數據中心機電方案設計思路

數據中心機電方案設計的優劣直接影響數據中心的安全性及運維本錢,尤其是現在業務需求多樣化,業務發展情況瞬息萬變,需求調整頻繁,外部資源情況也在數據中心生命周期范圍內不斷變化,一個在知足安全性,經濟性,可延展性等因素的數據中心機電方案設計顯得尤為重要。

一,數據中心機電背景

跟著近年互聯網工業發展，建立在計算機技術基礎上的游戲、云計算、金融、大數據、智能家居等等領域發展蓬勃，對大規模的計算資源需求極大，這就要求建設一系列相配套的大規模數據中心。一般的數據中心用于存儲提供平臺服務的設備，諸如服務器、存儲硬盤、網絡線纜等，這對電力供給的要求非常之高，耗電量也是巨大的。在進行數據中心機電方案設計工作中，涉及的細節繁雜，除了為巨量的線纜設備提供能夠安全不亂工作的物理空間，還需要考慮路由布線、治理和維護等等因素。

二，機電方案設計分級

在進行數據中心設計工作時，通常參考《數據中心設計規范》（GB50174-2017）中的劃定，一般將數據中心劃分為A、B、C三個等級，分級依據則是綜合考慮數據中心建成后的使用性質、碰到突發狀況導致數據丟失或網絡間斷后可能會對經濟和社會造成何等損失及影響程度。當數據中心在發生供電間斷時，造成重大經濟損失或公共場所秩序嚴峻混亂者定性為A級；運行間斷后造成較大經濟損失或造成公共場所秩序混亂的定性為B級；其他的屬于C級。

而在異地建設的具有備份功能的機房則需要在設計階段將等級確定為與原機房相同。在進行數據中心供配電系統設計過程中，要依照上述分區和分級的原則，供配電系統在實際功課狀態下的不亂性和安全性是首要確保的。同時要考慮泛起故障或發生不可抗力造成損壞后，如何最大程度上縮小故障影響的范圍，降低潛伏的重大經濟損失或者公共秩序的擾亂。

三，數據中心機電方案設計思路

1，機電系統需求分析

進行數據中心機電方案設計工作，首先需要分析在數據中心的實際業務過程中對供配電系統的功能需求，在以往的實踐經驗中可以主要概括為四點：連續、不亂、平衡、分類。連續是指數據中心的IT機柜往往是不中斷使用的，需要全天候對數據進行處理，這就要求供電系統不中斷供電。供電系統在工作狀態中存在暫態電能質量的變化，專業上稱之為容忍區，在不中斷供電的條件下，容忍區對數據中心的設備會帶來一定損傷，但是只要在公道范圍內，大部門信息設備對容忍區帶來的電氣損害是有能力承擔的，通常供電系統在切換、電壓跌落等狀態下，控制在20ms以內的容忍區是不會對設備造成過大損害的。

不亂是指為數據中心供電的電源設備需要保證頻率不亂，波形失真控制在較小的范圍內。穩態電壓偏移值的要求比較嚴苛，需要控制在±3%之內，這對大部門市電供電系統而言要求過高，因此必需配備額外的UPS系統。平衡是要求在數據中心運行過程中三相電源保持平衡，三相平衡的不亂負載不會對供電設備帶來太大的壓力。分類是指數據中心中涉及的設備類型十分龐雜，這就需要把IT設備及相關輔助設備按照供配電保障要求進行分級布置，公道歸置不同種別的設備，以保證整個供配電系統的在可用性不變的條件下降低本錢。

2，數據中心機電系統布置原則

在確定數據中心機電需求之后，設計職員著手布置供配電系統的過程中，首先要對變配電室、電力電池室等電房位置進行規劃。結合機房工藝布局，并充分考慮未來業務發展的各種可能性，堅持貫徹“土建通用化、機電定制化”的原則，變配電室深入負荷中央的同時，供電系統采用模塊化設計方案，實現供電路由優，大量節省有色金屬的消耗量，減小供電損耗，在節省初期建設投資的同時，大大節省未來長期的運行損耗用度。一般情況下，首先在確定數據中心的IT機房位置后，在其四周布置變配電室和電力電池室。公道科學地規劃供配電系統，按需求布置電設備房，從而做到在知足機架數目的情況下，更好的進步實際功課狀態下供配電系統運行的不亂性和安全性。

變配電所

一般進行數據中心供配電系統的變配電室布置時，需充分考慮數據中心需配備的變配電房的數目和配電路由的先后順序，其高壓配電相關部門通常設置在首層，供IT負荷使用的變壓器及其低壓部門、不中斷電源配電部門等則通?？鐦菍硬贾?。設置變配電所詳細位置的同時也要充分考慮數據中心整體建筑的各個功能分區之間的功課需求，公道科學地進行設計規劃。在對變配電方案設計時，原則上需要以終局容量作為核算尺度來衡量方案的可擴展性，同時還要在物理空間角度節省本錢。變配電的一部門工作對象是將交流市電線路與發電機組之間進行切換，這之間需要設置自動切換設備，通常采用帶有旁路隔離開關型的ATS開關。通過比對數據中心電氣工程設計規范，一般采取建設要求進行施工，在處理典質配電系統和后端配電系統時，需要按照物理隔離的方式進行設置，這是為了保證電源發生物理碰撞或線路故障時，至少有一個電源被物理方式保護而不受損害。

發電機房

發電機房通常與數據中心的建筑部門獨立開來，這是由于發電機組本身需要較大的物理空間進行歸置，而且在功課過程中有大量的熱量、震驚和噪聲的發散，會對機房精密設備造成一定影響。另外，發電機房的消防工作也是設計重點，需要保證發電機房內良好的透風前提，避免陽光直射，保持干燥陰涼，從而為發電機組的功課環境提供適合的工作溫度。另外要備齊足夠的消防救援舉措措施，有前提的可以配置完善的消防檢測預警系統。機房在普通情況下采用兩路市電線路進行電力供給，假如碰到兩路市電發生故障時，則柴油發電機組自動啟動，對市電的配電系統供電，從而避免數據中心間斷工作，保證其供電的連續性。根據數據中心的電氣工程設計規范，不能采取熱電聯供系統、風力發電系統以及太陽能發電系統作為數據中心的應急電源，由于上述能源類型不能保證持續可靠的電力供給，會跟著天氣地輿等前提的變化而發生變化，另外燃氣發電機組由于輕易發生燃氣泄漏、氣壓不穩等情況，也不能作為數據中心信息舉措措施的應急電源。

UPS電源機房

UPS電源機房通常相鄰于主要設備機房，主機、配電柜以及電池之間保持一定間隔。按A級機房等級為例，通常為數據中心機房區IT設備供電，規劃由A/B路相互獨立的UPS供電系統組成。規劃每套UPS系統由N臺UPS并機構成，UPS供電系統規劃容量由機房區需要容量算出。UPS電源系統的配置需根據機房等級進行規劃設計，如A級機房通常采用2N雙總線容錯系統向數據中心機房供電。UPS電源的設計額定容量不小于總負載容量的125%。根據相關規范要求，A級機房的大功率UPS應有兩個電源輸入端口，并應設置旁路系統。若三臺及以上UPS系統并機運行時，需設置人工維修旁路。在空間位置足夠的情況下，UPS后備蓄電池組設置獨立的電池室，A/B系統物理隔離，IT設備UPS供電系統蓄電池后備時間（單臺滿載）按15min設計。

對數據中心進行嚴謹分析后，確定了數據中心對于供配電舉措措施連續、不亂、平衡、分類的需求。因此在進行數據中心供配電方案設計工作中，變配電所、發電機房、UPS電源機房應按照上述詳細設計細節進行考量。除此之外，因為數據中心的設備種類復雜，用電情況很難正確預估，設計職員還需要考慮非IT設備的工作負荷情況，單獨為ECC工位、顯示屏幕、消防檢測系統、應急照明等設備設置UPS電源供電，同時配備相應的冷凍水散熱舉措措施，空調設備等。在進行照明系統設置時，除了正常工作狀態下的照明前提，還要考慮突發情況下的應急照明，以及遠程照明控制。而為避免雷暴天色對電子設備的損傷，在考慮防雷和接地系統設計時，數據中心的電源系統需要知足《建筑防雷設計規范》和《建筑物電子信息防雷設計劃定》的相關劃定，數據中心雷電防護等級為A級，而供配電系統采取三級防雷措施，安裝防雷防浪涌保護器。數據中心的接地系統設計要考慮保護接地、工作接地和防雷接地等共用一套接地裝置。同時在數據中心機房內鋪設防靜電地板，同時在下部設置接地銅網格。