IDC 數(shù)據(jù)中心機(jī)房布局及動(dòng)力規(guī)劃

1、 IDC 數(shù)據(jù)中心布局與動(dòng)力規(guī)劃新一代IDC 機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)策建構(gòu)HA99.999%高可靠系統(tǒng)(High Availability ,HA)美國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)訂定 TIA-942標(biāo)準(zhǔn)(TelecommunicationsIndustry Association ,TIA)綠色網(wǎng)格組織(The Green Grid)訂定能源使用效PUE值(Power Usage Effectiveness ,PUE)美國綠建筑協(xié)會(huì) LEED認(rèn)證標(biāo)章(Leadership in Energy andEnvironmental Design , LEED)新一代IDC 機(jī)房電規(guī)劃預(yù)測(cè)使用需求壽命考慮未來使用容保新及可擴(kuò)展性

2、建置成本的評(píng)估預(yù)測(cè)使用需求壽命1015的可靠性考慮未來使用容，避免所需容估計(jì)足而導(dǎo)致將來被迫中斷電以增加容，倘估計(jì)過高則會(huì)導(dǎo)致額外的初始裝設(shè)成本以及高額的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用保新及可擴(kuò)展性，需要考慮系統(tǒng)的增設(shè)移動(dòng)時(shí)的并發(fā)情況及主系統(tǒng)設(shè)備空間的優(yōu)先確保建置成本往往營運(yùn)多以后才會(huì)回收，對(duì)于這類資本密集型業(yè)來說，評(píng)估在獲得收入之前承擔(dān)巨大的成本負(fù)荷是極其需要的Data Center消耗能源統(tǒng)計(jì)美國國家環(huán)境保護(hù)局(U.S. Environmental Protection Agency, EPA)未來IDC 機(jī)房使用容的推估建構(gòu) 99.999% 高可靠525,600分鐘分鐘/x 99.999% = 525,5

3、94可運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，相當(dāng)于每可運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，相當(dāng)于每可允許這可允許這些系統(tǒng)的總停機(jī)時(shí)間可超過5.26分鐘設(shè)計(jì)一個(gè)符合99.999%使用的高可靠系統(tǒng)通常會(huì)需要系統(tǒng)的每項(xiàng)功能都有備援設(shè)計(jì)，也就是允許單點(diǎn)的故障(Single Failure) 運(yùn)用樸結(jié)構(gòu)配置N、N+1、N+2、2N的系統(tǒng)7 x 24運(yùn)轉(zhuǎn)使用設(shè)備對(duì)應(yīng)，包含設(shè)備機(jī)器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，定期保養(yǎng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)使用設(shè)備對(duì)應(yīng)，包含設(shè)備機(jī)器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，定期保養(yǎng)時(shí)停停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(NON STOP)，采用信賴性高的機(jī)器，采用信賴性高的機(jī)器過去機(jī)房災(zāi)害發(fā)生事件網(wǎng)絡(luò)斷線2%人為錯(cuò)誤水災(zāi) 2%10%硬件錯(cuò)誤8% 服務(wù)停頓1%軟件錯(cuò)誤5%其他2%電中斷27%雨12%地震5% 火災(zāi)

4、6%臺(tái)風(fēng)6% 電線走火3%員工蓄意破壞3%水管破1%炸彈攻擊7%Source from : Contingency Planning Research, Inc 1999統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)：6000件電計(jì)劃 電系統(tǒng)架構(gòu)A.單一饋線( N )B.雙饋線( N+1 )C.雙饋線雙設(shè)備( 2N )市電設(shè)備市電A設(shè)備市電B市電A設(shè)備市電B設(shè)備電計(jì)劃 UPS系統(tǒng)架構(gòu)A.單機(jī)B. Hot standby (1+1) , (1+2)T.P.CT.P.CUPSPDUT.P.CUPS APDU AUPS CT.P.CUPS BPDU B電計(jì)劃 UPS系統(tǒng)架構(gòu)C.并聯(lián)Pair Redundancy ( 1+1 )T.P.

5、CUPS APDUT.P.CUPS B電計(jì)劃 UPS系統(tǒng)架構(gòu)D.多機(jī)并聯(lián)redundancy ( 2N+1 )T.P.CUPS AT.P.CUPS BPDUT.P.CUPS C電計(jì)劃 UPS系統(tǒng)架構(gòu)D. UPS群組互聯(lián)備源( 2 ( 2N+1 ) +1 )UPS Group I.Area I.UPS#3 UPS#2 UPS#1UPS Group II.UPS#6 UPS#5 UPS#4UPS Group III.UPS#9 UPS#8 UPS#7PDU#A1Area II.PDU#A1Area III.PDU#A1PDU#B1PDU#B1PDU#B1PDU#C1PDU#C1PDU#C1電計(jì)劃

6、PDU系統(tǒng)架構(gòu)A.單機(jī)B.靜態(tài)換開關(guān)(S.T.S)C.靜態(tài)換開關(guān)(S.T.S)UPSPDURACKUPS#AS.T.SPDUUPS#BPDU#AS.T.SRACKPDU#B電計(jì)劃 PDU系統(tǒng)架構(gòu)C.雙回系統(tǒng)( 2N )UPS#APDU#ARACKUPS#BPDU#B電計(jì)劃 緊急發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)A.供應(yīng)單饋線系統(tǒng)B.供應(yīng)雙饋線系統(tǒng)市電Switch發(fā)電機(jī)市電#A發(fā)電機(jī)Switch市電#B電計(jì)劃 典型UPS系統(tǒng)架構(gòu)電計(jì)劃典型UPS系統(tǒng)架構(gòu)必須設(shè)有 維護(hù)旁電源(Maintenance Bypass) 外部旁電源(External Bypass)PDU (Power Distribution Unit)內(nèi)含

7、隔離變壓器內(nèi)含隔離變壓器K-Factor Transformer抑制諧波抑制諧波固定式全載負(fù)載測(cè)試器(Load Bank Testing)電計(jì)劃 諧波的解決方案1.諧波的產(chǎn)生諧波的產(chǎn)生-非線性負(fù)載在交非線性負(fù)載在交電電中需要消耗諧波中需要消耗諧波電。-電網(wǎng)由于存在阻抗，提供諧波電電網(wǎng)由于存在阻抗，提供諧波電的同的同時(shí)，壓波形也產(chǎn)生失真。2.各種諧波抑制方案各種諧波抑制方案6脈沖整器12脈沖整器相移式濾波器LC諧波濾波器THM主動(dòng)式濾波器負(fù)載電諧波組成圖電計(jì)劃 典型GENSET系統(tǒng)架構(gòu)電計(jì)劃并聯(lián)負(fù)載轉(zhuǎn)移系統(tǒng)PLTC (Parallel Load Transfer Control , PLTC)

8、閉回?fù)Q功能，設(shè)定換向角及同步向角換 雙向負(fù)載平順轉(zhuǎn)移，避免過大負(fù)載瞬間換產(chǎn)壓 控制發(fā)電機(jī)與市電并聯(lián)定功(Base Load)輸出輸出 控制發(fā)電機(jī)與臺(tái)電并聯(lián)除峰(Peak shaving)輸出輸出 電系統(tǒng)及負(fù)載設(shè)備有第二次斷電的需求時(shí)電計(jì)劃 PLTC系統(tǒng)動(dòng)作程序圖電計(jì)劃 2N電系統(tǒng)范電計(jì)劃接地系統(tǒng)RACK接地接地高架地板接地TRAY接地接地配電盤接地通訊接地接地銅排=訂定能源使用效PUE值能源使用效評(píng)定指標(biāo)PUE (Power Usage Effectiveness) 定義數(shù)據(jù)中心總耗能(Total Facility Power)PUE =IT設(shè)備總耗能設(shè)備總耗能(IT Equipment Po

9、wer)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)效DCE (Data Center Efficiency) 定義1DCE =PUEIT設(shè)備總耗能設(shè)備總耗能(IT Equipment Power)數(shù)據(jù)中心總耗能(Total Facility Power)訂定能源使用效PUE值PUE =卻負(fù)荷CLF(Cooling Load Factor)+電負(fù)荷PLF(Power Load Factor)+1Cooling 45%IT Load35%+Power20 %IT Load35%+IT Load35%IT Load35%訂定能源使用效PUE值 PUE曲線圖前一代數(shù)據(jù)中心范圍Cooling 45%目前數(shù)據(jù)中心范圍Power20

10、 %IT Load35%新一代數(shù)據(jù)中心指標(biāo)范圍數(shù)據(jù)中心負(fù)荷分布圖如何提升能源使用效PUE值？使用高效的設(shè)備(High Efficiency Equipment) 變壓器(Transformer) 變器(Converter) UPS (Uninterruptible Power Supply) PDU (Power Distribution Unit) 照明(Lighting)減少系統(tǒng)轉(zhuǎn)換次數(shù)，避免過多交換層產(chǎn)生總體效下多運(yùn)用模塊堆棧的設(shè)計(jì)，提高使用及增加輸出效用總線(Bus Way)方式配電，可減少線方式配電，可減少線損失及需求彈性化損失及需求彈性化負(fù)載訂制化改變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化如何提升能源使用效PU

11、E值？ 數(shù)據(jù)中心電容用的典型曲線圖如何提升能源使用效PUE值？ 多運(yùn)用模塊堆棧的設(shè)計(jì)，提高使用及增加輸出效如何提升能源使用效PUE值？ 用總線(Bus Way)方式取代傳統(tǒng)配電，可減少線損失及需求彈性化新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)有極高安全性及信賴性要求，一瞬間或短時(shí)間的停止都是允許的。雖是如此，但是對(duì)新一代IDC機(jī)房的營運(yùn)目標(biāo)是唯一的思考方向。 下一個(gè)要面臨日益成長(zhǎng)的 耗能問題 系統(tǒng)過熱問題 整體的用問題 整體的綠色節(jié)能問題新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 數(shù)據(jù)中心以面積規(guī)模劃分為-數(shù)據(jù)中心規(guī)模小型數(shù)據(jù)中心中型數(shù)據(jù)中心中大型數(shù)據(jù)中心大型數(shù)據(jù)中心超大型數(shù)據(jù)中心面積(Square Mete

12、r)200200 - 500500 - 2,0002,000 - 10,00010,000面積(Square Ping)6060 - 150150 - 600600 - 3,0003,000新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃數(shù)據(jù)中心選擇建置地點(diǎn)核心要件遠(yuǎn)離洪水、土石危害區(qū)域1,000M遠(yuǎn)離強(qiáng)振源1,000M遠(yuǎn)離飛機(jī)場(chǎng)8,000M遠(yuǎn)離加油站、加氣站及爆炸危險(xiǎn)物體2,000M 遠(yuǎn)離高磁場(chǎng)效應(yīng)場(chǎng)所1,000M新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃建構(gòu)數(shù)據(jù)中心的重點(diǎn)設(shè)計(jì)要件建筑物耐震強(qiáng)7級(jí)以上樓地板活載重2,000KG/M2樓地板高6M 以上外墻耐火4小時(shí)以上內(nèi)墻耐火2小時(shí)以上機(jī)房區(qū)可開窗調(diào)制解調(diào)器房高架地板載重1,000K

13、G/M2以上調(diào)制解調(diào)器房高架高70cm 以上 具有抗震、防震架構(gòu)MechanicalsserwPonsCommunicatiorteisindmA新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃空間用途需求- 調(diào)制解調(diào)器房 高密用機(jī)房 中密用機(jī)房 低密用機(jī)房 管中心人員辦公室門禁安全控管室網(wǎng)絡(luò)管中心(NOC)DataCenters 測(cè)試室儲(chǔ)藏室及裝卸間新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 網(wǎng)絡(luò)管中心NOC室新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃空間用途需求- 空調(diào)機(jī)械冰水主機(jī)室及幫浦水泵室卻水塔及儲(chǔ)備水塔空調(diào)管道間進(jìn)排風(fēng)管道間 電中心 變電站發(fā)電機(jī)房及儲(chǔ)油室電配電室UPS室及電池室室及電池室配電管道間新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃空間用途需求- 通

14、訊、電信 入口電信室 水平電信室 電信管道間新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 電室規(guī)劃A.電電室集中室集中電室B.電電室集中室集中，但隔成兩室電室#AC.電室完全分離電室#A電室#B電室#B新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 UPS室規(guī)劃A. UPS + Battery室集中室集中UPS室室B. UPS室室，分隔主機(jī)及電池兩室主機(jī)室C. 2N UPS室完全分離主機(jī)室#A電池室#A電池室主機(jī)室#B電池室#B新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 管道間規(guī)劃電、電信、空調(diào)，管道間區(qū)隔電管道#A電信管道#A空調(diào)管道#A空調(diào)管道#B電信管道#B電管道#B新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 調(diào)制解調(diào)器房卻方式 CRAC、CRAU新一代IDC機(jī)房

15、空間規(guī)劃 調(diào)制解調(diào)器房卻方式 InRow RC新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 調(diào)制解調(diào)器房卻方式 HACS新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 調(diào)制解調(diào)器房卻方式 Overhead新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 調(diào)制解調(diào)器房熱通道的規(guī)劃空調(diào)管道A新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 調(diào)制解調(diào)器房規(guī)劃范電信管道A配電室空調(diào)房電池室 UPS室室電管道A電管道B空調(diào)管道B電信管道B新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 變電站規(guī)劃范新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 發(fā)電機(jī)房規(guī)劃范卻水塔發(fā)電機(jī)室儲(chǔ)油室蓄水池新一代IDC機(jī)房空間規(guī)劃 防災(zāi)1.結(jié)構(gòu)被動(dòng)式防火安全第一條防線：機(jī)房?jī)?nèi)墻使用至少二小 時(shí)防火結(jié)構(gòu)。第二條防線：防火結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)地板至結(jié)構(gòu)天花板。第三條防線：天花板、地板及閘門(NFPA101 & UL)2.結(jié)構(gòu)被動(dòng)式防火貫穿或開口安全第一條防線：維持計(jì)算機(jī)區(qū)防火區(qū)劃的防火隔熱性第二條防線：抑制火