国企丨数据中心基础设施建设技术交流讲义

华信咨询设计研究院有限公司

胡征宇2023.3数据中心基础设施技术交流Contents123数据中心政策与规范数据中心简介数据中心绿色低碳技术应用政策梳理：《全国一体化大数据中心协同创新工信部工信部等《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》PUE＜

1.4国标工信部体系算力枢纽实施方案》西部PUE＜1.2

东部PUE＜

1.25《关于数据中心建设布局的指导意见》PUE＜

1.5《数据中心能效限定值和能效等级》《关于加强“十三五”信息通信业节能减排工作的指导意见》PUE＜

1.4《关于加快构建全国一体化大数据住建部&发改委国标中心协同创新体系的指导意见》《

城乡建设领域《中心项目规范》碳达峰实施方案》大型超大型PUE

1.32013.012017.042019.02202021.052022.07

2022

11202？～2022～018.092019.042019.062021.04北京上海北京：《北京市新增产业的禁止和限制目录(2018年版)》PUE＜

1.4上海：《关于加强本市互联网数据中心建设的指导意见》各省、市、发改委等《*数字经济发展规划》《

碳达峰实施方案》*PUE＜1.3圳北京《关于印发进一步加强数据中心项目节能审查若干规项的通知》年1万吨标煤以下PUE

≤1.3PUE1.30~1,20%及以下支持，PUE为1.25~1.30,30%及以下支持，新建PUE年3万吨标煤

以上PUE≤1.15PUE＜1.2540%支持3政策梳理：上海市经信委关于征集本市2022年拟新建数据中心项目的通知（2022.12）申报项目须符合《上海市数据中心推进”原则，单项目申报机架设计导则（2021版）》（以下简称《建设导则》）相关要求，根据“统筹考虑，分步率应不低于18MW，平均机架设计功率不低于6kW。项目直接产出及支撑业务营收不低于20万元/kW/年、税收不低于1万元/kW/年。电力消费中绿色电力占比不低于10%，建筑楼顶可利用面积的一半须铺设光伏。对使用国产算力芯片的，评估时给予加分支持。4政策梳理：全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案2021年5月26日，发改委、中央网信办、工

部、国家能源局联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，将“在京津冀、长三角、粤港澳、成渝以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地布局建设国家一体化算力网络国家枢纽节点”贵、蒙、甘、宁：积极承接全国范围需后台加工、离线分析、存储备份等非实时算力需求，打造面向全国的非实时性算力保障基地基本原加强统筹绿色集约自主创新安全可靠则其他区域：•开展数据中心、网络、土地、用能、水、电等方面的政策协同•加快节能低碳技术的研发应用，提升能源利用效率•提升大数据全产业链自主创新能力•确保基础设施和数据安全重点推动面向本地区业务需求的数据中心建设，后续根据发展需要，适时增加国家枢纽节点京津冀、长三角、粤港澳、成渝：重点承接工业互联网、金融证券、灾害预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等抵近一线、高频实时交互型的业务需求5政策梳理：国家发改委批复文件明确了起步区和相关建设要求

“8枢纽10集群”正式启动建设，对上架率、能效等提出明确要求上架率及能效等要求八大枢纽节点起步区设置及“东数西算”配对要求•张家口数据中心集群：张家口市怀来县、张北县、宣化区•

长三角生态绿色一体化发展示范区数据中心集群：上海青浦区、江苏苏州市吴江区、浙江嘉兴市嘉善县京津冀长三角•

数据中心平均上架率不低于65%•

芜湖数据中心集群：芜湖市鸠江区、弋江区、无为市•

东部四大区域枢纽数据中心电能利用效率指标控制在1.25以内粤港澳成渝•

韶关数据中

集群：韶关高新区•

天府数据群：成都市双流区、郫都区、简阳市•

重庆数据中心集群：重庆市两江新区水土新城、西部（重庆）科学城璧山片区、重庆经济技术开发区•

西部蒙贵甘宁枢•

和林格尔数据中心集群：和林格尔新区和集宁大数据产业园•

配对建议：京津冀等•

贵安数据中心集群：贵安新区贵安电子信息产业园•

配对建议：粤港澳大湾区、长•

庆阳数据中心集群：庆阳西峰数•

配对建议：长三角、成渝等•

中卫数据中心集群：中卫工业园西部云基地•

配对建议：京津冀等纽数据利用效率1.2以下能在内蒙古贵州甘肃宁夏成渝等息产业聚集区•

可再生能源使用率显著提升政策梳理：PUE定义Power

UsageEffectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所

能源与IT负载消耗的能源的比值。IT供电PM1PIT+P空调＋P供电＋PM2测点其他不间断电源不间断电源PUEγ+

γ其他1+

空调+γ供电IT设备机柜末端空调PM2PIT空调PM1：数据中心总能耗P空调：空调设备能耗P供电：供配电损耗P其他：其他能耗PM2（PIT）：IT设备能耗空调：空调因子（冷源/末端等）γ低压系统冷却塔γ供电：供配电因子（UPS/变压器/线损γ其他：其他因子（照明等其他）冷却塔供电《上海市数据中心建

导则（2021版）》

《数据中心能效限定值和能效等级》变压器水泵高压系统冷水机组M1测点10KV高压机组10KV引入照明及其他7政策梳理：PUE定义影响数据中心能耗的因素主要包括IT服务器、制冷、电源、照明智能化和墙体散热等。其

，制冷和电源系统是除IT设备功耗之外的第二、第三能耗系统。目前，数据中技术发展趋势如下，整体PUE值也从

1.8

向

1.

2

或1.2以下迈进。PUE:1.8PUE因子：0.03墙体散热等照明智能化PUE:1.2PUE因子：0.07墙体散热等PUE因子：0.01PUE因子：0.17电源PUE因子：0.01PUE因子：0.05照明智能化电源PUE因子：0.

3PUE因子：1.0制冷制冷PUE因子：0.13PUE因子：1.0ITITIT：积极采用定制化、

去冗余等措施8政策梳理：WUE定义WUE（water

usage

effectiveness，水利用效率）值表征数据中心水利用效率的参数，其数值为全年数据中心内所有用水设备消耗的总水量与所有电子信息设备消耗水程度越高。电能之比，单位为L/kW·h。WUE值越接近于0，表示一个数据中心的节全国一体化大数据中心总体发展要求（未公开发布）WUE

数据中心的总耗水量通常以市政给水管网接入点（计费测量点）计量数据为准。

对于建筑物或数据中心功能的其他耗水量（如办公、营业等）应扣减。以外水源（如江河湖水、地下水等），应加这部分耗水量计

对采用了市政自入数据中心总耗水量中，雨水、再生水、中水使用量不计入内。电信集团数据中心PUE和WUE的相关目标要求9应遵循的现行设计规范《数据中心设计规范工业建筑供暖通风与空气调节设计规民用建

供暖通风与空气调节设计规范

(GB

507GB502）(GB502015)20

)通风与空调工程施工质量验收规《数据中心基础设施施工及验收规50220

）（

GB50462-220

年版

GB500

2014）建筑设计

火规建筑防烟

烟系统技术标GB512017建筑节能与可再生能源利用通用规数据中心能效限定值及能效等GB55GB40820212021消防设施通用规建筑防火通用规GB52，

20日起实施日起实施GB

55202010标准规范梳理国标

GB

50174电子信息系统机房设计规范更名为：数据中心设计规范（GB50174-2017）国家标准及规范国标

GB

50462-2015

数据中心基础设施施工及验收规范美国通信行业协会标准TIA-942-A国外标准行业规范ANSI/BICSI002-201450600标准系列，UPTIME分级拓扑标准等互联网数据中心工程技术规范

GB

51195-2016金融业信息系统机房动力系统规范

JR/T

0131-2015中国电信数据中心建设标准、绿色数据

建设技术要求等中国移动数据中心土建工程、机电工程建设指导意见等企业标准中国联通数据中心建设标准、绿色IDC技术规范等BAT等互联网企业相关标准11标准规范梳理标准名称颁布背景标准定位内容完整度可用性等级

适宜性场景相对来说内容完整性较低，通用本标准由美国电信产业协会(TIA)、TIA技术工程委员会（TR42）和美国国家标准学会（ANSI）批准，每5年回顾标准，美国电信行业60多个机构参编数据中心设计的参考标准，主要务于机房规划、缆系统和网络设计的设计师性高，是数据中心建设的基本要TierⅠ-TierⅣ数据中心电信基

求。侧重于布线系统以及配套系TIA-942Uptime础设施标准统，包含建筑、电气、暖通专业的内容四级分级标准仅为指导性质UptimeInstitute将各种国际标UptInstitute成立于1993年，准中涉及到信息机房可用性的内作为机房认证的标准，遵循该定义的性能确认测试标准TierⅠ-TierⅣ至全认的第三方认证机构。根数据中心等级认

容进行研究归纳整合，形成一套据冗余

量组件和分配路径不断增加的级别来区分四类机房基础设施拓扑的标准四级证评估标准连贯的技术标准Uptime分级拓扑标准是世界范围内的权威标准相对来说内容完整性低，通用性更名为《数据中心设计规的是适应目前国内数据中心建设需要以及更好地进行国际交流目国内数据中心设计的主要参照标准数据中心的设计

高，是数据中心建设的基本要求GB50174A、B、C三级导则包含建筑、设备平面布置、电气、暖通、消防以及智能化等专业12标准规范梳理----国标与美标对标GB50174TIA-942性能要求系统配置TierⅣ（容错型）设施按照容错系统配置，在系统运行期间，场地设2N，2（N+1）（可用级别

99.995%，一

施不应因操作失误、设备故障、外电源中断，维护和检双系统同时运行A年中断

0.436

小时）TierⅢ(可并行维护型)修而导致电子信息系统运行中断（容错型）N+X（1~N）（可用级别

99.98%，一

同时维护年中断

1.752

小时）双系统，一用一备Ⅱ（冗余型）场地设施按冗余要求配置，在系统运行期间，场地设施BN+1（可用级别

99.75%，一

在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系单系统冗余配置（冗余型）年中断

21.9

小时）TierⅠ（基本型）统运行中断C场地设施按基本需求配置，在场地设施正常运行情况下，应保证电子信息运行不中断N（可用级别

99.67%年中断

28.908

小时）单系统没有冗余（基本型）13数据中心基础设施技术交流Contents123数据中心政策与规范数据中心简介数据中心绿色低碳技术应用数据中心架构数据中心架构数据中心架构是满足IT业务需求，综合相关行业标准和政策、运营可用性乃至综合TCO

(Total

Cost

of

Ownership，总拥有成本)的需求，进行机柜、风（制冷通风）、火（消防）、水（给水供水）、电（供配电系统）、智能化与布线系统这些设施的合理搭建，形成最有价值或平衡的综合解决方案。数据中心业务架构通常是根据战略和目标需求，一般按照未来

年、三年、五年规划乃至十年进行调研评估并输出业务战略规划。比如预估金融企业未来5年的业务需求支撑能力，计算能力、数据存储能力、并发处理能力、同时利用率、主备灾备布局

换为时间和地理区域的服务器数量、交换机数量、存储设备数量，将业务架构转换成基础架构的具体目标数字，形成

量计算表，通常对照为1～3年短期容量、3～5年中期容量以及5～10年长期容量需求表。什么是架构设计最好的数据中心★在可接受的TCO

(Total

Cost

of

Ow

ship，总拥有成本)情况下，实现更可靠、更高效智能运营的数据中心★在满足以上基础上，更加绿色低碳的数据中心15数据中心架构电源（市电、油机保障、储油）电源是园区的动力来源，是数据中心的核心。高压配电房与油机保障共同组成动力中心，

电先接入动力中心，再由动力中心接入各数据中心，与市政电缆区分明确，可更加灵活布置电缆。

储油宜靠近动力中心布置，缩短油路距离。受防火规范中防火距离限制，单组储罐总储量建议控制≤200m³，单罐容量≤50m³（与建筑物防火间距可减少50%）。制冷（冷冻站、蓄冷罐、补水池）制冷受限于冷媒传输距离，宜与数据集中布置，或就近单独成冷冻站布置或分散式布置；制冷也可以集中成组团，形成制冷中心。后勤物业办公仓储数据中心/传输机房冷冻站运维办公给排水消防通信光缆据中心市电储罐数据中心冷冻站运维办公动力中心变电所（油机保障）数据中心/传输机房运维办公16数据中心组成数据中心应根据系统运行特点及设备具数据中心主机房：主要用于数据处理、设备安求确定，宜由主机房、辅助区、支持区、行政管理区等功能区组成。运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。辅助区：主要用于电子信息设备和软件的安装、调试、维护、运行监控和管理的场所，包括进线间、测试机房、总控中心、消防和安防控制室、拆包区、备件库、打印室、维修室等区域。支持区：为主机房、辅助区提供动力支持和安全保障的区域，包括变配电室、柴油发电机房、电池室、空调机房

动力站房、不间断电源系统用房、消防设施用房等。行政管理区：用于日常行政管理及客户对托管设备进行管理的场所，包括办公室、门厅、值班室、盥洗室、更衣间和用户工作室等。数据中心的设施通常分为两类，分别是基础设施和IT设备。基础设施：主要包括电气系统、暖通系统、网络系统、消防系统、安防系统、监IT设备：是真正实现计算和通信功能的设备，包括以服务器、存储为代表的IT算力设备，以交换机、路由器为代表的通信设备，和以防火墙、入侵检测系统

预警与审计系统等为代表的安全设备。和管理系统等。17数据中心组成数据消防数据中心传输电力系统装饰智能化从数据中心功能区域划分从数据中心专业系统划分18数据中心组成建筑模块电力模块IT模块制冷模块消防模块19数据中心分类数据中心并没有统一的分类标准，不同视角和应用场景下数据中心的分类方式也并不相

，通常情况下我们可以按照以下几种方式进行分类：按照GB

50174-2017《数据中心设计规范》，目前国内数据中心分为A级、B级、C级三个等级按建设标准划分超大型数据中心大于等于10000个标准机架注：此处标准机架为换算单位，以功率2.5kW为一个标准机架大型数据中心3000～100

个标准机架小于3000个标准机架P≥40中、小型数据中心超大型数据中心按建设规模划分注：按《数据中心项目规范（征求意见稿）》大型数据中心40＞P≥10P：设计最大用电负荷P（MVA）中型数据中心小型数据中心10＞P≥5P＜520数据中心分类数据中心并没有统一的分类标准，不同视角和应用场景下数据中心的分类方式也并不相同，通常情况下我们可以按照以下几种方式进行分类：金融数据中心为银行、保险、证券等金融行业服务的数据中心企业数据中心（EDC）

工业企业数据中心航空数据中心为工业企业、制造业企业等提供服务的如各航司数据中心、航信数据中心等心按服务对象划分本意指提供互联网服务的数据中心，现引申为提供互联网接入服务的外包数据中心互联网数据中心（IDC）自有数据中心自建、自营的用于支撑自身业务的数据中心按拥有者和服务对象划分对外经营数据中心运营商数据中心第三方数据中心由通信运营商建设的提供对外服务的数据中心由通信运心外的其他组织建设的提供对外服务的数据中21数据中心基础设施技术交流Contents123数据中心政策与规范数据中心简介数据中心绿色低碳技术应用数据中心绿色低碳：绿色建筑建筑用电全部采用风电

电发展建筑表面光伏发电电池储能；研发建筑构造低碳结构体系、低碳建筑材料；减少制冷剂泄漏，实现无泄漏；改变制冷热泵方式：间接蒸发冷却、吸收式热泵等发展绿色天然工质

：CO2等纳周边风电；源网荷储一体化、多能互补综合能源利用碳排放减排风电光电应用调整用能方式建筑热源及余热利用减少使用化石燃料：煤、油、气；设备电气化：电热水器、热泵、电炊具燃气蒸汽锅炉替换：汽改水热电联产、燃煤燃气锅炉、电动改造；降低采暖热需求指标；等节能新能源利用：氢能、储氢技术利用工业余热、调峰火电、中水等满足供热、供水需求23数据中心绿色低碳：模块化技术应用模块化技术应用－标准化设计，模块化布局，缩短规划设计时间，打造统一规范的数据中心设备模块预制生产、现场快速拼装集成，未来数据中心将更多地支持人工智能负载，缩项目工程工期，快速交付，打造绿色低碳数据中心。更少的初始规模和快速扩容需求，更需要模块化构建。IT模块传统式机楼建筑可采用模块化方式仓储式建筑可采用定制化集装箱模块或模块化方式模块电力模块消防模块模块化机柜集装箱模块面向AI的弹性模块化架构将更适应数据中心未来发展方向24数据中心绿色低碳：模块化技术应用1设备级向系统级融合演进优势交流模块化高频UPS工程预制化，解决方案产品化整合易快速部署工频UPS高频UPS部件融合，高密模

化设计模块即插即用电力模块解决方案效率逐步提升系统融合，提升机房利用率供配电成本减少直流整合供电链路高效、节能机房效率提升

，运营成本48V开关电源240V/336V高压直流10kV交流输入的直流不间GB50174

-2017

A级系统2供电架构的演进

宜2N或M（N+1）（M-2，3，4，，）GB

50174

-2008

A级2N或M（N+1）（M-2，3，4，，）

可采用一路（N+1）UPS和一路市电供电方式（市电质量满足、柴发能承受容性负载影响）

也可（N+1）冗余（2个及以上地处不同区域的数据中心同时建设，互为备份，且数据实时传输、业务满足连续性要求时）25数据中心绿色低碳：制冷系统节能技术随着互联网技术的快速发展，数据中心的设备密集度将越来越高，耗电量和发热量也越来越大。针对大型数据中心或