IDC 数据中心机房布局及动力规划

1、 IDC 数据中心布局与动力规划新一代IDC 机房标准策建构HA99.999%高可靠系统(High Availability ,HA)美国电信产业协会订定 TIA-942标准(TelecommunicationsIndustry Association ,TIA)绿色网格组织(The Green Grid)订定能源使用效PUE值(Power Usage Effectiveness ,PUE)美国绿建筑协会 LEED认证标章(Leadership in Energy andEnvironmental Design , LEED)新一代IDC 机房电规划预测使用需求寿命考虑未来使用容保新及可扩展性

2、建置成本的评估预测使用需求寿命1015的可靠性考虑未来使用容，避免所需容估计足而导致将来被迫中断电以增加容，倘估计过高则会导致额外的初始装设成本以及高额的运转维护费用保新及可扩展性，需要考虑系统的增设移动时的并发情况及主系统设备空间的优先确保建置成本往往营运多以后才会回收，对于这类资本密集型业来说，评估在获得收入之前承担巨大的成本负荷是极其需要的Data Center消耗能源统计美国国家环境保护局(U.S. Environmental Protection Agency, EPA)未来IDC 机房使用容的推估建构 99.999% 高可靠525,600分钟分钟/x 99.999% = 525,5

3、94可运转时间，相当于每可运转时间，相当于每可允许这可允许这些系统的总停机时间可超过5.26分钟设计一个符合99.999%使用的高可靠系统通常会需要系统的每项功能都有备援设计，也就是允许单点的故障(Single Failure) 运用朴结构配置N、N+1、N+2、2N的系统7 x 24运转使用设备对应，包含设备机器的长时间运转，定期保养时运转使用设备对应，包含设备机器的长时间运转，定期保养时停停机运转(NON STOP)，采用信赖性高的机器，采用信赖性高的机器过去机房灾害发生事件网络断线2%人为错误水灾 2%10%硬件错误8% 服务停顿1%软件错误5%其他2%电中断27%雨12%地震5% 火灾

4、6%台风6% 电线走火3%员工蓄意破坏3%水管破1%炸弹攻击7%Source from : Contingency Planning Research, Inc 1999统计样本数：6000件电计划 电系统架构A.单一馈线( N )B.双馈线( N+1 )C.双馈线双设备( 2N )市电设备市电A设备市电B市电A设备市电B设备电计划 UPS系统架构A.单机B. Hot standby (1+1) , (1+2)T.P.CT.P.CUPSPDUT.P.CUPS APDU AUPS CT.P.CUPS BPDU B电计划 UPS系统架构C.并联Pair Redundancy ( 1+1 )T.P.

5、CUPS APDUT.P.CUPS B电计划 UPS系统架构D.多机并联redundancy ( 2N+1 )T.P.CUPS AT.P.CUPS BPDUT.P.CUPS C电计划 UPS系统架构D. UPS群组互联备源( 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电计划

6、PDU系统架构A.单机B.静态换开关(S.T.S)C.静态换开关(S.T.S)UPSPDURACKUPS#AS.T.SPDUUPS#BPDU#AS.T.SRACKPDU#B电计划 PDU系统架构C.双回系统( 2N )UPS#APDU#ARACKUPS#BPDU#B电计划 紧急发电系统架构A.供应单馈线系统B.供应双馈线系统市电Switch发电机市电#A发电机Switch市电#B电计划 典型UPS系统架构电计划典型UPS系统架构必须设有 维护旁电源(Maintenance Bypass) 外部旁电源(External Bypass)PDU (Power Distribution Unit)内含

7、隔离变压器内含隔离变压器K-Factor Transformer抑制谐波抑制谐波固定式全载负载测试器(Load Bank Testing)电计划 谐波的解决方案1.谐波的产生谐波的产生-非线性负载在交非线性负载在交电电中需要消耗谐波中需要消耗谐波电。-电网由于存在阻抗，提供谐波电电网由于存在阻抗，提供谐波电的同的同时，压波形也产生失真。2.各种谐波抑制方案各种谐波抑制方案6脉冲整器12脉冲整器相移式滤波器LC谐波滤波器THM主动式滤波器负载电谐波组成图电计划 典型GENSET系统架构电计划并联负载转移系统PLTC (Parallel Load Transfer Control , PLTC)

8、闭回换功能，设定换向角及同步向角换 双向负载平顺转移，避免过大负载瞬间换产压 控制发电机与市电并联定功(Base Load)输出输出 控制发电机与台电并联除峰(Peak shaving)输出输出 电系统及负载设备有第二次断电的需求时电计划 PLTC系统动作程序图电计划 2N电系统范电计划接地系统RACK接地接地高架地板接地TRAY接地接地配电盘接地通讯接地接地铜排=订定能源使用效PUE值能源使用效评定指标PUE (Power Usage Effectiveness) 定义数据中心总耗能(Total Facility Power)PUE =IT设备总耗能设备总耗能(IT Equipment Po

9、wer)数据中心基础架构效DCE (Data Center Efficiency) 定义1DCE =PUEIT设备总耗能设备总耗能(IT Equipment Power)数据中心总耗能(Total Facility Power)订定能源使用效PUE值PUE =却负荷CLF(Cooling Load Factor)+电负荷PLF(Power Load Factor)+1Cooling 45%IT Load35%+Power20 %IT Load35%+IT Load35%IT Load35%订定能源使用效PUE值 PUE曲线图前一代数据中心范围Cooling 45%目前数据中心范围Power20

10、 %IT Load35%新一代数据中心指标范围数据中心负荷分布图如何提升能源使用效PUE值？使用高效的设备(High Efficiency Equipment) 变压器(Transformer) 变器(Converter) UPS (Uninterruptible Power Supply) PDU (Power Distribution Unit) 照明(Lighting)减少系统转换次数，避免过多交换层产生总体效下多运用模块堆栈的设计，提高使用及增加输出效用总线(Bus Way)方式配电，可减少线方式配电，可减少线损失及需求弹性化损失及需求弹性化负载订制化改变为标准化如何提升能源使用效PU

11、E值？ 数据中心电容用的典型曲线图如何提升能源使用效PUE值？ 多运用模块堆栈的设计，提高使用及增加输出效如何提升能源使用效PUE值？ 用总线(Bus Way)方式取代传统配电，可减少线损失及需求弹性化新一代IDC机房空间规划数据中心的系统运转有极高安全性及信赖性要求，一瞬间或短时间的停止都是允许的。虽是如此，但是对新一代IDC机房的营运目标是唯一的思考方向。 下一个要面临日益成长的 耗能问题 系统过热问题 整体的用问题 整体的绿色节能问题新一代IDC机房空间规划 数据中心以面积规模划分为-数据中心规模小型数据中心中型数据中心中大型数据中心大型数据中心超大型数据中心面积(Square Mete

12、r)200200 - 500500 - 2,0002,000 - 10,00010,000面积(Square Ping)6060 - 150150 - 600600 - 3,0003,000新一代IDC机房空间规划数据中心选择建置地点核心要件远离洪水、土石危害区域1,000M远离强振源1,000M远离飞机场8,000M远离加油站、加气站及爆炸危险物体2,000M 远离高磁场效应场所1,000M新一代IDC机房空间规划建构数据中心的重点设计要件建筑物耐震强7级以上楼地板活载重2,000KG/M2楼地板高6M 以上外墙耐火4小时以上内墙耐火2小时以上机房区可开窗调制解调器房高架地板载重1,000K

13、G/M2以上调制解调器房高架高70cm 以上 具有抗震、防震架构MechanicalsserwPonsCommunicatiorteisindmA新一代IDC机房空间规划空间用途需求- 调制解调器房 高密用机房 中密用机房 低密用机房 管中心人员办公室门禁安全控管室网络管中心(NOC)DataCenters 测试室储藏室及装卸间新一代IDC机房空间规划 网络管中心NOC室新一代IDC机房空间规划空间用途需求- 空调机械冰水主机室及帮浦水泵室却水塔及储备水塔空调管道间进排风管道间 电中心 变电站发电机房及储油室电配电室UPS室及电池室室及电池室配电管道间新一代IDC机房空间规划空间用途需求- 通

14、讯、电信 入口电信室 水平电信室 电信管道间新一代IDC机房空间规划 电室规划A.电电室集中室集中电室B.电电室集中室集中，但隔成两室电室#AC.电室完全分离电室#A电室#B电室#B新一代IDC机房空间规划 UPS室规划A. UPS + Battery室集中室集中UPS室室B. UPS室室，分隔主机及电池两室主机室C. 2N UPS室完全分离主机室#A电池室#A电池室主机室#B电池室#B新一代IDC机房空间规划 管道间规划电、电信、空调，管道间区隔电管道#A电信管道#A空调管道#A空调管道#B电信管道#B电管道#B新一代IDC机房空间规划 调制解调器房却方式 CRAC、CRAU新一代IDC机房

15、空间规划 调制解调器房却方式 InRow RC新一代IDC机房空间规划 调制解调器房却方式 HACS新一代IDC机房空间规划 调制解调器房却方式 Overhead新一代IDC机房空间规划 调制解调器房热通道的规划空调管道A新一代IDC机房空间规划 调制解调器房规划范电信管道A配电室空调房电池室 UPS室室电管道A电管道B空调管道B电信管道B新一代IDC机房空间规划 变电站规划范新一代IDC机房空间规划 发电机房规划范却水塔发电机室储油室蓄水池新一代IDC机房空间规划 防灾1.结构被动式防火安全第一条防线：机房内墙使用至少二小 时防火结构。第二条防线：防火结构由结构地板至结构天花板。第三条防线：天花板、地板及闸门(NFPA101 & UL)2.结构被动式防火贯穿或开口安全第一条防线：维持计算机区防火区划的防火隔热性第二条防线：抑制火