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钟景华新一代绿色数据中心的规划与设计

发布时间:2020-01-14 10:12:47 阅读: 来源:浓度计厂家

2011年9月15日,“2011中国绿色数据中心技术大会”在北京世纪国建宾馆隆重举行。

郑宏:下面有请中国电子工程设计院副总工程师钟景华演讲,题目是“新一代绿色数据中心的规划与设计”,有请!

钟景华:

大家下午好!我今天讲的题目是“新一代绿色数据中心的规划与设计”,主要是结合咱们国家的国家规范,以及一些具体的节能措施给大家介绍一下。首先说一下国家规范,在数据中心这个行业里有三个规范是大家要执行的,第一就是GB50174-2008;第二是GB50462-2008;最后一个就是D9DX009。这个图集主要是配合上面两个规范来编制的,里面有各种设计方案以及施工方法。

除了国家规范以外,还要参考几个国外标准,刚才写的是国家规范、国家标准,这个是美国行业标准,本质区别,一个是法律,工程界的法律大家要执行。美国这个标准是参考书,在中国来讲是参考书,可以参考他的东西,是否执行是另外一回事,没有人来追究你。但是国家规范不执行的话,就会有相关部门来审核你的,包括出现了问题,法院会判谁是正确的。

美国通信行业协会标准TIA-942,这个和运营商有关系,这个标准应用于各个行业,其实不太正确,因为本来就是通信行业的标准,有些内容是抄袭其他组织的标准。TIA组织明年会进行新一版修订,不能再抄袭。

第二个标准,这个标准在中国很少有人知道,因为宣传得不够,TIA宣传得多。但这个标准在美国等级是高于TIA的,是BICSI002-2010,现在新版已经是2011版了,这个标准已经上升到了ISO标准,上升到国际标准,所以在这个标准里,把等级分成了五个等级,叫《数据中心设计与实施的最佳实践》。

第三个标准是和空调有关的,美国采暖制冷与空调工程师协会标准,2008ASHRAE,这个标准把空调系统描述得非常好。

第四个标准是IEEE-110,《电子设备供电和接地操作规程》。

以上几本是咱们做工程要参考的书,下面我简单把国家标准和TIA-942的相同之处和不同之处给大家讲一下。

国家标准,数据中心分成了A、B、C三个等级,也有分成了四个等级,一级是最高,四级是最低。

这是“009”里面的标准图集,描述的是A级机房,从这个图上来看,那边是市电供电,一路市电是另一路市电的备用,正常情况下是分段运行。变压器是1+1,任何一个变压器出现故障,另外一个变压器也可以承担,都是一对一对出现的,任何一组出现故障,还有另外一套系统。

这里有一个问题,这个图从中间看,两边是完全对称的,而国家标准是N或者N+1就可以了,国家标准A级和T4最根本的区别就是在这里,中心思想都是容错,就是允许系统前面犯错误,但是最终的结果是正确的。但是我们在做国家标准的时候,调查了国内几十个数据中心,没有一个数据中心是采用这个的,主要有两个原因,第一从可靠性上来讲,一路市电已经是另外一路市电的备用了,采用发电机是备用市电的备用,这已经没有太大意义了,这是第一个原因。第二个原因,从经营上考虑,因为这里是2N或者是2(N+1),比如我们2008年做的腾讯数据中心,是15万提服务器,最开始的时候定义机房等级不是太准确,要求所有得按最高等级,按照T4里设计,我们算了一下,设计49台发电机,这49台不能平铺在地上,因为会占很大地方。我们就设计了一个楼,但是会有一个共振的问题,会把这个楼给震塌的,所以说这个方案不合理,国内也没有这么多发电机。这个方案要报供电局,我们报给供电局以后,供电局马上就否定了,不批准了,供电局说国内没有这么多的发电机。这样就是发电厂了,如果是发电厂,就要报国家发改委批准,所以供电局也没有通过。这个方案报给腾讯公司,腾讯公司也出问题了,因为49台柴油发动机要花3个亿,他们也觉得有问题。后来我就跟腾讯公司的CTO讨论,我说腾讯网是什么,就是聊天网吗?如果出现故障,会造成重大经济损失吗?他说不会。我说会造成重大的社会混乱和重大政治影响吗?他说也不会,最多就是别聊天了,过一会儿就修好了。分析清楚这个问题之后,腾讯有20%的设备是属于核心网络设备,这是不能停电的,其他80%都是可以停电的。后来20%按A级,剩下80%按B级或者C级去做,我们的设计很快就完成了,供电局也很快批准了,花了3000万左右就搞定了。

这个案例说明了什么问题?说明两个问题,第一,现在的定级非常重要,任何一个数据中心,在设计之前一定要定等级,这个等级是业主来定,你自己来衡量数据中心的重要性。如果用于网络中断,造成了重大经济损失,那就按照高等级去建,如果不会造成很大损失,也没有必要建高等级,所以要根据你的业务去确定等级。

第二,从经营上考虑,当时49台是按照国家标准N+1性能考虑的,如果按美国的要求就更不得了。中国国家标准,首先是使用市电,柴油发电机是备用,而美国标准是不相信市电的,是以柴油发电机为主。但是这个标准是几年前定的,前几年没有这么大的数据中心,只有小的机房,没有几台发电机,但是现在碰到几万、十几万、二十几万数据中心的时候,这个问题就非常突出了。

这是给大家介绍一下中国标准和美国标准的不同之处。

这是B级。

等级就给大家介绍这些,下面给大家介绍一下数据中心的位置选择。因为在座的很多业主们都要建数据中心,数据中心有两种形式,一种是整栋楼都是数据中心,比如一、两层是机房的时候,我们怎么样选择机房的位置。国家规范规定要从设备运输、管线敷设,雷电感应和结构荷载等方面来考虑。

第一,设备运输。比如说现在18层大楼,我们把数据中心放在18层上,我们在设备安装的时候,这么重的设备都要通过电梯运上去,这是很不经济的。就设备运输这块来讲,我们要把机房放在比较低的位置上。

第二,是管线敷设,如果机房放在上面,高压、低压,包括冷机,都会放在地下室,如果把机房放在18层的顶上,就意味着所有的管线都要铺设到18层,这是不经济的,也是不节能的,因为无论是电还是冷煤,都有损失,所以我们要放在比较低的位置上。

第三,雷电感应,当一栋建筑遭到雷击的时候,最有影响的就是电磁感应,但并不是说所有电磁感应都是一样的,越靠近楼顶的地方影响越大,下边影响越小。

第四,结构荷载,国家规范规定,数据中心的荷载应该是一吨,如果把机房放在18层,就意味着从地下室到18层都要承受一吨的重点,从建筑造价上来讲是不合算的。如果放在二层,三层以上都是办公室,最多也就是250公斤,也就意味着从三层开始都可以减少,是经济的,所以我们也要把机房放在比较低的位置上。有人说放在一层行不行?国家规范不建议放在一层,为什么?一层是不安全,有人为破坏的可能性,所以国家规范让放在二层或者三层。有人说放在地下室行不行?你要看地下室有几层,如果只有一层,我们不建议放在地下室,就是掌握一个原则,不要放在最底层,为什么?就是怕水淹,即使你这个地区从来不发生洪水,但是你能保证没有水管爆裂的时刻吗?水管的质量都那么好吗?如果发生了冷水,水一定会淹到地下室去了,所以从安全上来讲,我们不要放在最底层就可以了。

数据中心建筑要求不宜设置外窗,有三个原因,第一,设置外窗,可能有人进入外窗,有不安全的因素。第二是节能,机房的空调环境,设置外窗就有气流交换,就不节能。第三,如果设有外窗,灰尘要从外面进来。所以国家规范规定,不宜设置外窗,但是建筑师一般不太同意,大家想想,哪个建筑是没有窗户的,如果没有窗户,建筑师很难发挥他的聪明才智,所以给建筑师留有余地,规定如果设置外窗的时候,要设计双层窗户,空气流动起来可以传热或者传冷,如果不流动就是绝缘体,这样就可以避免能量向外传出,有良好的气密性,就可以避免外界的灰尘进入。

这是地板高度问题,也和节能有关系。关于地板的高度,刚才都讲到了下送风的问题,静压箱越高,送风的效果越好,如果太低了,地板下还有一些管线会把风挡住,机柜也会发热,也是不节能的,所以国家规范规定,如果地板下送风,不能低于400,现在一般都是做到800,900的高度,或者是1米。国家规范还规定机柜或机架采用面对面,背对背的布置方式。如果不采取这种方式,像人排队一样,正面对背面,这种方式以前很多人都这样用,实际上是不正确的,看上去挺合理,挺漂亮,其实前面一排机柜冷空气进去,热空气出来,造成了气流的混流,造成了不节能,所以国家规范这样规定就是这个原因。

还有节能方式就是冷热通道隔离,机柜中间隔起来,像小房子一样,外界是冷通道,这种节能方式大概节出12%左右。其实更节能的是机柜节能,就像冰箱一样,我只负责这一小空间,外面的空间不负责,所以这种方式就更节能。还有是自然冷却,通过热加强器,通过空调冷冻水进行降温。这种方式在冬季,上面两个是冷机,夏季的时候开冷机,为空调进行降温,冬季的时候热交换器就发生作用了,这种方式目前在北京已经应用很多了,特别是在北京和北京以外,包括上海地区也在用,只是用的天数少一点,在北京地区,这种节能方式大概能节能40% 左右,是最主要的节能措施。

还有是电制冷与自然冷却相结合,平时可以采用自然冷却,夏季的时候可以电制冷。过度期间可以先通过盘管把空调回来的水先预冷一下,到了冬季的时候可以把冷冻水进行降温。

还有是直流供电。

下面这个是要给大家重点说一下的,大部分正在推广冷热电三联供,我们给中石油做的项目就用了这个技术。我们用天然气先发电,产生的热通过消化机组再去制冷,这个技术应用到数据中心中是非常节能的措施,因为在其他行业里,冷负荷不是常年都需要的,而在数据中心里是常年都需要的,电也是常年都需要的,就要两个东西,一个是电,一个是冷,采用冷热电三联供的方式,这两个问题都解决了。综合效益可以提高到80%到90%,一般的天然气,一般行业是30%、40%,如果采用到数据中心里,可以提高到80%到90%,是非常节的方式。

由于时间关系,今天就介绍到这里,谢谢大家!

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