数据中心机房基础建设注意事项分析

数据中心机房基础建设注意事项分析现在计算机房系统工程的建设中，由于信息化的迅速发展，机房工程在各行各业的信息化建设中提到一个重要的位置，其建设规模越来越大，从事此行业的人员也越来越多，除了专业的机房公司和长期从事机房专业的技术人员外，还包括一些设计院、建筑装饰公司以及建设单位的相关人员。但是机房系统的建设发展很快，一些技术要求与原有的机房理念相比有了很大的变化，特此将机房系统建设中遇到的一些问题提出来与大家讨论，并请斧正：一、机房建设对楼板承重的要求：许多单位在机房建设选址时，往往只考虑到机房设备多，需要面积大，只注重温湿度、洁净度、照度、接地等技术参数的保证，却忽略了机房对承重的要求。现在机房选址一般在办公楼内，普通的办公楼设计时，若没对楼板荷载提出特殊要求，一般设计的荷载在250KG/M2-350KG/M2之间。现在有很多单位往往在机房施工时或计算机设备进场后才发现楼板承重不够，并且有的设计人员对机房的概念也比较陈旧，认为机房内就是放些电脑，没有多重。但是，现在机房里所用的计算机、小型机、服务器、网络设备等，均上机柜摆放，由于设备密度大，往往在小型机、服务器和大的存贮设备集中摆放时，单平方米投影面积内的设备总重量最大能达到1000-1200KG(包括机柜的重量)，而机房的最新的规范里对承重的要求也只有在空调、UPS电源设备间要求楼板荷载1000KG/M2，主机房楼板荷载为500KG/M2，这样的技术指标在一些大型的计算中心或数据中心是不能满足设备的特殊的承重要求的，会给机房的使用带来安全隐患。有的机房是在选址后未及时提出承重要求，致使大楼建成后不适宜进行机房建设，还要考虑承重加固问题，进行加固改造，加固方案可以采用粘贴钢板、碳纤维加固和架设钢结构钢梁加固，造成投资的损失，同时贴碳纤维加固由于碳纤维导电，并且碳纤维导电、比较轻，能漂浮在空气中，不宜清除，给机房的安全带来隐患;而采用架设钢结构钢梁加固，钢梁占用机房地板下的空间，影响机房下送风专用空调的送风，不利于机房的使用。二、机房顶面防水的重要性现在机房里摆放着大量的精密、贵重的计算机、网络设备等。一般的信息中心里的设备价值都在几百万元或几千万元，有的甚至几亿元，一旦有漏水事故发生，就会给用户造成设备损坏和信息丢失，带来很大、甚至无可挽回的经济损失。机房的防水往往只注重远离水源和机房内的有水设备的防水，却忽略了机房所在楼层上部区域的防水。因此，在计算机房系统工程的选址时，要求机房要远离水源，同时，在机房的总体设计时，要考虑到机房顶面的防水问题。现在的办公大楼内都有消防报警灭火系统，在规范中对机房的消防灭火系统要求灭火剂采用气体灭火剂，就是为机房的防水要求考虑的。机房选址一般在大楼的中间层，而大楼机房外的楼层和房间一般都为水喷淋灭火，机房上部楼层的水喷淋灭火系统对机房的安全留下很大的隐患，一旦有火情发生，水喷淋系统启动，水就会渗漏到机房内，威胁机房的安全。因此，在机房的选址时要充分考虑防水的安全问题，同时，在机房顶面的楼层相应的地面要作好防水处理。三、机房系统建设的投资及运行维护在机房系统的建设中，项目的投资是很重要的，对投资的控制是项目管理的重要目标。机房系统的投资主要分两部分，一部分是机房设施建设的投资，另一部分是机房运行管理的投资，前者投资的经济性决定了后者投资的多少。机房系统的设计方案是否合理、优化、实用，决定了前期投资的经济性。因此，机房的总体方案的确定是很重要的，这取决于设计的理念和技术水平。建设方一般对机房前期的建设比较慎重，要选择有技术实力的设计单位和技术人员进行机房的设计和施工，以保证机房方案的经济实用和机房的施工质量。但是，机房的投资，除了设施建设的投资外，还需要考虑到机房运行后的运行费用的投入，这一点往往是在项目规划时被忽视的。机房里除了摆放的计算机、网络设备外，还有许多保证机房环境的设备：如UPS电源设备、空调新风设备、配电设备、安防设备、其它控制设备及弱电设备。为了保证这些设备日常的使用，需要花费不少的人力和财力，这些费用每天每月都要支出，直接关系到机房后期运行维护费用的投入，而且机房的运行管理是否科学、严格，又直接影响到设备的使用寿命，好的机房管理可以延长这些设备的使用寿命，从而影响到投资的使用周期和回报。这在工程实例中比比皆是，有的单位运行维护好，费用低，使用年限长，有的单位运行维护差，费用投入高，使用年限短。精密空调安装技术要求高差最多25米，建议在20米以内，管道距离最多60米，建议在50米以内在布局上，综合考虑凤凰新媒体业务发展需求，建筑结构情况、投资成本、机房各系统特性等，做到合理性和科学化。机房功能区域的划分考虑人流、物流分开，布局合理，便于管理。本次采用的模块化机房包含服务器机柜、配电列头柜、配电列头柜、行级精密空调等，具备几个特点。首先是部署快速。由于采用了工厂预制部件，现场宜家式组装方式，整个部署周期减少到8-12周，建设周期缩短了50%，加速了业务上线时间;另外，由于采用的是模块化机房，场地限制少，可支持水泥地面和防静电地板安装，室内净空高度仅需2.8米，进一步方便了快速部署安装。模块化架构利于灵活扩容。采用华为模块化的部件和统一的接口标准，凤凰新媒体可以实现模块以双机架为单位灵活扩展;另外，由于华为的单机柜功率密度支持从3KW-25KW/机架平滑升级，高于业界的功率密度水平，凤凰新媒体可以按需设计;工厂定制预安装部件，设备放置统一有序，也确保了数据机房的美观大方。高效制冷，实现了绿色节能。凤凰新媒体的数据机房采用密闭冷热通道隔离技术，避免了冷热气流的混合;利用最优的空调布局匹配设计，实现了空调冷量按需分配;采用地板下送风技术，使得制冷更精确，提高了能效。与传统机房相比，凤凰新媒体的数据机房减少了30%左右的能耗;PUE值不仅可以实时查看，实施效果PUE值小于1.6。智能监控，精细管理。机柜级能耗监控及故障告警功能，支持凤凰新媒体数据机房实现本地及远程监控各主流厂家的IT设备运行情况，且人机交互界面友好;由于监控平台具有开放性及可扩展性，凤凰新媒体还可以根据其自身特殊需求扩展开发。数据中心机房的基本节能减排工作用户对机房设施“随需应变”的要求，对机房的规划、设计、设备选型、运行维护等四个环节及电源、空气调节、防雷、机柜、监控等五个子系统(有时将防雷纳入电源子系统)提出了挑战数据中心由两个层面组成——IT层面和机房设施层面。机房设施的扩展性需求，是IT层面的扩展性对运行环境的灵活性的诉求。与IT层面的扩展性相比，机房设施的可扩展性实现起来更困难一些，就好比前者是家具，后者是房间。机房设施的扩展方式，或称扩容方式，从目前国内的情况看，“一步到位”的方式与“逐步升级”的方式，都因用户需求各异而共存着。实际上，这两种方式确实各有千秋。从机房设施的工程实践上看，前者易、后者难;从投资风险上看，前者大、后者小;从投资、运营的过程和管理上看，前者简便、后者繁琐。所以，对于业务相对稳定的企业用户，更愿意选择前者;而业务发展迅速或市场风险高的企业，则更愿意选择后者，即对机房设施的可扩展性要求高，希望“随需应变”。用户对机房设施“随需应变”的要求，对机房的规划、设计、设备选型、运行维护等四个环节及电源、空气调节、防雷、机柜、监控等五个子系统(有时将防雷纳入电源子系统)提出了挑战。一、规划在规划环节，首先需要在数据中心机房选址问题上考虑扩展性的要求，包括对面积、楼层位置、楼层净高、地面载荷等方面的要求。如果决定采用单一房间，显然要考虑未来扩容时的IT设备及机房设备的面积需求;另外可行的方案是，扩容时占用其他房间——在这种情况下，需要同时对欲占用的房间进行同样的结构评估，包括楼层位置、楼层净高与承重。楼层位置主要影响空调室外机房的放置问题。一般情况下，空调室外机与机房的垂直距离不宜超过15米，所以机房的选址楼层多选在距离楼顶、底层或设备层较近的楼层，并在楼顶、底层或设备层中预留足够的空间，以备未来机房空调系统扩容时，安装空调室外机。如果未来扩容时计划不扩大机房面积，而是增大机房内的设备密度(或机架数量)，则必须考虑未来的设备重量与机房地板承重。二、设备选型设备选型环节应考虑的问题很多，以下分为子系统来讨论。1、供电子系统从供电子系统来看，需要考虑包括UPS、供电线路、配电线路等在内的整体的可扩展性。对于一般规模数据中心机房来讲，可以不考虑扩容对电力变压器的要求，但是需要考虑机房供电线路的容量问题。由于供电线路的扩容改造工程比较复杂，所以建议在机房初建时，应预留能够满足未来机房设备扩容需求的容量，其中应特别注意空调机、新风机等其他设备的负荷问题。对于机房主输入开关的配置，有三种方案可以选择。如果采用“一步到位”的方案，则扩容时不必断开此开关及上级主开关，不存在机房输入市电中断的情况，但缺点是在机房运行初期由于开关容量过大，发生负载故障时，存在动作不灵敏的可能及线路火灾隐患。采用“逐步升级”即每当扩容时更换主开关的方案，则不存在以上隐患，但缺点是扩容时需断电。折中方案是根据扩容前后的容量，预先安装两个或多个空气开关，根据某一阶段的实际负载量，启用一个、两个或多个空开，这种方式能够解决断电隐患和火灾隐患。在机房的设备投资中，UPS占有很大比重，所以UPS的扩展性问题更应引起关注。目前，随着半导体技术、电力电子技术、控制技术的发展，UPS技术已日瑧完善与成熟，并机技术已经被广泛采用，从而为不停机扩容提供了技术保障。而模块化技术的发展，则使UPS的扩容变得异于寻常地简便——就像直流电源模块的扩容一样，推拉之间便可完成增加或更换模块，完成系统扩容或修复。但是与整机模式相比，模块化设计的模式的单位容量制造成本较高，并且单模块的容量不宜做得很大，这使得模块化UPS更常用于有冗余要求的方案中，尤其是N+1冗余配置的场合，以改善整个UPS系统的经济性。对于UPS输出配电的选择也不容易忽视。输出配电包括配电柜和机柜内电源插排及线缆连接等。资料显示，40~50%的负载断电故障的原因是由于输出配电而不是UPS或电池组的问题(数据来源：司安瑞咨询，2004年)，而其中有许多案例往往发生在输出扩容过程中(如支路过载、电源插排接触不良等问题)。配电环节投资比重很低，建议用户在选用时应注意配电部件的产品品质，并且在机柜内杜绝使用非机柜专用插排，扩容前检测每一支路的负载电流情况，配电柜应预留足够支路空开位置，尽量选用可热插拔的空开等。2、空气调节子系统空气调节子系统包括数据中心机房专用空调机设备、新风机设备等组成的气流发生系统以及气流组织、配送系统。气流发生系统用来产生恒温、恒湿、洁净的气流，其容量根据设备的热负荷决定，扩容时主要考虑空间、承重问题和供电容量等问题(见前文)。气流配送系统用来形成合理的气流组织，将气流分配、输送到IT设备。如果整个机房的扩容采用不增加面积、而增加设备密度的方式，气流配送系统的扩容将必须考虑更多的因素。与配电回路中的电阻、压降可以忽略不计相反，气流配送回路中的风阻和风压的降落不可忽略，而且可能比负荷(IT设备等)本身的风阻、风压降落还要大;更严重的是，回路参数与许多变动的现场环境条件有关，如地板开口面积、数量、位置、机房密闭程度、IT设备放置位置、角度、方向、机邻机柜之间的距离和相对位置、机柜柜门的开孔率、地板高度等等。为了给扩容时提供变化余地，需要在机房初建时尽量减少固定风阻，如地板下送风风阻。减小送风风阻的方法有：增加高架地板高度(国家标准《电子计算机机房设计规范GB50174-93》中规定，地板敷设高度宜为200～350mm，但国内有经验、有条件的用户已经建设高度为600mm的机房);规范地板下线缆铺设工艺;保证机柜上部净高以以及回风通路载面积。国内经常出现忽视楼层净高问题，而导致扩容后部分IT设备运行温度过高的情况，如某地板高度为150mm的机房，在扩容时被迫迁址的案例。另外常见的案例是错误选用普通空调机而出现扩容后无法克服回路风阻、提供足够的风量而使IT设备超温的情况。3、机柜子系统机柜子系统越来越受到重视。IT设备的机架化势不可