統的大型機房來(lái)說(shuō)，這表示要配置兩套獨立的管路，在進(jìn)行維修或者在一條管路上測試時(shí)，另一條管路要保證有足夠的容量維持系統正常運行。無(wú)計劃的活動(dòng)，例如基礎設施的零部件發(fā)生故障，仍然會(huì )造成數據中心的運行中斷。T3由多條有效地電力和冷卻分配路徑組成，通常只一條路徑正常運行，有多余的備用組成部分，所以可在系統正常運行的情況下進(jìn)行有計劃的工作安排，具有可在線(xiàn)維修功能。系統的可用性可達到99.982%。

T4數據中心基礎設施：故障容錯

“T4”數據中心基礎設施最重要的功能是具備故障容錯功能，對于機房有計劃的活動(dòng)安排，包括預防性和程序性的維護修理、零部件更換、新設備的增加（擴容）或調整部件的容量、部件和系統的測試和意外的事件，都要保證系統關(guān)鍵負荷不中斷運行。在系統結構上需要同時(shí)又兩路在線(xiàn)運行，供電系統應該是兩個(gè)獨立的N+1UPS系統冗余。關(guān)鍵負載的最大負荷不應超過(guò)每一個(gè)系統的最大輸出容量90%?！癟4”要求全部IT設備硬件有故障容錯的雙電源輸入。嚴格的故障容錯能力使數據中心具有維持意外故障發(fā)生或者運行錯誤時(shí)，不發(fā)生運行中斷的能力。T4由多條有效的電力和冷卻分配路徑組成，并且具有故障容錯功能，可提供99.995%的可用性。

03 數據中心配電系統

配電系統分為動(dòng)力系統及UPS系統，前端總輸入配置柴油發(fā)電機。配電系統是保證數據中心不間斷運行，支撐數據中心運行的核心系統。UPS系統包括：UPS、電池、精密配電柜（列頭柜）、工業(yè)連接器、PDU、STS靜態(tài)轉化開(kāi)關(guān)（重要的單電源設備）；動(dòng)力系統包括：ATS雙電源轉換開(kāi)關(guān)等；

04 數據中心空調系統

空調系統應保證數據中心的溫度、濕度、潔凈度、正壓等，是保證數據中心運行的重要系統。常見(jiàn)的是溫濕度獨立控制系統。

動(dòng)力：空調主機（冷機/熱泵、水泵、板換）、冷卻塔；新風(fēng)系統有過(guò)濾、降溫、去濕的功能，保證機房的正壓和潔凈度。（新風(fēng)機、防火閥）；排風(fēng)系統用于氣體滅火后的排風(fēng)，人工啟動(dòng)。集中設置排風(fēng)機的系統，支管處設置電動(dòng)密閉閥；末端設備有精密空調、加濕器等；給排水管道應采取防滲漏和防結露的措施；在房間內溫度不超限的情況下，空調系統允許中斷。

05 數據中心的氣流組織

機房空調送風(fēng)形式有上送風(fēng)和下送風(fēng)兩種

A、上送風(fēng)：

上送風(fēng)系統在機房頂部安裝散風(fēng)口，冷風(fēng)從出風(fēng)口排出對機房?jì)戎评?，這種送風(fēng)方式由于冷風(fēng)先與空氣混合，影響制冷效果，一般適合用在小型機房或是散熱量小的機房一般也采用將天花板以上作為靜壓箱來(lái)處理，當有的用戶(hù)需要接風(fēng)管是時(shí)候，我們希望風(fēng)管不宜過(guò)長(cháng)，應保證靜壓消耗小于75Pa，如確實(shí)需要較長(cháng)風(fēng)管，考慮采用增壓風(fēng)機系統來(lái)彌補；

B、下送風(fēng)：

下送風(fēng)在地板上開(kāi)孔，將地板下作為一個(gè)靜壓箱，在機架下方裝有出風(fēng)口，使經(jīng)過(guò)空氣調節的較低溫度氣體自下而上流過(guò)程控機架，將熱量帶走，精密空調冷風(fēng)向下排出，將冷風(fēng)送向機房?jì)仍O備達到制冷，從而保證設備在一個(gè)適宜的環(huán)境溫度下工作。

上送風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)：

1）上走線(xiàn)方式，機房?jì)葲](méi)設活動(dòng)地板，空調機組所需加濕給水管、凝結水排管均為明布置，一旦有漏水現象，能快速發(fā)現，及時(shí)排除，消除引起機房不安全的因素。

2）機房?jì)葲](méi)有活動(dòng)地板，不易積灰，即使房間有灰塵，清理打掃很方便，從而使空調機組的過(guò)濾網(wǎng)使用時(shí)間長(cháng)，減少維護管理的工作量。

3）機房設備若是分期分批、逐步安裝的，空調設備也是與設備同步分批安裝，上走線(xiàn)的機房有利于空調設備加濕給水管、凝結水排水管的擴容建設。

上送風(fēng)方式的缺點(diǎn)：

1）上送風(fēng)的空調送風(fēng)方式是由機房的上部送到設備，與熱空氣交換后，從機房的下部回到空調機組內。機房的送風(fēng)氣流組織與空氣流動(dòng)特性相矛盾，從而使得房間最下部溫度偏高，不利于設備的運行。

2）根據機房的大小，空調機組送風(fēng)距離的長(cháng)短，空調上送風(fēng)具體形式有所不同。需要送風(fēng)距離較短時(shí)，可以用消音送風(fēng)帽的風(fēng)口直接送到機房?jì)?，機房?jì)鹊臍饬鹘M織為上側送風(fēng)下側回風(fēng)方式。需要送風(fēng)距離較長(cháng)時(shí)，就需要在機房上部設送風(fēng)管道，通過(guò)空調送風(fēng)管、送風(fēng)口把空氣送到機房的所需部位，這樣，送風(fēng)管和送風(fēng)口就需要與設備的各類(lèi)走線(xiàn)架、照明燈具進(jìn)行協(xié)調，以免相互打架矛盾，給設計、施工帶來(lái)一定的工作量。

3）由于上送風(fēng)方式是直接將風(fēng)吹到機房?jì)然蚴怯盟惋L(fēng)管和送風(fēng)口送到機房，所需送風(fēng)機的機外余壓相對下送風(fēng)要高，再加上送風(fēng)沒(méi)有了活動(dòng)地板，送風(fēng)本身的風(fēng)聲也比下送風(fēng)要高，因此，同樣規格的空調機組，上送風(fēng)型比下送風(fēng)型噪聲要高些。

4）對于進(jìn)深較大的通信機房，為了空調送風(fēng)均勻，需要增加送風(fēng)管，機房上部因通信走線(xiàn)橋架、空調風(fēng)管、照明燈具等的布置，顯得比較雜亂，沒(méi)有下送風(fēng)方式機房整齊美觀(guān)。

下送風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)：

1）下送風(fēng)方式是將低溫空氣直接從底部送到設備內，吸收設備的熱量后，從機房頂部回到空調機組頂部?？照{風(fēng)流動(dòng)方向與空氣特性相一致，容易得到好的空調效果。

2）地板下的空間比風(fēng)管斷面的面積要大許多，這就形成了靜壓箱，因此下送風(fēng)方式送風(fēng)均勻，整個(gè)機房區域的溫差小。

3）因為送風(fēng)是在活動(dòng)地板內，從而使下風(fēng)的距離與上送風(fēng)方式在同等條件下，所需的送風(fēng)風(fēng)壓低，空調設備和送風(fēng)噪聲相對會(huì )低一些

4）單從空調專(zhuān)業(yè)的角度出發(fā)，下送風(fēng)方式不需送風(fēng)風(fēng)管和送風(fēng)口，對于設計施工來(lái)說(shuō)，相對簡(jiǎn)單方便，空調設備的擺放就可以靈活的進(jìn)行調整。由于下送風(fēng)將通信各類(lèi)管線(xiàn)，空調專(zhuān)業(yè)的管線(xiàn)均隱藏在活動(dòng)地板內，從而使得機房?jì)蕊@得整齊美觀(guān)。僅從空調專(zhuān)業(yè)投資來(lái)說(shuō)，相對上送風(fēng)而言投資會(huì )低一點(diǎn)。

下送風(fēng)方式的缺點(diǎn)：

1）因為活動(dòng)地板主要是給設備布置各類(lèi)通信管線(xiàn)用的，一些建設單位從減少消防保護區、降低氣體滅火系統投資方面考慮，活動(dòng)地板的凈高度不到500ｍｍ，一般在工程初期時(shí)設備少，管線(xiàn)少，且開(kāi)始管線(xiàn)的布置也是整齊有序，能保證有足夠的空間給空調送風(fēng)用，隨著(zhù)工程的不斷擴容，設備管線(xiàn)愈來(lái)愈多，加上后期的施工也是怎樣省事怎樣做，從而無(wú)法保證空調送風(fēng)所需的足夠面積，從而影響空調效果。

2）盡管機房密封性較好，但還是有灰塵進(jìn)入機房，活動(dòng)地板下面極易藏污納垢，而且清理很難，如果管理不善，會(huì )造成一些部位有灰塵集聚，空調下送風(fēng)會(huì )使灰塵隨風(fēng)進(jìn)入設備，增加設備故障。

3）下送風(fēng)空調方式的加濕給水管、凝結水排水管都布置在活動(dòng)地板內，出現問(wèn)題時(shí)不易發(fā)現，易造成安全隱患。