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：次来源：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！