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1 總 則
1.0.1 為規范數據中心的設計,確保電子信息系統安全、穩定、可靠地運行,做到技術先進、經濟合理、安全適用、節能環保,制定本規范。
1.0.2 本規范適用于新建、改建和擴建的數據中心的設計。
1.0.3 數據中心的設計應遵循近期建設規模與遠期發展規劃協調一致的原則。
1.0.4 數據中心的設計除應符合本規范外,尚應符合國家現行有關標準的規定。
2 術語
2.0.1 數據中心 data center
為集中放置的電子信息設備提供運行環境的建筑場所,可以是一棟或幾棟建筑物,也可以是一棟建筑物的一部分,包括主機房、輔助區、支持區和行政管理區等。
2.0.2 災備數據中心 business recovery data center
用于災難發生時,接替生產系統運行,進行數據處理和支持關鍵業務功能繼續運作的場所,包括限制區、普通區和專用區。
2.0.3 主機房 computer room
主要用于數據處理設備安裝和運行的建筑空間,包括服務器機房、網絡機房、存儲機房等功能區域。
2.0.4 輔助區 auxiliary area
用于電子信息設備和軟件的安裝、調試、維護、運行監控和管理的場所,包括進線間、測試機房、總控中心、消防和安防控制室、拆包區、備件庫、打印室、維修室等區域。
2.0.5 支持區 support area
為主機房、輔助區提供動力支持和安全保障的區域,包括變配電室、柴油發電機房、電池室、空調機房、動力站房、不間斷電源系統用房、消防設施用房等。
2.0.6 行政管理區 administrative area
用于日常行政管理及客戶對托管設備進行管理的場所,包括辦公室、門廳、值班室、盥洗室、更衣間和用戶工作室等。
2.0.7 限制區 restricted area
根據安全需要,限制不同類別人員進入的場所,包括主機房、輔助區和支持區等。
2.0.8 普通區 regular area
用于災難恢復和日常訓練、辦公的場所。
2.0.9 基礎設施 infrastructure
數據中心內,為電子信息設備提供運行保障的設施。
2.0.10 電子信息設備 electronic information equipment
對電子信息進行采集、加工、運算、存儲、傳輸、檢索等處理的設備,包括服務器、交換機、存儲設備等。
2.0.11 冗余 redundancy
重復配置系統的一些或全部部件,當系統發生故障時,冗余配置的部件介入并承擔故障部件的工作, 由此延長系統的平均故障間隔時間。
2.0.12 N——基本需求 N——base requirement
系統滿足基本需求,沒有冗余。
2.0.13 N+X冗余 N+X redundancy
系統滿足基本需求外,增加了X個組件、X個單元、X個模塊或X個路徑。任何X個組件、單元、模塊或路徑的故障或維護不會導致系統運行中斷。(X=1~N)
2.0.14 容錯 fault tolerant
具有兩套或兩套以上的系統,在同一時刻,至少有一套系統在正常工作。按容錯系統配置的基礎設施,在經受住一次嚴重的突發設備故障或人為操作失誤后,仍能滿足電子信息設備正常運行的基本需求。
2.0.15 電磁干擾(EMI) electromagnetic interference
電磁騷擾引起的裝置、設備或系統性能的下降。
2.0.16 電磁屏蔽 electromagnetic shielding
用導電材料減少交變電磁場向指定區域的穿透。
2.0.17 電磁屏蔽室 electromagnetic shielding enclosure
專門用于衰減、隔離來自內部或外部電場、磁場能量的建筑空間體。
2.0.18 截止波導通風窗 cut-off waveguide vent
截止波導與通風口結合為一體的裝置,該裝置既允許空氣流通,又能夠衰減一定頻率范圍內的電磁波。
2.0.19 可拆卸式電磁屏蔽室 modular electromagnetic shielding enclosure
按照設計要求,由預先加工成型的屏蔽殼體模塊板、結構件、屏蔽部件等,經過施工現場裝配,組建成具有可拆卸結構的電磁屏蔽室。
2.0.20 焊接式電磁屏蔽室 welded electromagnetic shielding enclosure
主體結構采用現場焊接方式建造的具有固定結構的電磁屏蔽室。
2.0.21 配電列頭柜(RPP) remote power panel
為成行排列或按功能區劃分的機柜提供配電管理的設備。
2.0.22 網絡配線柜 horizontal distribution area cabinet
為成行排列或按功能區劃分的機柜提供網絡服務的水平配線區設備。
2.0.23 智能布線管理系統 intelligent cabling management system
一套完整的軟硬件整合系統,通過對電子配線設備端口連接屬性的實時監測,實現對布線系統和網絡設備連接的智能化管理,跟蹤、記錄和報告。
2.0.24 靜態 static state
主機房的空調系統處于正常運行狀態,室內溫度和露點溫度達到電子信息設備的運行要求,但電子信息設備未運行。
2.0.25 動態 dynamic state
主機房的空調系統和電子信息設備處于正常運行狀態,室內有相關人員在場的情況。
2.0.26 停機條件 stop condition
主機房和輔助區的空調系統處于正常運行狀態,室內溫度和相對濕度滿足電子信息設備的停機要求,電子信息設備處于停機狀態。
2.0.27 靜電泄放 electrostatic leakage
帶電體上的靜電電荷通過帶電體內部或其表面等途徑,部分或全部消失的現象。
2.0.28 體積電阻 volume resistance
在材料相對的兩個表面上放置的兩個電極間所加直流電壓與流過兩個電極間的穩態電流(不包括沿材料表面的電流)之商。
2.0.29 保護性接地 protective earthing
以保護人身和設備安全為目的的接地。
2.0.30 功能性接地 functional earthing
用于保證設備(系統)正常運行,正確地實現設備(系統)功能的接地。
2.0.31 接地線 earthing conductor
從接地端子或接地匯集排至接地極的連接導體。
2.0.32 等電位聯結帶 bonding bar
將等電位聯結網格、設備的金屬外殼、金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構等連接其上形成等電位聯結的金屬帶。
2.0.33 等電位聯結導體 bonding conductor
將分開的諸導電性物體連接到接地匯集排、等電位聯結帶或等電位聯結網格的導體。
2.0.34 電能利用效率(PUE) power usage effectiveness
表征數據中心電能利用效率的參數,其數值為數據中心內所有用電設備消耗的總電能與所有電子信息設備消耗的總電能之比。
2.0.35 水利用效率(WUE) water usage effectiveness
表征數據中心水利用效率的參數,其數值為數據中心內所有用水設備消耗的總水量與所有電子信息設備消耗的總電能之比。
2.0.36 自動轉換開關電器(ATSE) automatic transfer switching equipment
由一個或幾個轉換開關電器和其他必需的電器組成,用于監測電源電路,并將一個或幾個負載電路從一個電源自動轉換至另一個電源的電器。
2.0.37 計算流體動力學(CFD) computational fluid dynamics
通過計算機模擬求解流體力學方程,對流體流動與傳熱等物理現象進行分析,得到溫度場、壓力場、速度場等計算方法。
2.0.38 雙重電源 duplicate supply
一個負荷的電源是由兩個電路提供的,這兩個電路就安全供電而言被認為是相互獨立的。
2.0.39 總控中心(ECC) enterprise command center
為數據中心各系統提供集中監控、指揮調度、技術支持和應急演練的平臺,也可稱為監控中心。
2.0.40 不間斷電源系統(UPS)uninterruptible power system
由變流器、開關和儲能裝置組合構成的系統,在輸入電源正常和故障時,輸出交流或直流電源,在一定時間內,維持對負載供電的連續性。
2.0.41 總體擁有成本(TCO) Total cost of ownership
數據中心全生命周期內,建設費用和運行費用的總和。
2.0.42 云計算 cloud computing
云計算是一種運算資源服務模式,能夠讓用戶通過網絡方便地按照需要使用資源池提供的可配置運算資源,該資源可以快速部署與發布。
2.0.43 數據中心基礎設施管理系統(DCIM) Data Center Infrastructure Management
數據中心基礎設施管理系統通過持續收集數據中心的資產、資源信息,以及各種設備的運行狀態,分析、整合和提煉有用數據,幫助數據中心運行維護人員管理數據中心,并優化數據中心的性能。
3 分級與性能要求
3.1 分級
3.1.1 數據中心應劃分為A、B、C三級。設計時應根據數據中心的使用性質、數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度確定所屬級別。
3.1.2 符合下列情況之一的數據中心應為A級:
1 電子信息系統運行中斷將造成重大的經濟損失;
2 電子信息系統運行中斷將造成公共場所秩序嚴重混亂。
3.1.3 符合下列情況之一的數據中心應為B級。
1 電子信息系統運行中斷將造成較大的經濟損失;
2 電子信息系統運行中斷將造成公共場所秩序混亂。
3.1.4 不屬于A級或B級的數據中心應為C級。
3.1.5 在同城或異地建立的災備數據中心,設計時宜與主用數據中心等級相同。
3.1.6 數據中心基礎設施各組成部分宜按照相同等級的技術要求進行設計,也可按照不同等級的技術要求進行設計。當各組成部分按照不同等級進行設計時,數據中心的等級按照其中最低等級部分確定。
3.2 性能要求
3.2.1 A級數據中心的基礎設施宜按容錯系統配置,在電子信息系統運行期間,基礎設施應在一次意外事故后或單系統設備維護或檢修時仍能保證電子信息系統正常運行。
3.2.2 A級數據中心同時滿足下列要求時,電子信息設備的供電可采用不間斷電源系統和市電電源系統相結合的供電方式。
1 設備或線路維護時,應保證電子信息設備正常運行;
2 市電直接供電的電源質量應滿足電子信息設備正常運行的要求;
3 市電接入處的功率因數應符合當地供電部門的要求;
4 柴油發電機系統應能夠承受容性負載的影響;
5 向公用電網注入的諧波電流分量(方均根值)不應超過現行國家標準《電能質量 公用電網諧波》GB/T14549規定的諧波電流允許值。
3.2.3 當兩個或兩個以上地處不同區域的數據中心同時建設,互為備份,且數據實時傳輸、業務滿足連續性要求時,數據中心的基礎設施可按容錯系統配置,也可按冗余系統配置。
3.2.4 B級數據中心的基礎設施應按冗余要求配置,在電子信息系統運行期間,基礎設施在冗余能力范圍內,不應因設備故障而導致電子信息系統運行中斷。
3.2.5 C級數據中心的基礎設施應按基本需求配置,在基礎設施正常運行情況下,應保證電子信息系統運行不中斷。
4 選址及設備布置
4.1 選址
4.1.1 數據中心選址應符合下列要求:
1 電力供給應充足可靠,通信應快速暢通,交通應便捷;
2 采用水蒸發冷卻方式制冷的數據中心,水源應充足。
3 自然環境應清潔,環境溫度應有利于節約能源;
4 應遠離產生粉塵、油煙、有害氣體以及生產或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場所;
5 應遠離水災、地震等自然災害隱患區域;
6 應遠離強振源和強噪聲源;
7 應避開強電磁場干擾;
8 A級數據中心不宜建在公共停車庫的正上方;
9 大中型數據中心不宜建在住宅小區和商業區內。
4.1.2 設置在建筑物內局部區域的數據中心,在確定主機房的位置時,應對安全、設備運輸、管線敷設、雷電感應、結構荷載、水患及空調系統室外設備的安裝位置等問題進行綜合分析和經濟比較。
4.2 組成
4.2.1 數據中心的組成應根據系統運行特點及設備具體要求確定,宜由主機房、輔助區、支持區、行政管理區等功能區組成。
4.2.2 主機房的使用面積應根據電子信息設備的數量、外形尺寸和布置方式確定,并應預留今后業務發展需要的使用面積。主機房的使用面積可按下式確定:
A=SN (4.2.2)
式中 A——主機房的使用面積(㎡);
S——單臺機柜(架)、大型電子信息設備和列頭柜等設備占用面積,可取2.0~4.0(㎡/臺);
N——主機房內所有機柜(架)、大型電子信息設備和列頭柜等設備的總臺數。
4.2.3 輔助區和支持區的面積之和可為主機房面積的1.5倍~2.5倍。
4.2.4 用戶工作室的使用面積可按4㎡/人~5㎡/人計算;硬件及軟件人員辦公室等有人長期工作的房間,使用面積可按5㎡/人~7㎡/人計算。
4.2.5 在災難發生時,仍需保證電子信息業務連續性的單位,應建立災備數據中心。災備數據中心的組成應根據安全需求、使用功能和人員類別劃分為限制區、普通區和專用區。
4.3 設備布置
4.3.1 數據中心內的各類設備應根據工藝設計進行布置,應滿足系統運行、運行管理、人員操作和安全、設備和物料運輸、設備散熱、安裝和維護的要求。
4.3.2容錯系統中相互備用的設備應布置在不同的物理隔間內,相互備用的管線宜沿不同路徑敷設。
4.3.3 當機柜(架)內的設備為前進風/后出風冷卻方式,且機柜自身結構未采用封閉冷風通道或封閉熱風通道方式時,機柜(架)的布置宜采用面對面、背對背方式。
4.3.4 主機房內通道與設備間的距離應符合下列規定:
1 用于搬運設備的通道凈寬不應小于1.5m;
2 面對面布置的機柜(架)正面之間的距離不宜小于1.2m;
3 背對背布置的機柜(架)背面之間的距離不宜小于0.8m;
4 當需要在機柜(架)側面和后面維修測試時,機柜(架)與機柜(架)、機柜(架)與墻之間的距離不宜小于1.0m;
5 成行排列的機柜(架),其長度超過6m時,兩端應設有通道;當兩個通道之間的距離超過15m時,在兩個通道之間還應增加通道。通道的寬度不宜小于1m,局部可為0.8m。
5 環境要求
5.1 溫度、露點溫度及空氣粒子濃度
5.1.1 主機房和輔助區內的溫度、露點溫度和相對濕度應滿足電子信息設備的使用要求;當電子信息設備尚未確定時,應按照附錄A的要求執行。
5.1.2 主機房的空氣含塵濃度,在靜態或動態條件下測試,每立方米空氣中粒徑大于或等于0.5μm的懸浮粒子數應少于17,600,000粒。
5.1.3數據中心裝修后的室內空氣質量除應符合本規范的規定外,尚應符合現行國家標準《室內空氣質量標準》GB/T18883的有關規定。
5.2 噪聲、電磁干擾、振動及靜電
5.2.1總控中心內,在長期固定工作位置測量的噪聲值應小于60dB(A)。
5.2.2主機房和輔助區內的無線電騷擾環境場強在80MHz~1000MHz和1400MHz~2000MHz頻段范圍內不應大于130 dB(μ v/m);工頻磁場場強不應大于30A/m。
5.2.3 在電子信息設備停機條件下,主機房地板表面垂直及水平向的振動加速度不應大于500mm/s2。
5.2.4 主機房和輔助區內絕緣體的靜電電壓絕對值不應大于1kV。
6 建筑與結構
6.1 一般規定
6.1.1 建筑和結構設計應根據數據中心的等級,按本規范附錄A的要求執行。
6.1.2 建筑平面和空間布局應具有靈活性,并應滿足數據中心的工藝要求。
6.1.3 主機房凈高應根據機柜高度、管線安裝及通風要求確定。新建數據中心時,主機房凈高不宜小于3.0m。
6.1.4 變形縫不宜穿過主機房。
6.1.5 主機房和輔助區不應布置在用水區域的直接下方,不應與振動和電磁干擾源為鄰。
6.1.6 設有技術夾層和技術夾道的數據中心,建筑設計應滿足各種設備和管線的安裝
和維護要求。當管線需穿越樓層時,宜設置技術豎井。
6.1.7 新建A級數據中心的抗震設防類別不應低于乙類,B級和C級數據中心的抗震設防類別不應低于丙類。
6.1.8 改建的數據中心應根據荷載要求,按照《建筑抗震鑒定標準》GB50023的規定進行抗震鑒定。經抗震鑒定后需要進行抗震加固的建筑應根據現行國家標準《混凝土加固結構規范》GB50367、《建筑抗震加固技術規程》JGJ 116和《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ 145的規定進行加固。當抗震設防類別為丙類的建筑改建為A級數據中心時,在使用荷載滿足要求的條件下,建筑可不做加固處理。
6.1.9 新建A級數據中心首層建筑完成面應高出當地洪水百年重現期水位線1.0m以上,并應高出室外地坪最少0.6m。
6.2 人流、物流及出入口
6.2.1 數據中心宜單獨設置人員出入口和貨物出入口。
6.2.2 有人操作區域和無人操作區域宜分開布置。
6.2.3 數據中心內通道的寬度及門的尺寸應滿足設備和材料的運輸要求,建筑入口至主機房的通道凈寬不應小于1.5m。
6.2.4 數據中心可設置門廳、休息室、值班室和更衣間。更衣間使用面積可按最大班人數的1m2/人~3m2/人計算。
6.3 圍護結構熱工設計和節能措施
6.3.1 數據中心的建筑氣候分區和圍護結構熱工設計應符合現行國家標準《公共建筑節能設計標準》GB50189 的規定。當主機房與外圍護結構相鄰時,對應部分外圍護結構的熱工性能應根據全年動態能耗分析情況確定最優值。
6.3.2 數據中心圍護結構的材料選型應滿足保溫、隔熱、防火、防潮、少產塵等要求。外墻、屋面熱橋部位的內表面溫度不應低于室內空氣露點溫度。
6.3.3 主機房不宜設置外窗。當主機房設有外窗時,外窗的氣密性不應低于《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》GB/T7106規定的8級要求或采用雙層固定式玻璃窗,外窗應設置外部遮陽,遮陽系數按《公共建筑節能設計標準》GB 50189確定。不間斷電源系統的電池室設有外窗時,應避免陽光直射。
6.4 室內裝修
6.4.1 室內裝修設計選用材料的燃燒性能除應符合本規范的規定外,尚應符合現行國家標準《建筑內部裝修設計防火規范》GB50222的有關規定。
6.4.2 主機房室內裝修,應選用氣密性好、不起塵、易清潔、符合環保要求、在溫度和濕度變化作用下變形小、具有表面靜電耗散性能的材料,不得使用強吸濕性材料及未經表面改性處理的高分子絕緣材料作為面層。
6.4.3 主機房內墻壁和頂棚的裝修應滿足使用功能要求,表面應平整、光滑、不起塵、避免眩光,并應減少凹凸面。
6.4.4 主機房地面設計應滿足使用功能要求,當鋪設防靜電活動地板時,活動地板的高度應根據電纜布線和空調送風要求確定,并應符合下列規定:
1 活動地板下的空間只作為電纜布線使用時,地板高度不宜小于250mm。活動地板下的地面和四壁裝飾,可采用水泥砂漿抹灰。地面材料應平整、耐磨;
2 活動地板下的空間既作為電纜布線,又作為空調靜壓箱時,地板高度不宜小于500mm。活動地板下的地面和四壁裝飾應采用不起塵、不易積灰、易于清潔的材料。樓板或地面應采取保溫、防潮措施,一層地面墊層宜配筋,圍護結構宜采取防結露措施。
6.4.5 技術夾層的墻壁和頂棚表面應平整、光滑。當采用輕質構造頂棚做技術夾層時,宜設置檢修通道或檢修口。
6.4.6 當主機房內設有用水設備時,應采取防止水漫溢和滲漏措施。
6.4.7 門窗、墻壁、地(樓)面的構造和施工縫隙,均應采取密閉措施。
6.4.8 當主機房頂板采用碳纖維加固時,應采用聚合物砂漿內襯鋼絲網對碳纖維進行保護。
7 空氣調節
7.1 一般規定
7.1.1 數據中心的空氣調節系統設計應根據數據中心的等級,按本規范附錄A的要求執行。除應符合本規范的規定外,尚應符合現行國家標準《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736的有關規定。
7.1.2 與其它功能用房共建于同一建筑內的數據中心,宜設置獨立的空調系統。
7.1.3 主機房與其它房間宜分別設置空調系統。
7.2 負荷計算
7.2.1 電子信息設備和其它設備的散熱量應根據設備實際用電量進行計算。
7.2.2 空調系統夏季冷負荷應包括下列內容:
1 數據中心內設備的散熱;
2 建筑圍護結構得熱;
3 通過外窗進入的太陽輻射熱;
4 人體散熱;
5 照明裝置散熱;
6 新風負荷;
7 伴隨各種散濕過程產生的潛熱。
7.2.3 空調系統濕負荷應包括下列內容:
1 人體散濕;
2 新風濕負荷;
3 滲漏空氣濕負荷;
4 圍護結構散濕。
7.3 氣流組織
7.3.1 主機房空調系統的氣流組織形式,應根據電子信息設備本身的冷卻方式、設備布置方式、設備散熱量、室內風速、防塵和建筑條件綜合確定,并宜采用計算流體動力學對主機房氣流組織進行模擬和驗證。當電子信息設備對氣流組織形式未提出特殊要求時,主機房氣流組織形式、風口及送回風溫差可按表7.3.1選用。
7.3.2 對單臺機柜發熱量大于4kW的主機房,宜采用活動地板下送風/上回風、行間制冷空調前送風/后回風等方式,并宜采取冷熱通道隔離措施。
7.3.3 在有人操作的機房內,送風氣流不宜直對工作人員。
7.4 系統設計
7.4.1 采用冷凍水空調系統的A級數據中心宜設置蓄冷設施,蓄冷時間應滿足電子信息設備的運行要求;控制系統、末端冷凍水泵、空調末端風機應由不間斷電源系統供電;冷凍水供回水管路宜采用環形管網或雙供雙回方式。當水源不能可靠保證數據中心運行需要時,A級數據中心也可采用兩種冷源供應方式。
7.4.2 數據中心的風管及管道的保溫、消聲材料和粘結劑,應選用非燃燒材料或難燃B1級材料。冷表面應作隔氣、保溫處理。
7.4.3 采用活動地板下送風時,地板的高度應根據送風量確定。
7.4.4 主機房應維持正壓。主機房與其它房間、走廊的壓差不宜小于5 Pa,與室外靜壓差不宜小于10 Pa。
7.4.5 空調系統的新風量應取下列二項中的最大值:
1 按工作人員計算,每人40m3/h;
2 維持室內正壓所需風量。
7.4.6 主機房內空調系統用循環機組宜設置初效過濾器或中效過濾器。新風系統或全空氣系統應設置初效和中效空氣過濾器,也可設置亞高效空氣過濾器和化學過濾裝置。末級過濾裝置宜設置在正壓端。
7.4.7 設有新風系統的主機房,在保證室內外一定壓差的情況下,送排風應保持平衡。
7.4.8 打印室、電池室等易對空氣造成二次污染的房間,對空調系統應采取防止污染物隨氣流進入其它房間的措施。
7.4.9 數據中心專用空調機可安裝在靠近主機房的專用空調機房內,也可安裝在主機房內。
7.4.10 空調系統設計應采用下列節能措施:
1 空調系統應根據當地氣候條件,充分利用自然冷源。
2 大型數據中心宜采用水冷冷水機組空調系統,也可采用風冷冷水機組空調系統;采用水冷冷水機組的空調系統,冬季可利用室外冷卻塔作為冷源;采用風冷冷水機組的空調系統,設計時應采用自然冷卻技術。
3 空調系統可采用電制冷與自然冷卻相結合的方式。
4 數據中心空調系統設計時,應分別計算自然冷卻和余熱回收的經濟效益,應采用經濟效益最大的節能設計方案。
5 空氣質量優良地區,可采用全新風空調系統。
6 根據負荷變化情況,空調系統宜采用變頻、自動控制等技術進行負荷調節。
7.4.11采用全新風空調系統時,應對新風的溫度、相對濕度、空氣含塵濃度等參數進行檢測和控制。寒冷地區采用水冷冷水機組空調系統時,冬季應對冷卻水系統采取防凍措施。
7.5 設備選擇
7.5.1 空調和制冷設備的選用應符合運行可靠、經濟適用、節能和環保的要求。
7.5.2 空調系統和設備應根據數據中心的等級、氣候條件、建筑條件、設備的發熱量等進行選擇,并應按本規范附錄A的要求執行。
7.5.3 空調系統無備份設備時,單臺空調制冷設備的制冷能力應留有15%~20%的余量。
7.5.4 機房專用空調、行間制冷空調宜采用出風溫度控制。空調機應帶有通信接口,通信協議應滿足數據中心監控系統的要求,監控的主要參數應接入數據中心監控系統,并應記錄、顯示和報警。主機房內的濕度可由機房專用空調、行間制冷空調進行控制,也可由其他加濕器進行調節。
7.5.5 空調設備的空氣過濾器和加濕器應便于清洗和更換,設計時應為空調設備預留維修空間。
8 電氣
8.1 供配電
8.1.1 數據中心用電負荷等級及供電要求應根據數據中心的等級,按現行國家標準《供配電系統設計規范》GB50052及本規范附錄A的要求執行。
8.1.2 電子信息設備供電電源質量應根據數據中心的等級,按本規范附錄A的要求執行。當電子信息設備采用直流電源供電時,供電電壓應符合電子信息設備的要求。
8.1.3 供配電系統應為電子信息系統的可擴展性預留備用容量。
8.1.4 戶外供電線路不宜采用架空方式敷設。
8.1.5 數據中心應由專用配電變壓器或專用回路供電,變壓器宜采用干式變壓器,變壓器宜靠近負荷布置。
8.1.6 數據中心低壓配電系統的接地型式宜采用TN系統。采用交流電源的電子信息設備,其配電系統應采用TN-S系統。
8.1.7 電子信息設備宜由不間斷電源系統供電。不間斷電源系統應有自動和手動旁路裝置。確定不間斷電源系統的基本容量時應留有余量。不間斷電源系統的基本容量可
按下式計算:
E≥1.2P (8.1.7-1)
式中 E——不間斷電源系統的基本容量(不包含備份不間斷電源系統設備)(kW/kVA);
P——電子信息設備的計算負荷(kW/kVA)。
8.1.8 數據中心內采用不間斷電源系統供電的空調設備和電子信息設備不應由同一組不間斷電源系統供電;測試電子信息設備的電源和電子信息設備的正常工作電源應采用不同的不間斷電源系統。
8.1.9 電子信息設備的配電宜采用配電列頭柜或專用配電母線。采用配電列頭柜時,配電列頭柜應靠近用電設備安裝;采用專用配電母線時,專用配電母線應具有靈活性。
8.1.10 交流配電列頭柜和交流專用配電母線宜配備瞬態電壓浪涌保護器和電源監測裝置,并應提供遠程通信接口。當輸出端中性線與PE線之間的電位差不能滿足電子信息設備使用要求時,配電系統可裝設隔離變壓器。
8.1.11 電子信息設備的電源連接點應與其他設備的電源連接點嚴格區別,并應有明顯標識。
8.1.12 A級數據中心應由雙重電源供電,并應設置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發電機組,也可采用供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路。當正常電源發生故障時,備用電源應能承擔數據中心正常運行所需要的用電負荷。
8.1.13 B級數據中心宜由雙重電源供電,當只有一路電源時,應設置柴油發電機組作為備用電源。
8.1.14 后備柴油發電機組的性能等級不應低于G3級;A級數據中心發電機組應連續和不限時運行,發電機組的輸出功率應滿足數據中心最大平均負荷的需要。B級數據中心發電機組的輸出功率可按限時500h運行功率選擇。
8.1.15柴油發電機應設置現場儲油裝置,儲存柴油的供應時間應按本規范附錄A的要求執行。當外部供油時間有保障時,儲存柴油的供應時間宜大于外部供油時間。柴油在儲存期間內,應對柴油品質進行檢測,當柴油品質不能滿足使用要求時,應對柴油進行更換和補充。
8.1.16 柴油發電機周圍應設置檢修用照明和維修電源,電源宜由不間斷電源系統供電。
8.1.17 正常電源與備用電源之間的切換采用自動轉換開關電器時,自動轉換開關電器宜具有旁路功能,或采取其他措施,在自動轉換開關電器檢修或故障時,不應影響電源的切換。
8.1.18 同城災備數據中心與主用數據中心的供電電源不應來自同一個城市變電站。采用分布式能源供電的數據中心,備用電源可采用市電或柴油發電機。
8.1.19 敷設在隱蔽通風空間的配電線路宜采用低煙無鹵阻燃銅芯電纜,也可采用配電母線。電纜應沿線槽、橋架或局部穿管敷設;活動地板下作為空調靜壓箱時,電纜線槽(橋架)或配電母線的布置不應阻斷氣流通路。
8.1.20 配電線路的中性線截面積不應小于相線截面積;單相負荷應均勻地分配在三相線路上。
8.2 照明
8.2.1 主機房和輔助區一般照明的照度標準值應按照300lx~500 lx設計,一般顯色指數不宜小于80 。支持區和行政管理區的照度標準值應按現行國家標準《建筑照明設計標準》GB50034的有關規定執行。
8.2.2 主機房和輔助區內的主要照明光源宜采用高效節能熒光燈,也可采用LED燈。熒光燈鎮流器的諧波限值應符合現行國家標準《電磁兼容 限值 諧波電流發射限值》GB17625.1的有關規定,燈具應采取分區、分組的控制措施。
8.2.3 輔助區的視覺作業宜采取下列保護措施:
1 視覺作業不宜處在照明光源與眼睛形成的鏡面反射角上;
2 輔助區宜采用發光表面積大、亮度低、光擴散性能好的燈具;
3 視覺作業環境內宜采用低光澤的表面材料。
8.2.4 照明燈具不宜布置在設備的正上方,工作區域內一般照明的照明均勻度不應小于0.7,非工作區域內的一般照明照度值不宜低于工作區域內一般照明照度值的1/3。
8.2.5 主機房和輔助區應設置備用照明,備用照明的照度值不應低于一般照明照度值的10%;有人值守的房間,備用照明的照度值不應低于一般照明照度值的50%;備用照明可為一般照明的一部分。
8.2.6 數據中心應設置通道疏散照明及疏散指示標志燈,主機房通道疏散照明的照度值不應低于5 lx,其它區域通道疏散照明的照度值不應低于1 lx。
8.2.8 數據中心內的照明線路宜穿鋼管暗敷或在吊頂內穿鋼管明敷。
8.2.9 技術夾層內宜設置照明和檢修插座,并應采用單獨支路或專用配電箱(柜)供電。
8.3 靜電防護
8.3.1 數據中心防靜電設計除應符合本規范的規定外,尚應符合現行國家標準《電子工程防靜電設計規范》GB50611的有關規定。
8.3.2 主機房和安裝有電子信息設備的輔助區,地板或地面應有靜電泄放措施和接地構造,防靜電地板、地面的表面電阻或體積電阻值應為2.5×104~1.0×109Ω ,且應具有防火、環保、耐污耐磨性能。
8.3.3 主機房和輔助區中不使用防靜電活動地板的房間,可鋪設防靜電地面,其靜電耗散性能應長期穩定,且不應起塵。
8.3.4 輔助區內的工作臺面宜采用導靜電或靜電耗散材料,其靜電性能指標應符合本規范第8.3.1條的規定。
8.3.5 靜電接地的連接線應有足夠的機械強度和化學穩定性,宜采用焊接或壓接。當采用導電膠與接地導體粘接時,其接觸面積不宜小于20cm2。
8.4 防雷與接地
8.4.1 數據中心的防雷和接地設計,應滿足人身安全及電子信息系統正常運行的要求,并應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343的有關規定。
8.4.2 保護性接地和功能性接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻應按其中最小值確定。
8.4.3 對功能性接地有特殊要求需單獨設置接地線的電子信息設備,接地線應與其它接地線絕緣;供電線路與接地線宜同路徑敷設。
8.4.4 數據中心內所有設備的金屬外殼、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構等必須進行等電位聯結并接地。
8.4.5 電子信息設備等電位聯結方式應根據電子信息設備易受干擾的頻率及數據中心的等級和規模確定,可采用S型、M型或SM混合型。
8.4.6 采用M型或SM混合型等電位聯結方式時,主機房應設置等電位聯結網格,網格四周應設置等電位聯結帶,并應通過等電位聯結導體將等電位聯結帶就近與接地匯流排、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構等進行連接。每臺電子信息設備(機柜)應采用兩根不同長度的等電位聯結導體就近與等電位聯結網格連接。
8.4.7 等電位聯結網格應采用截面積不小于25mm2的銅帶或裸銅線,并應在防靜電活動地板下構成邊長為0.6沒~3m的矩形網格。
8.4.8 等電位聯結帶、接地線和等電位聯結導體的材料和最小截面積,應符合表8.4.8的要求。
表8.4.8 等電位聯結帶、接地線和等電位聯結導體的材料和最小截面積
8.4.9 3kV~10kV備用柴油發電機系統中性點接地方式應根據常用電源接地方式及線路的單相接地電容電流數值確定。當常用電源采用非有效接地系統時,柴油發電機系統中性點接地宜采用不接地系統。當常用電源采用有效接地系統時,柴油發電機系統中性點接地可采用不接地系統,也可采用低電阻接地系統。當柴油發電機系統中性點接地采用不接地系統時,應設置接地故障報警。當多臺柴油發電機組并列運行,且采用低電阻接地系統時,可采用其中一臺機組接地方式。
8.4.10 1kV及以下備用柴油發電機系統中性點接地方式宜與低壓配電系統接地方式一致。多臺柴油發電機組并列運行,且低壓配電系統中性點直接接地時,多臺機組的中性點可經電抗器接地,也可采用其中一臺機組接地方式。
9 電磁屏蔽
9.1 一般規定
9.1.1 對涉及國家秘密或企業對商業信息有保密要求的數據中心,應設置電磁屏蔽室或采取其它電磁泄漏防護措施,電磁屏蔽室的性能指標應按國家現行有關標準執行。
9.1.2 對于環境要求達不到本規范第5.2.2條要求的數據中心,應采取電磁屏蔽措施。
9.1.3 電磁屏蔽室的結構形式和相關的屏蔽件應根據電磁屏蔽室的性能指標和規模選擇。
9.1.4 設有電磁屏蔽室的數據中心,建筑結構應滿足屏蔽結構對荷載的要求。
9.1.5 電磁屏蔽室與建筑(結構)墻之間宜預留維修通道或維修口。
9.1.6 電磁屏蔽室的殼體應對地絕緣,接地宜采用共用接地裝置和單獨接地線的型式。
9.2 結構形式
9.2.1 用于保密目的的電磁屏蔽室,其結構形式可分為可拆卸式和焊接式。焊接式可分為自撐式和直貼式。
9.2.2 建筑面積小于50m2、日后需搬遷的電磁屏蔽室,結構形式宜采用可拆卸式。
9.2.3 電場屏蔽衰減指標大于120dB、建筑面積大于50m2的屏蔽室,結構形式宜采用自撐式。
9.2.4 電場屏蔽衰減指標大于60dB的屏蔽室,結構形式宜采用直貼式,屏蔽材料可選擇鍍鋅鋼板,鋼板的厚度應根據屏蔽性能指標確定。
9.2.5 電場屏蔽衰減指標大于25dB的屏蔽室,結構形式宜采用直貼式,屏蔽材料可選擇金屬絲網,金屬絲網的目數應根據被屏蔽信號的波長確定。
9.3 屏蔽件
9.3.1 屏蔽門、濾波器、波導管、截止波導通風窗等屏蔽件,其性能指標不應低于電磁屏蔽室的性能要求,安裝位置應便于檢修。
9.3.2 屏蔽門可分為旋轉式和移動式。一般情況下,宜采用旋轉式屏蔽門。當場地條件受到限制時,可采用移動式屏蔽門。
9.3.3 所有進入電磁屏蔽室的電源線纜應通過電源濾波器進行處理。電源濾波器的規格、供電方式和數量應根據電磁屏蔽室內設備的用電情況確定。
9.3.4 所有進入電磁屏蔽室的信號電纜應通過信號濾波器或進行其它屏蔽處理。
9.3.5 進出電磁屏蔽室的網絡線宜采用光纜或屏蔽纜線,光纜不應帶有金屬加強芯。
9.3.6 截止波導通風窗內的波導管宜采用等邊六角型,通風窗的截面積應根據室內換氣次數進行計算。
9.3.7 非金屬材料穿過屏蔽層時應采用波導管,波導管的截面尺寸和長度應滿足電磁屏蔽的性能要求。
10 網絡與布線系統
10.1 網絡系統
10.1.1 數據中心網絡系統應根據用戶需求和技術發展狀況進行規劃和設計。
10.1.2 數據中心網絡應包括互聯網絡、前端網絡、后端網絡和運管網絡。前端網絡可采用三層、二層和一層架構。
10.1.3 A級數據中心的核心網絡設備應采用容錯系統,并應具有可擴展性,相互備用的核心網絡設備宜布置在不同的物理隔間內。
10.2 布線系統
10.2.1 數據中心布線系統設計,除應符合本規范的規定外,輔助區、支持區和行政管理區布線系統的設計尚應符合現行國家標準《綜合布線系統工程設計規范》GB50311的有關規定。
10.2.2 數據中心布線系統應支持數據和語音信號的傳輸。
10.2.3 數據中心布線系統應根據網絡架構進行設計。設計范圍應包括主機房、輔助區、支持區和行政管理區。主機房宜設置主配線區、中間配線區、水平配線區和設備配線區,也可設置區域配線區。主配線區可設置在主機房的一個專屬區域內;占據多個房間或多個樓層的數據中心可在每個房間或每個樓層設置中間配線區;水平配線區可設置在一列或幾列機柜的端頭或中間位置。
10.2.4 承擔數據業務的主干和水平子系統應采用OM3/OM4多模光纜、單模光纜或6A類及以上對絞電纜,傳輸介質各組成部分的等級應保持一致,并應采用冗余配置。
10.2.5 主機房布線系統中,所有屏蔽和非屏蔽對絞線纜宜兩端各終接在一個信息模塊上,并固定至配線架。所有光纜應連接到單芯或多芯光纖耦合器上,并固定至光纖配線箱。
10.2.6 主機房布線系統中12芯及以上的光纜主干或水平布線系統宜采用多芯MPO/MTP預連接系統。存儲網絡的布線系統宜采用多芯MPO/MTP預連接系統。
10.2.7 A級數據中心宜采用智能布線管理系統對布線系統進行實時智能管理。
10.2.8 數據中心布線系統所有線纜的兩端、配線架和信息插座應有清晰耐磨的標簽。
10.2.9 數據中心存在下列情況之一時,應采用屏蔽布線系統、光纜布線系統或采取其它相應的防護措施:
1 環境要求未達到本規范第5.2.2條的要求時;
2 網絡安全保密要求時;
3 安裝場地不能滿足非屏蔽布線系統與其它系統管線或設備的間距要求時。
10.2.10 敷設在隱蔽通風空間的纜線應根據數據中心的等級,按本規范附錄A的要求執行。
10.2.11 數據中心布線系統與公用電信業務網絡互聯時,接口配線設備的端口數量和纜線的敷設路由應根據數據中心的等級,并在保證網絡出口安全的前提下確定。
10.2.12 纜線采用線槽或橋架敷設時,線槽或橋架的高度不宜大于150mm,線槽或橋架的安裝位置應與建筑裝飾、電氣、空調、消防等協調一致。當線槽或橋架敷設在主機房天花板下方時,線槽和橋架的頂部距離天花板或其他障礙物不宜小于300mm。
10.2.13 主機房布線系統中的銅纜與電力電纜或配電母線槽之間的最小間距應根據機柜的容量和線纜保護方式確定,并應符合表10.2.13的規定。
11 智能化系統
11.1 一般規定
11.1.1 數據中心應設置總控中心、環境和設備監控系統、安全防范系統、火災自動報警系統、數據中心基礎設施管理系統等智能化系統,各系統的設計應根據機房的等級,按現行國家標準《智能建筑設計標準》GB50314、《安全防范工程技術規范》GB50348、《火災自動報警系統設計規范》GB50116、《視頻顯示系統工程技術規范》 GB50464,以及本規范附錄A的要求執行。
11.1.2 智能化各系統可集中設置在總控中心內,各系統設備應集中布置,供電電源應可靠,宜采用獨立不間斷電源系統供電,當采用集中不間斷電源系統供電時,各系統應單獨回路配電。
11.1.3 智能化系統宜采用統一系統平臺,系統宜采用集散或分布式網絡結構及現場總線控制技術,支持各種傳輸網絡和多級管理。系統平臺應具有集成性、開放性、可擴展性及可對外互聯等功能。系統采用的操作系統、數據庫管理系統、網絡通信協議等應采用國際上通用的系統。
11.1.4 智能化系統應具備顯示、記錄、控制、報警、提示及趨勢和能耗分析功能。
11.2 環境和設備監控系統
11.2.1 環境和設備監控系統宜符合下列要求:
1 監測和控制主機房和輔助區的溫度、露點溫度或相對濕度等環境參數,當環境參數超出設定值時,應報警并記錄。核心設備區及高密設備區宜設置機柜微環境監控系統。
2 主機房內有可能發生水患的部位應設置漏水檢測和報警裝置;強制排水設備的運行狀態應納入監控系統。
3 環境檢測設備的安裝數量及安裝位置應根據運行和控制要求確定,主機房的環境溫度、露點溫度或相對濕度應以冷通道或以送風區域的測量參數為準。
11.2.2設備監控系統宜對機電設備的運行狀態、能耗進行監視、報警并記錄。機房專用空調設備、冷水機組、柴油發電機組、不間斷電源系統等設備自身應配帶監控系統,監控的主要參數應納入設備監控系統,通信協議應滿足設備監控系統的要求。
11.3 安全防范系統
11.3.1 安全防范系統宜由視頻安防監控系統、入侵報警系統和出入口控制系統組成,各系統之間應具備聯動控制功能。A級數據中心主機房的視頻監控應無盲區。
11.3.2 緊急情況時,出入口控制系統應能接受相關系統的聯動控制信號,自動打開疏散通道上的門禁系統。
11.3.3 室外安裝的安全防范系統設備應采取防雷電保護措施,電源線、信號線應采用屏蔽電纜,避雷裝置和電纜屏蔽層應接地,且接地電阻不應大于10Ω。
11.3.4 安全防范系統宜采用數字式系統,支持遠程監視功能。
11.4 總控中心
11.4.1總控中心宜設置單獨房間,系統宜接入基礎設施運行信息、業務運行信息、辦公及管理信息等信號。
11.4.2總控中心宜設置總控中心機房、大屏顯示系統、信號調度系統、話務調度系統、擴聲系統、會議系統、對講系統、中控系統、網絡布線系統、出入口控制系統、視頻監控系統、燈光控制系統、操作控制臺和座席等。
12 給水排水
12.1 一般規定
12.1.1 給水排水系統應根據數據中心的等級,按本規范附錄A的要求執行。
12.1.2 數據中心內安裝有自動噴水滅火設施、空調機和加濕器的房間,地面應設置擋水和排水設施。
12.1.3數據中心不應有與主機房內設備無關的給排水管道穿過主機房,相關給排水管道不應布置在電子信息設備的上方。進入主機房的給水管應加裝閥門。
12.1.4采用水冷冷水機組的冷源系統應設置冷卻水補水儲存裝置,儲存時間不應低于當地應急水車抵達現場的時間。當不能確定應急水車抵達現場的時間時,A級數據中心可按12小時儲水。
12.2 管道敷設
12.2.1 數據中心內的給水排水管道應采取防滲漏和防結露措施。
12.2.2 穿過主機房的給水排水管道應暗敷或采取防漏保護的套管。管道穿過主機房墻壁和樓板處應設置套管,管道與套管之間應采取密封措施。
12.2.3 主機房和輔助區設有地漏時,應采用潔凈室專用地漏或自閉式地漏,地漏下應加設水封裝置,并應采取防止水封損壞和反溢措施。
12.2.4 數據中心內的給排水管道及其保溫材料應采用不低于B1級的材料。
13 消防與安全
13.1 一般規定
13.1.1 數據中心防火和滅火系統設計,除應符合本規范的規定外,尚應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB50016、《氣體滅火系統設計規范》GB50370、《細水霧滅火系統技術規范》GB50898和《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084,并應按本規范附錄A的要求執行。
13.1.2 A級數據中心的主機房宜設置氣體滅火系統,也可設置細水霧滅火系統。當A級數據中心內的電子信息系統在其他數據中心內安裝有承擔相同功能的備份系統時,也可設置自動噴水滅火系統。
13.1.3 B級和C級數據中心的主機房宜設置氣體滅火系統,也可設置細水霧滅火系統或自動噴水滅火系統。
13.1.4 總控中心等長期有人工作的區域應設置自動噴水滅火系統。
13.1.5 數據中心應設置火災自動報警系統,并應符合現行國家標準《火災自動報警系統設計規范》GB50116的有關規定。
13.1.6 數據中心應設置室內消火栓系統和建筑滅火器,室內消火栓系統宜配置消防軟管卷盤。
13.2 防火與疏散
13.2.1 數據中心的耐火等級不應低于二級。
13.2.2 當數據中心按照廠房進行設計時,數據中心的火災危險性分類應為丙類,數據中心內任一點到最近安全出口的直線距離不應大于表13.2.2的規定。當主機房設有高靈敏度的吸氣式煙霧探測火災報警系統時,主機房內任一點到最近安全出口的直線距離可增加50%。
13.2.3當數據中心按照民用建筑設計時,直通疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的直線距離不應大于表13.2.3-1的規定。各房間內任一點至房間直通疏散走道的疏散門的直線距離不應大于表13.2.3-2的規定。建筑內全部采用自動滅火系統時,采用自動噴水滅火系統的區域,安全疏散距離可增加25%。
13.2.4當數據中心位于其它建筑物內時,數據中心與建筑內其它功能用房之間應采用耐火極限不低于2.0h的防火隔墻和1.5h的樓板隔開,隔墻上開門應采用甲級防火門。
13.2.5建筑面積大于120m2的主機房,疏散門不應少于兩個,且應分散布置。建筑面積不大于120m2的主機房,或位于袋形走道盡端、建筑面積不大于200m2的主機房,且機房內任一點至疏散門的直線距離不大于15m,可設置一個疏散門,疏散門的凈寬度不小于1.4m。主機房的疏散門應向疏散方向開啟,且應自動關閉,并應保證在任何情況下均能從機房內開啟。走廊、樓梯間應暢通,并應有明顯的疏散指示標志。
13.2.6主機房的頂棚、壁板(包括夾芯材料)和隔斷應為不燃燒體,且不得采用有機復合材料。地面及其他裝修應采用不低于B1級的裝修材料。
13.2.7 當單罐柴油容量不大于50m3,總柴油儲量不大于200m3 時,直埋地下的臥式柴油儲罐與建筑物和園區道路之間的最小防火間距除應符合表13.2.7的規定外,尚應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB50016、《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156和《石油化工企業設計防火規范》GB50160的有關規定。
表13.2.7 直埋地下的柴油臥式儲罐與建筑物和園區道路之間的最小防火間距
13.3 消防設施
13.3.1 采用管網式氣體滅火系統或細水霧滅火系統的主機房,應同時設置兩組獨立的火災探測器,且火災報警系統應與滅火系統和視頻監控系統聯動。
13.3.2采用全淹沒方式滅火的區域,滅火系統控制器應在滅火設備動作之前,聯動控制關閉房間內的風門、風閥,并應停止空調機、排風機,切斷非消防電源等。
13.3.3采用全淹沒方式滅火的區域應設置火災警報裝置,防護區外門口上方應設置滅火顯示燈。滅火系統的控制箱(柜)應設置在房間外便于操作的地方,且應有保護裝置防止誤操作。
13.3.4 當數據中心與其它功能用房合建時,數據中心內的自動噴水滅火系統,應設置單獨的報警閥組。
13.3.5 數據中心內,建筑滅火器的設置應符合現行國家標準《建筑滅火器配置設計規范》GB50140的有關規定。滅火劑不應對電子信息設備造成污漬損害。
13.4 安全措施
13.4.1 凡設置氣體滅火系統的主機房,應配置專用空氣呼吸器或氧氣呼吸器。
13.4.2 數據中心應采取防鼠害和防蟲害措施。
附錄1 各級數據中心技術要求
本規范用詞說明
1 為便于在執行本規范條文時區別對待,對要求嚴格程度不同的用詞說明如下:
1) 表示很嚴格,非這樣做不可的用詞:
正面詞采用“必須”,反面詞采用“嚴禁”。
2) 表示嚴格,在正常情況下均應這樣做的用詞:
正面詞采用“應”,反面詞采用“不應”或“不得”。
3) 表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的用詞:
正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”;
表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的用詞,采用“可”。
2 本規范中指明應按其他有關標準、規范執行的寫法為“應符合??的規定”或“應按??執行”。
引用標準目錄
《建筑設計防火規范》GB50016
《建筑抗震鑒定標準》GB50023
《建筑照明設計標準》GB50034
《供配電系統設計規范》GB50052
《建筑物防雷設計規范》GB50057
《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084
《工業企業噪聲控制設計規范》GB/T50087
《火災自動報警系統設計規范》GB50116
《建筑滅火器配置設計規范》GB50140
《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156
《石油化工企業設計防火規范》GB50160
《公共建筑節能設計標準》GB50189
《建筑內部裝修設計防火規范》GB50222
《綜合布線系統工程設計規范》GB50311
《智能建筑設計標準》GB50314
《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343
《安全防范工程技術規范》GB50348
《混凝土加固結構規范》GB50367
《氣體滅火系統設計規范》GB50370
《視頻顯示系統工程技術規范》 GB50464
《電子工程防靜電設計規范》GB50611
《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736
《細水霧滅火系統技術規范》GB50898
《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》GB/T7106
《室內空氣質量標準》GB/T18883
《建筑抗震加固技術規程》JGJ 116
《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ 145
數據中心設計規范
GB 50174-2017
條文說明
修訂說明
《數據中心設計規范》GB50174—2017,經住房和城鄉建設部2017年5月4日以第1541號文公告批準發布。
本規范是在《電子信息系統機房設計規范》GB50174-2008進行修訂的基礎上編制完成的。將《電子信息系統機房設計規范》更名為《數據中心設計規范》的主要目的是適應目前國內數據中心的建設需要以及更好地進行國際交流。
本規范修訂的主要內容有:
1 根據目前各行業對數據中心的要求和規模差別較大的情況,增加了A級數據中心的定義范圍,以滿足不同行業的設計要求。
2 增加了網絡系統和災備數據中心的設計要求。
3 將第十一章“監控與安全防范”更名為“智能化系統”。
本規范修訂過程中,編制組進行了廣泛、深入的調查研究,總結了我國在數據中心工程建設中的實踐經驗,同時參考了國外先進技術法規、技術標準。
為便于廣大設計、施工、科研、學校等單位有關人員在使用本規范時能正確理解和執行條文規定,《數據中心設計規范》編制組按章、節、條順序編制了本規范的條文說明。對條文規定的目的、依據以及執行中需注意的有關事項進行了說明,還著重對強制性條文的強制性理由做了解釋。但是,本條文說明不具備與規范正文同等的法律效力,僅供使用者作為理解和把握規范規定的參考。
1 總 則
1.0.2 本規范所述數據中心包括政府數據中心、企業數據中心、金融數據中心、互聯網數據中心、云計算數據中心、外包數據中心等從事信息和數據業務的數據中心。
2 術語
2.0.1 本規范定義的數據中心是以建筑空間為電子信息設備提供運行環境的場所,不包括室外以集裝箱、車輛、船舶等設施為電子信息設備提供運行環境的場所。
2.0.3 數據處理包括數據計算、存儲、交換和傳輸等。主機房除可按服務器機房、網絡機房、存儲機房等劃分外,對于面積較大的主機房,還可按不同功能或不同用戶的設備進行區域劃分。如服務器設備區、網絡設備區、存儲設備區、甲用戶設備區、乙用戶設備區等。
2.0.14 容錯的目的是為了提高系統的可靠性,對于某些故障率非常低的大型設備(如冷水機組),采用設備N+X(X=1~N)冗余、雙路由方式,同樣可以滿足系統可靠性的要求。
2.0.39 總控中心可以是一個單獨的房間,也可以是某個房間的一部分。
2.0.42 運算資源包括網絡、服務器、存儲空間、應用程序及各項服務。
3 分級與性能要求
3.1 分級
3.1.1 隨著電子信息技術的發展,各行各業對數據中心的建設提出了不同的要求,根據調研、歸納和總結,并參考國外相關標準,本規范從數據中心的使用性質和數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度,將數據中心劃分為A、B、C三級,A級為“容錯”系統,可靠性和可用性等級最高;B級為“冗余”系統,可靠性和可用性等級居中;C級為滿足基本需要,可靠性和可用性等級最低。
數據中心的使用性質主要是指數據中心所處行業或領域的重要性,最主要的衡量標準是由于基礎設施故障造成網絡信息中斷或重要數據丟失在經濟和社會上造成的損失或影響程度。數據中心按照哪個等級標準進行建設,應由建設單位根據數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度確定,同時還應綜合考慮建設投資。等級高的數據中心可靠性提高,但投資也相應增加。
3.1.2 A級數據中心舉例:金融行業、國家氣象臺、國家級信息中心、重要的軍事部門、交通指揮調度中心、廣播電臺、電視臺、應急指揮中心、郵政、電信等行業的數據中心及企業認為重要的數據中心。
3.1.3 B級數據中心舉例:科研院所;高等院校;博物館、檔案館、會展中心;政府辦公樓等的數據中心。
以上為A級和B級數據中心舉例,在中國境內的其它企事業單位、國際公司、國內公司應按照機房分級與性能要求,結合自身需求與投資能力確定本單位數據中心的建設等級和技術要求。
3.1.5 在同城或異地建立災備數據中心時,災備數據中心宜與主用數據中心等級相同。當災備數據中心與主用數據中心數據實時傳輸備份,業務滿足連續性要求時,災備數據中心的等級可與主用數據中心等級相同,也可低于主用數據中心的等級。
3.1.6 基礎設施由建筑、結構、空調、電氣、網絡、布線、給水排水等部分組成,當各組成部分按照不同等級進行設計時,數據中心的等級按照其中最低等級部分確定。例如:電氣按照A級技術要求進行設計,而空調按照B級技術要求進行設計,則此數據中心的等級為B級。
3.2 性能要求
3.2.1 A級數據中心涵蓋B級和C級數據中心的性能要求,且比B級和C級數據中心的性能要求更高。意外事故包括操作失誤、設備故障、正常電源中斷等,一般按照發生一次意外事故做設計,不考慮多個意外事故同時發生。設備維護或檢修也只考慮同時維修一個系統的設備,不考慮多系統的設備同時維修。在一次意外事故發生后或單系統設備維護或檢修時,基礎設施能夠滿足電子信息設備基本運行需求。
3.2.2 此條規定的主要目的是在保證可用性的前提下,降低數據中心總體擁有成本(TCO)。電子信息設備屬于容性負載,柴油發電機系統應能夠承擔容性負載的影響;當數據中心向公用電網注入的諧波電流分量(方均根值)超過現行國家標準《電能質量 公用電網諧波》GB/T14549規定的諧波電流允許值時,應進行諧波治理。
3.2.3 這是A級數據中心的一種情況,主要適用于云計算數據中心、互聯網數據中心等。當兩個或兩個以上在同城或異地同時建立的數據中心互為備份,且數據實時傳輸備份、業務滿足連續性要求時,由于數據中心之間已實現容錯功能,因此其基礎設施可根據實際情況,按容錯或冗余系統進行配置。
3.2.4 B級數據中心涵蓋C級數據中心的性能要求,且比C級數據中心的性能要求更高。
4 選址及設備布置
4.1 選址
4.1.1 在保證電力供給、通信暢通、交通便捷的前提下,數據中心的建設應選擇氣候環境溫度相對較低的地區,這樣有利于降低能耗。
電子信息系統受粉塵、有害氣體、振動沖擊、電磁場干擾等因素影響時,將導致運算差錯、誤動作、機械部件磨損、腐蝕、縮短使用壽命等。數據中心位置選擇應盡可能遠離產生粉塵、有害氣體、強振源、強噪聲源等場所,避開強電磁場干擾。
水災隱患區域主要是指江、河、湖、海岸邊,A級數據中心的防洪標準應按100年重現期考慮;B級數據中心的防洪標準應按50年重現期考慮。在園區內選址時,數據中心不應設置在園區低洼處。
對數據中心選址地區的電磁場干擾強度不能確定時,需作實地測量,測量值超過本規范第5章規定的電磁場干擾強度時,應采取屏蔽措施。
從安全角度考慮,A級數據中心不宜建在公共停車庫的正上方,當只能將數據中心建在停車庫的正上方時,應對停車庫采取防撞防爆措施。
大中型數據中心是指主機房面積大于200m2的數據中心。由于空調系統的冷卻塔或室外機組工作時噪聲較大,如果數據中心位于住宅小區內或距離住宅太近,噪聲將對居民生活造成影響。居民小區和商業區內人員密集,也不利于數據中心的安全運行。
數據中心選址時,如不能滿足本條和附錄A的要求,應采取相應防護措施,保證數據中心安全。附錄A中規定的數據中心與飛機場的距離主要是指在航道范圍內建設數據中心需要保持的距離,不在航道范圍內建設數據中心,不受此條限制。
4.1.2 設置在建筑物內局部區域的數據中心,有以下因素影響主機房位置的確定:
1 設備運輸:主要是冷凍、空調、UPS、變壓器、高低壓配電等大型設備的運輸,運輸線路應盡量短。
2 管線敷設:管線主要有電纜和冷媒管,敷設線路應盡量短。
3 雷電感應:為減少雷擊造成的電磁感應侵害,主機房宜選擇在建筑物低層中心部位,并盡量遠離建筑物外墻結構柱子(其柱內鋼筋作為防雷引下線)。
4 結構荷載:由于主機房的活荷載標準值遠遠大于建筑的其它部分,從經濟角度考慮,主機房宜選擇在建筑物的低層部位。
5 水患:數據中心不宜設置在地下室的最底層。當設置在地下室的最底層時,應采取措施,防止管道泄漏、消防排水等水漬損失。
6 機房專用空調的主機與室外機在高差和距離上均有使用要求,因此在確定主機房位置時,應考慮機房專用空調室外機的安裝位置。
4.2 組成
4.2.1 數據中心的組成應根據具體情況確定,可在各類房間中選擇組合。對于受到條件限制數據中心,在保證安全的條件下,也可以一室多用。
4.2.2 數據中心各組成部分的使用面積應根據工藝布置確定,在對電子信息設備的具體情況不完全掌握時,可按此方法計算面積。單臺機柜(架)、大型電子信息設備和列頭柜等設備占用的面積中包含了維修和通道的面積。大型電子信息設備是指無需放入機柜(架),直接安裝在主機房地板上的電子信息設備。
4.2.3 輔助區和支持區的面積主要與數據中心的等級、機柜功率密度、空調冷卻方式等因素有關,當數據中心總建筑面積一定時,機柜功率密度越高,支持區需要的面積越大,主機房面積越小。
4.2.5 限制區是根據安全需要,限制不同類別人員進入的場所,包括主機房、輔助區和支持區等。人員類別主要分為災備數據中心工作人員、用戶、設備材料供應商、參觀人員。
普通區域是用于災備恢復和日常訓練、辦公的場所,包括應急指揮中心、外援工作區、媒體發布區、休息室、儲物室、醫療室、停車場等。應急指揮中心對災備數據中心進行集中監控和運營管理,當災難發生時,災備恢復人員從該中心發出災備恢復指令、協調各種資源、聯絡客戶和執行災備恢復流程。應急指揮中心應設置專線電話、獲取外部信息的設備及專用會議室。外援工作區是為用戶和設備通信供應商提供災備恢復或日常測試需要的辦公區域。媒體發布區是用于同新聞機構和外部人員交流的區域,該區域應設置在遠離限制區域和應急指揮中心的位置,并應確保只有被邀請的媒體或外部人員才能進入。休息室應設置衛生間,更衣室、淋浴等設施,以滿足災備人員短期生活要求。儲存室用于短期生活用品的儲存。醫療室可為災備人員提供緊急醫療援助。
專用區域是提供給用戶在恢復期間使用及放置設備的場所,包括集合區域、等候區域和中間整備區域等。集合區域是集合所有災難恢復人員并下達命令的場所,集合區域可以是一個開放的空間、大廳或禮堂,能夠容納所有災難恢復人員,該區域應設置廣播擴音系統。等候區域是災難恢復人員裝卸和檢查相關設備的場所。中間整備區域用以測試電子信息設備。
4.3 設備布置
4.3.1 各類設備包括服務器、存儲設備、網絡設備、機柜(架)、供配電設備、空調設備、給排水設備、消防設備、監控設備等。工藝專業應遵循近期建設規模與遠期發展規劃協調一致的原則,按照模塊化的建設思路,根據數據中心的不同應用進行設備平面布置。
4.3.2 此條規定是為了保證A級數據中心安全可靠,避免設備或管線同時發生故障。
4.3.3 對于前進風/后出風方式冷卻的設備,要求設備的前面為冷區,后面為熱區,這樣有利于設備散熱和節能。當機柜或機架成行布置時,要求機柜或機架采用面對面、背對背的方式。機柜或機架面對面布置形成冷通道,背對背布置形成熱通道, 冷熱通道隔離更有利于節能。機柜自身結構采用封閉冷通道或封閉熱通道方式(如機柜采用垂直排風管方式)可以避免氣流短路,此時機柜布置可以采用其他方式。
4.3.4 本條規定的各種間距,主要是從人員安全、設備運輸、檢修、通風散熱等方面考慮的。對于成行排列的機柜(架),考慮到實際中會遇到柱子等的影響,通道的寬度局部可為0.8m。
5 環境要求
5.1 溫度、露點溫度及空氣粒子濃度
5.1.1 主機房和輔助區內的溫度、露點溫度和相對濕度對電子信息設備的正常運行和數據中心節能非常重要。根據有關環境對印刷線路板及電子元器件的影響研究表明,影響靜電積累效應和空氣中各種鹽類粉塵潮解度的是空氣含濕量,在氣壓不變的情況下,由于露點溫度可以直接體現空氣中的含濕量,因此采用露點溫度更具有可操作性。18 ℃~27℃是目前世界各國生產企業對電子信息設備進風溫度的最高要求,有利于各行各業根據自身情況選擇數據中心的溫度值,達到節能的目的。
1 當機柜或機架采用冷熱通道分離方式布置時,主機房的環境溫度和露點溫度應以冷通道的溫度為準;當電子信息設備未采用冷熱通道分離方式布置時,主機房的環境溫度和露點溫度應以機柜進風區域的溫度為準。
2 電子信息設備對溫度、露點溫度和相對濕度等參數的要求由電子信息設備生產企業按照生產標準確定,設計數據中心時如明確知曉這些參數,則空調系統按照這些參數進行設計。當電子信息設備尚未確定時,應根據項目的具體情況,按照附錄A的要求確定各項參數。
3 對于建設在海拔高度超過1000m的數據中心,最高環境溫度應按海拔高度每增加300m降低1℃進行設計。
4 電子信息設備停機時,主機房也應該保持一定的環境溫度和相對濕度。“停機”是指設備已經拆除包裝并安裝,但未投入運行或停機維護階段。
5 環境溫度是影響電池容量及壽命的主要因素,按照通信行業標準《通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》 YD/T799的要求,蓄電池宜在環境溫度20 ℃-30 ℃的條件下使用。當采用其他類型的蓄電池時,環境溫度可根據產品要求確定。
5.1.2 由于空氣中的懸浮粒子有可能導致電子信息設備內部發生短路等故障,為了保障重要的電子信息系統運行安全,本規范對數據中心主機房在靜態或動態條件下的空氣含塵濃度做出了規定。根據國家標準《潔凈廠房設計規范》GB50073的規定進行計算,每立方米空氣中粒徑大于或等于0.5μm的懸浮粒子數17,600,000粒的空氣潔凈度等級為8.7級。
5.2 噪聲、電磁干擾、振動及靜電
5.2.1 本規范確定的噪聲值是根據現行國家標準《工業企業噪聲控制設計規范》GB/T50087中各類工作場所噪聲限值的有關規定。
5.2.2 本條規定在主機房內無線電騷擾環境場強和工頻磁場場強的極限數值主要參考《電磁兼容 通用標準 工業環境中的抗擾度試驗》中對無線電騷擾環境場強和工頻磁場場強的規定。
5.2.3 本條采納了原規范第5.2.4條的振動加速度值。
6 建筑與結構
6.1 一般規定
6.1.1 數據中心的荷載應根據機柜的重量和機柜的布置,按照《建筑結構荷載規范》GB50009-2012附錄C計算確定,但不宜小于本規范附錄A中所列的標準值。
6.1.2 由于數據中心的建筑是一次性建成,而電子信息設備是分期投入的,故要求建筑平面應具有靈活性,在后期基礎設施的施工和安裝過程中,不應影響前期電子信息設備的正常運行。
6.1.3 從空調氣流組織合理性及設備和管線安裝方便角度考慮,對于新建數據中心和層高較高的已有建筑,主機房凈高要求不小于3.0m。當利用已有建筑改建數據中心時,由于某些建筑層高較低,主機房凈高可適量降低,但不應小于2.6m,此時機柜容量也應適量降低。在滿足電子信息設備使用要求的前提下,還應綜合考慮室內建筑空間比例的合理性以及對建設投資和日常運行費用的影響。
6.1.4 規定變形縫不要穿過主機房的目的是為了避免因主體結構的不均勻沉降破壞電子信息系統的運行安全。當由于主機房面積太大而無法保證變形縫不穿過主機房時,則必須控制變形縫兩邊主體結構的沉降差。
6.1.5 本條是為保證電子信息設備安全運行制定的。用水和振動區域主要有衛生間、廚房、實驗室、動力站等。電磁干擾源有電動機、電焊機等。當主機房在建筑布局上無法避免上述環境時,建筑設計應采取相應的保護措施。
6.1.6 技術夾層包括吊頂上和活動地板下,當主機房中各類管線暗敷于技術夾層內時,建筑設計應為各類管線的安裝和日常維護留有出入口。技術夾道主要用于安裝設備(如精密空調)及各種管線,建筑設計應為設備的安裝和維護留有空間。
6.2 人流、物流及出入口
6.2.1 數據中心設置單獨出入口的目的是為了避免人流物流的交叉,提高數據中心的安全性,減少灰塵被帶入主機房。尤其是當數據中心位于其它建筑物內時,應采取措施,避免無關人員和貨物進入數據中心。
6.2.2 主機房一般屬于無人操作區,輔助區一般含有測試機房、總控中心、備件庫、維修室、用戶工作室等,屬于有人操作區。設計規劃時宜將有人操作區和無人操作區分開布置,以減少人員將灰塵帶入無人操作區的機會。但從操作便利角度考慮,主機房和輔助區宜相鄰布置。
6.2.3 當需要運輸設備時,主機房門的凈寬不宜小于1.2m,凈高不宜小于2.2m;當通道的寬度及門的尺寸不能滿足設備和材料的運輸要求時,應設置設備搬入口。
6.2.4 在主機房入口處設換鞋更衣間,其目的是為了減少人員將灰塵帶入主機房。是否設置換鞋更衣間,應根據項目的具體情況確定。條件不允許時,可將換鞋改為穿鞋套,將更衣間改為更衣柜。換鞋更衣間的面積應根據最大班時操作人員的數量確定。
6.3 圍護結構熱工設計和節能措施
6.3.1 由于我國幅員遼闊,各地氣候差異很大,為了使建筑物適應各地不同的氣候條件,滿足節能要求,應根據建筑物所處的建筑氣候分區,確定建筑圍護結構合理的熱工性能參數。
一般民用建筑的外圍護結構強調夏季“隔熱”,冬季“保溫”,二者對外圍護結構傳熱性能的要求趨勢是一致的,即傳熱系數越小對室內環境保持和節能越有利。而數據中心的主機房則不同,其同樣強調夏季的隔熱,但在進入過渡季和冬季后,降低保溫性能有利于散熱,反而對數據中心的室內環境保持和節能有利。由于所處地域的差別,不能對全國的數據中心做出定量的統一規定,因此要求通過動態能耗分析,進行全年耗冷、耗熱量計算,以確定主機房區域外圍護結構傳熱系數的最優值,同時滿足圍護結構內墻不出現結露。
6.3.2 由于圍護結構中窗過梁、圈梁、鋼筋混凝土抗震柱、鋼筋混凝土剪力墻、梁、柱等部位的傳熱系數遠大于主體部位的傳熱系數,形成熱流密集通道,即為熱橋。本條規定的目的主要是防止冬季采暖期間熱橋內外表面溫差小,內表面溫度容易低于室內空氣露點溫度,造成圍護結構熱橋部位內表面產生結露;同時也避免夏季空調期間這些部位傳熱過大增加空調能耗。內表面結露,會造成圍護結構內表面材料受潮,影響室內環境。因此,應采取保溫措施,減少圍護結構熱橋部位的傳熱損失。主機房應做好密閉,滿足保溫、隔熱、防潮、防塵要求。
6.3.3 從保證數據中心安全、節能、潔凈的角度出發,服務器機房、網絡機房、存儲機房等日常無人工作區域不宜設置外窗。總控中心、測試間等有人工作區域可以設置外窗,但應保證外窗有安全措施,有良好的氣密性,防止空氣滲漏和結露,滿足熱工要求。大量調查和測試表明,太陽輻射通過窗進入室內的熱量將嚴重影響建筑室內熱環境,增加建筑空調能耗。因此,減少窗的輻射傳熱是建筑節能中降低窗口得熱的主要途徑。應采取適當遮陽措施,防止直射陽光的不利影響。
6.4 室內裝修
6.4.2 高分子絕緣材料是現代工程中廣泛使用的材料,常用的工程塑料、聚酯包裝材料、高分子聚合物涂料都是這類物質。其電氣特性是典型的絕緣材料,有很高的阻抗,易聚集靜電,因此在未經表面改性處理時,不得用于機房的表面裝飾工程。但如果表面經過改性處理,如摻入碳粉等手段,使其表面電阻減小,從而不容易積聚靜電,則可用于機房的表面裝飾工程。
6.4.4 防靜電活動地板的鋪設高度,應根據實際需要確定(在有條件的情況下,應盡量提高活動地板的鋪設高度),當僅敷設電纜時,其高度一般為250mm左右;當既作為電纜布線,又作為空調靜壓箱時,可根據風量計算其高度,并應考慮布線所占空間,一般不宜小于500mm。當機房面積較大時,線纜較多時,應適當提高活動地板的高度。 當電纜敷設在活動地板下時,為避免電纜移動導致地面起塵或劃破電纜,地面和四壁應平整而耐磨;當同時兼作空調靜壓箱時,為減少空氣的含塵濃度,地面和四壁應選用不易起塵和積灰、易于清潔、且具有表面靜電耗散性能的飾面涂料。
6.4.7 密閉措施包括:密封膠嵌縫、壓縫條壓縫、纖維布條粘貼壓縫、加穿墻套管等。
6.4.8 當采用碳纖維對建筑樓板進行加固時,為避免日后砂漿保護層脫落,應采用聚合物砂漿,并內襯鋼絲網。
7 空氣調節
7.1 一般規定
7.1.1 電子信息設備在運行過程中產生大量熱,這些熱量如果不能及時排除,將導致機柜或主機房內溫度升高,過高的溫度將使電子元器件性能劣化、出現故障,或者降低使用壽命。此外,制冷系統投資較大、能耗較高,運行維護復雜。因此,空氣調節系統設計應根據數據中心的等級,采用合理可行的制冷系統,對數據中心的可靠性和節能具有重要意義。
7.1.2 數據中心與其它功能用房共建于同一建筑內時,設置獨立空調系統的原因如下:
1 數據中心與其它功能用房對空調系統的可靠性要求不同;
2 數據中心環境要求與其它功能用房的環境要求不同;
3 空調運行時間不同;
4 避免建筑物內其它部分發生事故(如火災)時影響數據中心安全。
7.1.3 主機房的空調參數與支持區和輔助區的空調參數不同,宜分別設置不同的空調系統。
7.2 負荷計算
7.2.1 數據中心內設備的散熱量,應以設備實際用電量為準。對主機房內的電子信息設備的用電量不能完全掌握時,可參考所選UPS電源的容量和冗余量來計算設備的散熱量。
7.2.2 空調系統的冷負荷主要是服務器等電子信息設備的散熱。電子信息設備發熱量大(耗電量中約97%都轉化為熱量),熱密度高,夏天冷負荷大,因此數據中心的空調設計主要考慮夏季冷負荷。
7.3 氣流組織
7.3.1 氣流組織形式選用的原則是:有利于電子信息設備的散熱、建筑條件能夠滿足設備安裝要求。電子信息設備的冷卻方式有風冷、水冷等,風冷有上部進風、下部進風、前進風后排風等。影響氣流組織形式的因素還有建筑條件,包括層高、面積等。
因此,氣流組織形式應根據設備對空調系統的要求,結合建筑條件綜合考慮。采用CFD氣流模擬方法對主機房氣流組織進行驗證,可以事先發現問題,減少局部熱點的發生,保證設計質量。本條推薦了主機房常用的氣流組織形式、送回風口的形式以及相應的送回風溫差。
7.3.2 從節能的角度出發,機柜間采用封閉通道的氣流組織方式,可以提高空調利用率。采用水平送風的行間制冷空調進行冷卻,可以降低風阻。隨著電子信息技術的發展,機柜的容量不斷提高,設備的發熱量將隨容量的增加而加大,為了保證電子信息系統的正常運行,對設備的降溫也將出現多種方式,各種方式之間可以相互補充。
7.3.3 本條是為了保證機房內操作人員身體健康規定的。
7.4 系統設計
7.4.1 蓄冷設施有兩個作用:1、在兩路電源切換時,冷水機組需重新啟動,此時空調冷源由蓄冷裝置提供;2、供電中斷時,電子信息設備由不間斷電源系統設備供電,此時空調冷源也由蓄冷裝置提供。因此,蓄冷裝置供應冷量的時間宜與不間斷電源設備的供電時間一致。蓄冷裝置提供的冷量包括蓄冷罐和相關管道內的蓄冷量及主機房內的蓄冷量。
兩種冷源供應方式包括水冷機組與風冷機組的組合、水冷機組與直膨式機組的組合等。
為保證供水連續性,避免單點故障,冷凍水供回水管路宜采用環形管網(圖1);
當冷凍水系統采用雙冷源時,冷凍水供回水管路可采用雙供雙回方式(圖2)。
7.4.3 主機房內的線纜數量很多,一般采用線槽或橋架敷設。當線槽或橋架敷設在高架活動地板下時,線槽占據了活動地板下的部分空間。當活動地板下作為空調靜壓箱時,應考慮線槽及消防管線等所占用的空間,空調送風量應按地板下的有效送風面積進行計算。
7.4.4 主機房維持正壓的目的是為了防止外部灰塵進入主機房。
7.4.6 本條將空調系統的空氣過濾要求分成兩部分,主機房內空調系統的循環機組(或專用空調的室內機)宜設初效過濾器,有條件時可以增加中效過濾器,而新風系統應設初、中效過濾器,環境條件不好時,可以增加亞高效過濾器和化學過濾裝置。
7.4.7 設有新風系統的主機房,應進行風量平衡計算,以保證室內外的差壓要求,當差壓過大時,應設置排風口,避免造成新風無法正常進入主機房的情況。
7.4.8 打印室內的噴墨打印機、靜電復印機等設備以及紙張等物品易產生塵埃粒子,對除塵后的空氣將造成二次污染;電池室內的電池(如鉛酸電池)有少量氫氣溢出,對數據中心存在不安全因素,因此應對含有污染源的房間采取措施,防止污染物隨氣流進入其它房間。如對含有污染源的房間不設置回風口,直接排放;與相鄰房間形成負壓,減少污染物向其它房間擴散;對于大型數據中心,還可考慮為含有污染源的房間單獨設置空調系統。
7.4.9 數據中心專用空調機的兩種布置方式各有優缺點:安裝在靠近主機房的專用空調機房內便于設備維護,可以降低主機房內的噪聲,但占用空間較大;安裝在主機房內可以節省建筑空間,但設備維護有可能影響電子信息設備的正常運行。從空調效果來講,兩種安裝方式沒有明顯區別。
7.4.10 空調系統對數據中心節能影響很大,設計時應根據具體情況確定設計方案。
1 中國地域遼闊,各地自然條件各不相同,在執行本條規范時,應根據當地的氣候條件、數據中心的規模、空調系統綜合能效等因素考慮,選擇合理的空調冷源方案,達到節約能源,降低運行費用的目的。
2 大型數據中心通常是指建筑面積數千至數萬平方米的數據中心。在這類數據中心中,安裝的設備多、發熱量大、空調負荷大,設計空調系統時應根據空調系統的綜合能效進行選擇。水冷冷水機組的能效比較高,可節約能源。當數據中心建設地點水源不足或水冷冷水機組空調系統利用自然冷源時間不足時,也可采用風冷冷水機組的空調系統。
3 在不能完全采用自然冷卻技術的地區或季節,空調系統可采用電制冷與自然冷卻相結合的方式達到部分節能。
4 數據中心空調系統的節能應根據地區和氣候環境決定采用何種方式,是采用自然冷卻技術,還是采用余熱回收技術,應分別計算其經濟效益和節能效果,采用經濟效益大、節能效果好的設計方案。
5 空氣質量對電子信息設備的安全運行至關重要,在自然環境清潔、空氣質量優良,溫濕度適宜的地區,數據中心采用全新風系統可以節約能源。當新風的溫度、相對濕度及空氣含塵濃度達不到附錄A的要求時,應對空氣質量進行控制。
7.4.11 當室外空氣質量不能滿足數據中心空氣質量要求時,應采取過濾、降溫、加濕或除濕等措施,使數據中心內的空氣質量達到附錄A的要求。
7.5 設備選擇
7.5.1 空調對于電子信息設備的安全運行至關重要,因此機房空調設備的選用原則首先是高可靠性,其次是運行費用低、高效節能、低噪聲和低震動。
7.5.2 不同等級的數據中心,對空調系統和設備的可靠性要求也不同,應根據機房的熱濕負荷、氣流組織型式、空調制冷方式、風量、系統阻力等參數及附錄1的相關技術要求執行。氣候條件是指數據中心建設地點極端氣候條件。建筑條件是指空調機房的位置、層高、樓板荷載等。如果選用風冷機組,應考慮室外機的安裝位置;選用水冷冷水機組,應考慮冷卻塔的安裝位置。
7.5.3 空調系統無備份設備時,為了提高空調制冷設備的運行可靠性及滿足將來電子信息設備的少量擴充,要求單臺空調制冷設備的制冷能力預留15%~20%的余量。
7.5.4 出風溫度控制可準確控制冷通道和機柜進風處的溫度。要求機房專用空調機帶有通信接口,通信協議滿足機房監控系統要求的目的是為了便于空調設備與機房監控系統聯網,實現集中管理。其他加濕器包括:電極加濕器、濕膜加濕器、紅外加濕器、超聲波加濕器等。
8 電氣
8.1 供配電
8.1.1 A級數據中心的供電電源應按一級負荷中特別重要的負荷考慮, B級數據中心的供電電源按一級負荷考慮, C級數據中心的供電電源應按二級負荷考慮。
8.1.2 目前,采用直流電源的電子信息設備,電源電壓有240V、336V等幾種規格,設計時,應根據電子信息設備的要求進行配電。
8.1.4 規定引入機房的戶外供電線路不宜采用架空方式敷設的目的是為了保證戶外供電線路的安全,保證數據中心供電的可靠性。戶外架空線路宜受到自然因素(如臺風、雷電、洪水等)和人為因素(如交通事故)的破壞,導致供電中斷,故戶外供電線路宜采用直接埋地、排管埋地或電纜溝敷設的方式。當戶外供電線路采用埋地敷設有困難,只能采用架空敷設時,應采取措施,保證線路安全。
8.1.5 數據中心供電可靠性要求較高,為防止其它負荷干擾,當數據中心用電容量較大時,應設置專用配電變壓器供電;數據中心用電容量較小時,可由專用低壓饋電線路供電。
采用干式變壓器是從防火安全角度考慮的。美國NFPA75(信息設備的保護)要求為信息設備供電的變壓器應采用干式或不含可燃物的變壓器。
變壓器靠近負荷布置是為了降低中性線與PE線之間的電位差。
8.1.6 數據中心低壓配電采用TN-S系統可以對雷電浪涌進行多級保護,對UPS和電子信息設備進行電磁兼容保護。
8.1.7 不間斷電源系統包括交流和直流系統。為保證電源質量,電子信息設備宜由UPS供電,當市電電源質量能夠滿足電子信息設備的使用要求時,也可由市電直接供電。輔助區宜單獨設置UPS系統,以避免輔助區的人員誤操作而影響主機房電子信息設備的正常運行。
采用具有自動和手動旁路裝置的UPS,其目的是為了避免在UPS設備發生故障或進行維修時中斷電源。
確定UPS容量時需要留有余量,其目的有兩個:一是使UPS不超負荷工作,保證供電的可靠性;二是為了以后少量增加電子信息設備時,UPS的容量仍然可以滿足使用要求。按照公式E≥1.2P計算出的UPS容量只能滿足電子信息設備的基本需求,未包含冗余或容錯系統中備份UPS的容量。
8.1.8 數據中心內采用不間斷電源系統供電的空調設備主要有控制系統、末端冷凍水泵、空調末端風機等,這些設備不應與電子信息設備共用一組不間斷電源系統,以減少對電子信息設備的干擾。
8.1.9 配電列頭柜和專用配電母線的主要作用是對電子信息設備進行配電、保護和監測。當機柜容量或位置變化時,專用配電母線應能夠靈活進行容量和位置調整,即插即用。當電子信息設備采用直流供電時,應采用直流保護電器和直流專用母線。
8.1.10 中性線與PE線之間的電位差稱為“零地電壓”,當“零地電壓”不滿足某些電子信息設備使用要求時,應采取措施,降低“零地電壓”。對于TN-S系統,在UPS的輸出端配備隔離變壓器是降低“零地電壓”的有效方法。選擇隔離變壓器的保護開關時,應考慮隔離變壓器投入時的勵磁涌流。
配電列頭柜和專用配電母線配置遠程通信接口的目的是為了將電源和用電設備的運行狀況反映到機房設備監控系統中,有利于保證設備正常運行和能耗統計。
8.1.11 電源連接點主要是指插座、工業連接器等,電子信息設備的電源連接點應在顏色或外觀上明顯區別于其它設備的電源連接點,以防止其它設備誤連接后,導致電子信息設備供電中斷。
8.1.12 備用電源是保障A級數據中心正常運行的必要條件,獨立于正常電源的發電機組和供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路都可以作為備用電源。由于柴油發電機組在可操作性上優于其他備用電源,故大部分數據中心采用柴油發電機組作為備用電源。
8.1.13 B級數據中心比A級數據中心在電源可靠性方面降低了要求,當B級數據中心由雙重電源供電時,不需要再設置備用電源。
8.1.14 在國家標準《往復式內燃機驅動的交流發電機組 第一部分:用途、定額和性能》GB/T2820.1中將發電機組的性能分為G1、G2、G3、G4,由于數據中心對發電機組的輸出頻率、電壓和波形有嚴格要求,故要求發電機組的性能等級不應低于G3級。
發電機組應連續和不限時運行是A級數據中心的基本要求,最大平均負荷是指按需要系數法對電子信息設備、空調和制冷設備、照明等容量進行負荷計算得出的數值。確定發電機組的輸出功率還應考慮負載產生諧波對發電機組的影響。
在國家標準《往復式內燃機驅動的交流發電機組 第一部分:用途、定額和性能》 GB/T2820.1中將發電機組的輸出功率分為四種:持續功率、基本功率、限時運行功率和應急備用功率。按A級標準建設的金融行業數據中心,發電機組的輸出功率可按持續功率選擇。綜合考慮B級數據中心的負荷性質、市電的可靠性和投資的經濟性,發電機組輸出功率中的限時運行功率能夠滿足B級數據中心的使用要求。
8.1.15 當外部供油時間沒有保障時,應按本規范附錄A規定的儲油時間儲存柴油。
8.1.16 本條主要考慮當市電和柴油發電機都出現故障時,檢修柴油發電機需要電源,故只能采用UPS或EPS。為了不影響電子信息設備的安全運行,檢修用UPS電源不應由電子信息設備用UPS電源引來。
8.1.17 本條主要是從供電可靠性考慮的,正常電源與備用電源之間的自動轉換開關電器宜具有手動旁路功能,或采用組合電器方式,保證自動轉換開關電器在檢修或故障時,不會影響正常電源與備用電源之間的切換。
8.1.18 從電源可靠性和安全性角度考慮,同城災備數據中心與主用數據中心的電源應來自不同的變電站。
分布式能源包括燃氣三聯供系統、太陽能、風能等,數據中心應鼓勵采用分布式能源。A級數據中心采用分布式能源供電時,可采用市電或柴油發電機作為備用電源。
8.1.19 機房內的隱蔽通風空間主要是指作為空調靜壓箱的活動地板下空間及用于空調回風的吊頂上空間。從安全的角度出發,在活動地板下及吊頂上敷設的電纜宜采用低煙無鹵阻燃銅芯電纜;當活動地板下作為空調靜壓箱或吊頂上作為回風通道時,線槽、橋架和母線的布置應留出適當的空間,保證氣流通暢。
8.1.20 電子信息設備屬于單相非線性負荷,易產生諧波電流及三相負荷不平衡現象,根據實測,UPS輸出的諧波電流一般不大于基波電流的10%,故不必加大相線截面積,而中性線含三相諧波電流的疊加及三相負荷不平衡電流,實測往往等于或大于相線電流,故中性線截面積不應小于相線截面積。此外,將單相負荷均勻地分配在三相線路上,可以減小中性線電流,減小由三相負荷不平衡引起的電壓不平衡度。
8.2 照明
8.2.1 本規范規定的主機房照度標準值是指兩列機柜或設備之間通道內的維持平均照度,參考平面為0.75m水平面。
8.2.2 此條主要是從照明節能角度考慮,高效節能熒光燈主要是指光效大于80lm/W的熒光燈。當LED燈顯色指數大于80時,也可采用LED燈。對于大面積照明場所及平時無人職守的房間,照明光源應采用分區、分組的控制措施。
8.2.3 本條針對視覺作業所采取的措施是為了減少作業面上的光幕反射和反射眩光。《建筑照明設計標準》等同采用CIE標準《室內工作場所照明》S008/E中有關限制視覺顯示終端眩光的規定,本規范參照執行。
8.2.4 為了避免設備對照明光線的遮擋,本條要求照明燈具不宜布置在設備的正上方,在主機房內,照明燈具應布置在通道內。針對總控中心等經常有人工作的區域,本條對一般照明的照明均勻度做出規定,在有視覺顯示終端的工作場所,人的眼睛對照明均勻度要求更高,只有當照明均勻度大于0.7時,人的眼睛才不容易疲勞。由于人的眼睛對亮度差別較大的環境有一個適應期,因此相臨的不同環境照度差別不宜太大,非工作區域內的一般照明照度值不宜低于工作區域內一般照明照度值的1/3的規定是參照CIE標準《室內照明指南》制訂的。
8.2.5 主機房和輔助區是數據中心的重要場所,照明熄滅將造成人員停止工作,設備運轉出現異常,從而造成很大影響或經濟損失。因此,主機房和輔助區內應設置保證人員正常工作的備用照明。備用照明與一般照明的電源應由不同回路引來,火災時切除。通過普查和重點調查,以及對數據中心重要性的普遍認同,規定備用照明的照度值不低于一般照明照度值的10%;有人值守的房間(主要是輔助區),備用照明的照度值不應低于一般照明照度值的50%。
8.2.6 主機房一般為密閉空間(A級和B級主機房一般不設外窗),從安全角度出發,規定通道疏散照明的照度值(地面)不低于5 lx。
8.2.7 0類燈具的防觸電保護主要依靠其自身的基本絕緣,而Ⅰ類燈具的防觸電保護除依靠其自身的基本絕緣外,還包括附加的安全措施,即把易觸及的導電部件與線路中的保護導線連接,使易觸及的導電部件在基本絕緣失效時不致帶電。數據中心內應采用Ⅰ類燈具,其供電線路無論是明敷還是暗敷,燈具的金屬外殼均應與保護導線(PE線)做電氣連接。
8.2.9 技術夾層包括吊頂上和活動地板下,需要設置照明的地方主要是人員可以進入的夾層。
8.3 靜電防護
8.3.2 “地板”是指鋪設了高架防靜電活動地板的區域,“地面”是指未鋪設防靜電活動地板的區域。地板或地面是室內環境靜電控制的重點部位,其防靜電的功能主要取決于靜電泄放措施和接地構造,即地板或地面應選擇導靜電或靜電耗散材料,并應做好接地。
本規范采用靜電工程中通常使用的“表面電阻”和“體積電阻”來表征地板或地面的靜電泄放性能,其阻值是依據國內行業規范并參考國外相關標準確定的,涵蓋了導靜電型和靜電耗散型兩大地面類型。
8.3.3 采用涂料敷設方式的防靜電地面,涂料多為現場配置或采用復合材料鋪設,靜電性能不容易達到一致或存在時效衰減,因此要求長期穩定。該項指標可以由供方承諾,也可通過相應具有相應資質測試部門,通過加速老化試驗,進行功能性評定和壽命預測。
8.3.4 輔助區內的工作臺面是人員操作的主要工作面,從保證電子信息系統的可靠性角度考慮,推薦采用與地面同級別的防靜電措施。
8.4 防雷與接地
8.4.1 本規范僅對數據中心接地的特殊性做出規定,在進行機房防雷和接地設計時,除應符合本規范的相關規定外,尚應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343的有關規定。如數據中心內各級配電系統浪涌保護器的設計應按照《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343的有關規定執行。
8.4.2 保護性接地包括:防雷接地、防電擊接地、防靜電接地、屏蔽接地等;功能性接地包括:交流工作接地、直流工作接地、信號接地等。
關于電子信息設備信號接地的電阻值,IEC有關標準及等同或等效采用IEC標準的國標均未規定接地電阻值的要求,只要實現了高頻條件下的低阻抗接地和等電位聯結即可。當與其它接地系統聯合接地時,按其它接地系統接地電阻的最小值確定。
若防雷接地單獨設置接地裝置時,其余幾種接地宜共用一組接地裝置,其接地電阻不應大于其中最小值,并應按現行國家標準《建筑物防雷設計規范》50057要求采取防止反擊措施。
8.4.3 為了減小環路中的感應電壓,單獨設置接地線的電子信息設備的供電線路與接地線應盡可能地同路徑敷設;同時為了防止干擾,接地線應與其它接地線絕緣。
8.4.4 等電位聯結是對人員和設備安全防護的必要措施,是接地構造的重要環節,數據中心基礎設施不應存在對地絕緣的孤立導體。
8.4.5 對電子信息設備進行等電位聯結是保障人身安全、保證電子信息系統正常運行、避免電磁干擾的基本要求。
電子信息設備有兩個接地:一個是為電氣安全而設置的保護接地,另一個是為實現其功能性而設置的信號接地。按IEC標準規定,除個別特殊情況外,一個建筑物電氣裝置內只允許存在一個共用的接地裝置,并應實施等電位聯結,這樣才能消除或減少電位差。對電子信息設備也不例外,其保護接地和信號接地只能共用一個接地裝置,不能分接不同的接地裝置。在TN-S系統中,設備外殼的保護接地和信號接地是通過連接PE線實現接地的。
S 型(星形結構、單點接地)等電位聯結方式適用于易受干擾的頻率在0~30kHz(也可高至300kHz)的電子信息設備的信號接地。從配電箱PE母排放射引出的PE線兼做設備的信號接地線,同時實現保護接地和信號接地。對于C級數據中心中規模較小(建筑面積100m2以下)的主機房,電子信息設備可以采用S型等電位聯結方式。
M 型(網形結構、多點接地)等電位聯結方式適用于易受干擾的頻率大于300kHz(也可低至30kHz)的電子信息設備的信號接地。電子信息設備除連接PE線作為保護接地外,還采用兩條(或多條)不同長度的導線盡量短直地與設備下方的等電位聯結網格連接,大多數電子信息設備應采用此方案實現保護接地和信號接地。
SM 混合型等電位聯結方式是單點接地和多點接地的組合,可以同時滿足高頻和低頻信號接地的要求。具體做法為設置一個等電位聯結網格,以滿足高頻信號接地的要求;再以單點接地方式連接到同一接地裝置,以滿足低頻信號接地要求。
8.4.6 要求每臺電子信息設備有兩根不同長度的連接導體與等電位聯結網格連接的原因是:當連接導體的長度為干擾頻率波長的1/4 或其奇數倍時,其阻抗為無窮大,相當于一根天線,可接收或輻射干擾信號,而采用兩根不同長度的連接導體,可以避免其長度為干擾頻率波長的1/4 或其奇數倍,為高頻干擾信號提供一個低阻抗的泄放通道。
8.4.7 等電位聯結網格的尺寸取決于電子信息設備的擺放密度,機柜等設備布置密集時(成行布置,且行與行之間的距離為規范規定的最小值時),網格尺寸宜取小值(600 mm X600mm);設備布置寬松時,網格尺寸可視具體情況加大,目的是節省銅材(參見圖3)。
8.4.9 我國電力系統常用的接地方式分為兩大類,即中性點有效接地系統和中性點非有效接地系統。非有效接地系統包括中性點不接地、諧振接地(經消弧線圈接地)和諧振-低電阻接地、高電阻接地系統。有效接地系統在電壓6kV~35kV 時為低電阻接地系統。
3kV~10kV 柴油發電機系統中性點接地方式與線路的單相接地電容電流數值有關。由于數據中心10kV 電氣設備及電纜數量有限,其單相接地電容電流一般不超過30A,故柴油發電機系統中性點接地方式選擇不接地系統。當常用電源采用低電阻接地系統,某一回路發生單相接地故障,保護電器動作跳閘不影響數據中心運行時,柴油發電機系統中性點接地方式也可選擇低電阻接地系統。當多臺柴油發電機組并列運行,接地方式采用其中一臺機組接地時,應核算接地電阻的通流容量。
8.4.10 當多臺柴油發電機組并列運行時,為減少中性導體中的環流,采用中性點經電抗器接地,或采用其中一臺機組接地方式。
9 電磁屏蔽
9.1 一般規定
9.1.1 其它電磁泄漏防護措施主要是指采用信號干擾儀、電磁泄漏防護插座、屏蔽纜線和屏蔽接線模塊等。
9.1.4 設有電磁屏蔽室的數據中心,結構荷載除應滿足電子信息設備的要求外,還應考慮金屬屏蔽結構需要增加的荷載值。根據調研,需要增加的結構荷載與屏蔽結構形式及屏蔽室的面積有關,一般在1.2 kN/m2~2.5kN/m2 范圍內。
9.1.5 濾波器、波導管等屏蔽件一般安裝在電磁屏蔽室金屬殼體的外側,考慮到以后的維修,需要在安裝有屏蔽件的金屬殼體側與建筑(結構)墻之間預留維修通道或維修口,通道寬度不宜小于600mm。
9.1.6 電磁屏蔽室的接地采用單獨引下線的目的是為了防止屏蔽信號干擾電子信息設備,引下線一般采用截面積不小于25mm2的多股銅芯電纜。
9.3 屏蔽件
9.3.1 屏蔽件的性能指標主要是指衰減參數和截止頻率等。選擇屏蔽件時,其性能指標不能低于電磁屏蔽室的屏蔽要求。根據調研,屏蔽件的性能指標適當提高一些,屏蔽效果會更好。
9.3.3 濾波器分為電源濾波器和信號濾波器,電源濾波器主要對供電電源進行濾波。電源濾波器的規格主要是指電源頻率(50Hz、400Hz等)和額定電流值;電源濾波器的供電方式有單相和三相。
9.3.4 當信號頻率太高(如射頻信號),無法采用濾波器進行濾波時,應對進入電磁屏蔽室的信號電纜采取其它的屏蔽措施,如使用屏蔽暗箱或信號傳輸板等。
9.3.5 采用光纜的目的是為了減少電磁泄漏,保證信息安全。光纜中的加強芯一般采用鋼絲,在光纜進入波導管之前應去掉鋼絲,以保證電磁屏蔽效果。對于電場屏蔽衰減指標低于60dB的屏蔽室,網絡線可以采用屏蔽纜線,纜線的屏蔽層應與屏蔽殼體可靠連接。
9.3.6 根據調研,截止波導通風窗內的波導管采用等邊六角型時,電磁屏蔽和通風效果最好。
9.3.7 非金屬材料主要是指光纖、氣體和液體(如空調制冷劑、消防用水或氣體滅火劑等)。波導管的截面尺寸和長度應根據截止頻率和衰減參數,通過計算確定。
10 網絡與布線系統
10.1 網絡系統
10.1.1 用戶需求包括業務發展戰略對數據中心的網絡容量、性能和功能需求;應用系統、服務器、存儲等設備對網絡通信的需求;用戶當前的網絡現狀、主機房環境條件、建設和維護成本、網絡管理需求等。技術發展狀況包括技術發展趨勢、網絡架構模型、技術標準等。
10.1.2 數據中心網絡系統基本架構圖。
互聯網絡包括互聯網、外聯網及內聯網,不同網絡區域間應進行安全隔離。
前端網絡的主要功能是數據交換,三層架構包括核心層、匯聚層和接入層, 數據中心三層網絡架構見圖5;二層和一層網絡架構也稱為矩陣架構,這種架構可為任意兩個交換機節點提供低延遲和高帶寬的通信, 可以配合高擴展性的模塊化子集設計。數據中心矩陣架構見圖6、7、8。
后端網絡的主要功能是存儲,存儲網絡交換機宜與存儲設備貼鄰部署,存儲網絡的連接應盡量減少無源連接點的數量,以保證存儲網絡低延時,無丟包的性能。
服務器與網絡設備或存儲設備的距離應由網絡應用類型和傳輸介質決定。
運管網絡包括帶內管理網絡及帶外管理網絡,帶內管理是指管理控制信息與業務數據信息使用同一個網絡接口和通道傳送,帶外管理是指通過獨立于業務數據網絡之外專用管理接口和通道對網絡設備和服務器設備進行集中化管理。A級機房應單獨部署帶外管理網絡,服務器帶外管理網絡和網絡設備帶外管理網絡可使用相同的物理網絡。
10.2 布線系統
10.2.3 數據中心布線系統與網絡系統架構密切相關,設計時應根據網絡架構確定布線系統。數據中心布線系統基本結構見圖9,與圖5、6、7、8 對應的前端網絡布線系統基本結構見圖10、11、12、13。
圖10 前端網絡布線系統基本結構圖(一)
10.2.4 此條規定是為保證網絡系統運行穩定可靠。傳輸介質主要是指設備纜線、跳線和配線設備。冗余配置的要求主要針對A級和B級數據中心的布線,對于C級數據中心的布線,可根據具體情況確定。主干布線應具備支持10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s網絡的能力。
10.2.5 主機房中的對絞線纜配線架和光纖配線箱可以安裝在機柜(架)內,也可以通過支架安裝在橋架上。
10.2.6 MPO是推拉式多芯光纖連接器件,通過陣列完成多芯光纖的連接;MTP是基于MPO發展而來的機械推拉式多芯光纖連接器件,MTP兼容所有MPO連接器件標準和規范。單個MPO/MTP連接器件可以支持12芯、24芯、48芯或72芯光纖的連接。存儲網絡光纖鏈路設計采用多芯MPO/MTP預連接系統是為了滿足存儲設備的損耗性能要求。
10.2.7 智能布線管理系統可以隨時記錄配線的變化,在發生配線故障時,可以在很短的時間內確定故障點,是保證布線系統可靠性和可用性的措施之一。但是否采用,應根據機房的重要性及工程投資綜合考慮。各級數據中心的布線要求見附錄A。
10.2.9 為防止電磁場對布線系統的干擾,避免通過布線系統對外泄漏重要信息,應采用屏蔽布線系統、光纜布線系統或采取其它電磁干擾防護措施(如建筑屏蔽)。當采用屏蔽布線系統時,應保證鏈路或信道的全程屏蔽和屏蔽層可靠接地。
10.2.10 當纜線敷設在隱蔽通風空間(如吊頂內或地板下)時,纜線易受到火災的威脅或成為火災的助燃物,且不易察覺,故在此情況下,應對纜線采取防火措施。采用具有阻燃性能的纜線是防止纜線火災的有效方法之一。各級數據中心的布線要求見附錄A,北美通信纜線防火分級見表1,也可以按照《綜合布線系統工程設計規范》GB50311的相關規定,按照歐洲纜線防火分級標準設計。
10.2.11 在設計數據中心布線系統與本地公用電信網絡互聯互通時,主要考慮對不同電信運營商的選擇和系統出口的安全。對于重要的數據中心,設置的網絡與配線端口數量應至少滿足兩家以上電信運營商互聯的需要,使得用戶可以根據業務需求自由選擇電信運營商。各家電信運營商的通信線路宜采取不同的敷設路徑,以保證線路的安全。
10.2.12 限制線槽或橋架高度的原因是:
1 當機房空調采用下送風方式時,在活動地板下敷設的線槽或橋架如果太高,將會產生較大的風阻,影響氣流流通;
2 如果線槽太高,維修時將造成查線不便。
10.2.13 配電母線槽應有起保護作用的金屬外殼,金屬外殼應接地。銅纜或電力電纜在金屬線槽或鋼管中敷設時,金屬線槽或鋼管應接地,采用屏蔽銅纜時應有良好的接地。
11 智能化系統
11.1 一般規定
11.1.1 數據中心智能化系統設計內容一般包括:環境和設備監控系統、網絡與布線系統、電話交換系統、小型移動蜂窩電話系統、火災自動報警及消防聯動控制系統、背景音樂及緊急廣播系統、視頻安防監控系統、入侵報警系統、出入口控制系統、停車庫管理系統、電子巡更管理系統、電梯管理系統、周界防范系統、有線電視系統、衛星通信系統、大屏幕顯示系統、擴聲系統、中控系統、KVM系統、資產管理系統、數據中心氣流與熱場管理系統等,各數據中心可根據實際需求確定。
11.1.2 智能化系統的主機和人機界面可以集中設置在總控中心內(消防控制室單獨設置時,其他系統可以集中設置在總控中心內)。為了提高供電電源的可靠性,各系統宜采用獨立的UPS電源。當采用集中UPS電源供電時,應采用單獨回路為各系統配電。A級和B級數據中心,應為UPS提供雙路供電電源。
11.1.3 此條規定的目的是便于智能化系統的統一規劃和管理,系統采用集散或分布式網絡結構,能夠體現集中管理,分散控制的原則,可以實現本地或遠程監視和操作,實現各系統之間的可靠聯動。
11.1.4 系統對監控范圍內分布的各監控對象進行實時監視,記錄和處理相關數據,檢測故障,適時通知相關人員處理故障,根據要求提供相應的數據和報表,實現機房的無人值守,以及環境和設備的集控監控、維護和管理,對電能利用效率(PUE)和水利用效率(WUE)進行檢測和計算。
11.4 總控中心
11.4.1 總控中心接入的信號有:設備和環境監控信息、能源和能耗監控信息、安防監控信息、火災報警及消防聯動控制信息、業務及應急廣播信息、氣流與熱場管理信息、KVM信息、資產管理信息、桌面管理子信息、網絡管理信息、系統管理信息、存儲管理信息、安全管理信息、事件管理信息、IT服務管理信息、會議視頻和音頻信息、語音通訊信息等。
11.4.2 總控中心作為數據中心的重要組成部分,為數據中心的運行維護和災備演練提供工作場所及管理手段,通過使用文字、圖像、聲音信息,以及其他控制信號,對數據中心基礎設施和IT系統實時運行狀態進行監控;同時可以跨團隊、跨部門協同處理故障和應急事件。
12 給水排水
12.1 一般規定
12.1.2 擋水和排水設施用于自動噴水滅火系統動作后的排水、空調冷凝水及加濕器的排水,防止積水。
12.1.4 設置冷卻水補水儲存裝置是為了保證數據中心冷源供水系統的可靠性,防止市政供水中斷導致數據中心供冷中斷。
12.2 管道敷設
12.2.1、12.2.2 這兩條都是為了保證機房的給水排水管道不影響機房的正常使用而制定的,主要是三個方面:
1 保證管道不滲不漏,主要是選擇優質耐壓高、連接可靠的管道及配件,例如焊接連接的不銹鋼閥件;
2 管道結露滴水會破壞機房工作環境,因此要求有可靠的防結露措施,應根據管內水溫及室內環境溫度計算確定。
3 減小管道敷設對環境的影響,給排水干管一般敷設在管道豎井(或地溝)內,引入主機房的支管采用暗敷或采用防漏保護套管敷設;管道穿墻或穿樓板處應設置套管,以防止室內環境受到外界干擾。
12.2.3 地漏易集污、返臭,破壞室內環境,因此當主機房和輔助區設置地漏時規定了兩項措施:
1 使用潔凈室專用地漏或自閉式地漏。潔凈室專用地漏的特點是用不銹鋼制造,宜清污,深水封,帶密封蓋,有效地保障了不讓下水道的臭氣、細菌通過地漏進入室內。自閉式地漏的特點是存水腔內設置自動啟閉閥,下水時啟閉閥自動打開,使水直接排向管道;下水停止時,啟閉閥自動關閉,達到防溢、防蟲,防臭的功能。
2 加強地漏的水封保護。由于地漏自帶水封能力有限,地漏箅子上又不可能經常有水補充,因此當必須設置地漏時,為防室外污水管道臭氣倒灌,應在地漏下加設可靠的防止水封破壞的措施。
12.2.4 為防止給排水管道結露,管道應采取保溫措施,保溫材料應選擇難燃燒的、窒息性的材料。
13 消防與安全
13.1 一般規定
13.1.2~13.1.4 常用的氣體滅火劑分為鹵代烷和惰性混合氣體,前者的典型代表為七氟丙烷(HFC-227ea),后者的典型代表為IG-541。鹵代烷的滅火機理是化學反應,惰性氣體滅火機理是控制氧氣濃度和窒息。氣體滅火系統具有響應速度快、滅火后藥劑無殘留、對電子設備損傷小等特點。氣體滅火系統自動化程度高、滅火速度快,對于局部火災有非常強的抑制作用,但由于造價高,因此應選擇火災對機房影響最大的部分設置氣體滅火系統。
對于空間較大,且只有部分設備需要重點保護的房間(如變配電室),為進一步降低工程造價,可僅對設備(如配電柜)采取局部保護措施,如可采用探火管自動滅火裝置。
細水霧滅火系統的可實現滅火和控制火情的效果,具有冷卻與窒息的雙重作用。
實踐證明,自動噴水滅火系統是非常有效的滅火手段,特別是在抑制早期火災方面,且造價相對較低。在北美地區普遍用于數據中心保護,也是NFPA75、NFPA76推薦的消防技術。預作用自動噴水滅火系統和濕式自動噴水滅火系統都可用于數據中心,但采用濕式自動噴水滅火系統時,應防止漏水等事故發生。當一個A級數據中心的數據業務可由另一個數據中心完成時,這個A級數據中心的主機房也可設置自動噴水滅火系統。
對于上述三種技術的選擇,需要從安全性、可靠性、工程造價、環保及運維成本等方面綜合分析。
13.1.5 任何數據中心發生火災,其后果都很嚴重,因此必須設置火災探測報警系統,便于早期發現火災,及時撲救,使損失減到最小。國家標準《火災自動報警系統規范》GB50116對火災探測和聯動控制有詳細的要求。
13.2 防火與疏散
13.2.1 數據中心內的設備和系統屬于貴重和重要物品,一旦發生火災,將給國家和企業造成重大的經濟損失和社會影響。因此,嚴格控制建筑物耐火等級十分必要。
13.2.2 當數據中心建于廠房內或工業用地內時,數據中心的建筑防火設計可按照廠房要求進行設計。由于吸氣式煙霧探測火災報警系統可以提前預警火情,提高數據中心的安全性,因此主機房內任一點到最近安全出口的直線距離可增加50%。高靈敏度是指靈敏度嚴于0.01%obs/m的吸氣式煙霧探測火災報警系統。
13.2.3 當數據中心建于民用建筑內或非工業用地內時,數據中心的建筑防火設計可按照民用建筑要求進行設計。當直通疏散走道的房間疏散門至安全出口之間采用自動噴水滅火系統時,直通疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的直線距離可增加25%;當房間內采用自動噴水滅火系統時,房間內任一點至房間直通疏散走道的疏散門的直線距離也可增加25%。
13.2.4 考慮數據中心的重要性,當與其它功能用房合建時,應提高數據中心與其它部位相鄰隔墻的耐火時間,以防止火災蔓延。
13.2.5 本條以120m2為界規定主機房安全出口數量的原因如下:
1 進入主機房內的人員很少(一般沒有人員),且為固定的內部工作人員,他們熟知周邊環境和疏散路線,因此對于120m2及以下的主機房,即使只有一個安全出口,內部工作人員也可以安全疏散。
2 從建筑布局考慮,當主機房面積小于120m2時,設置兩個安全出口有一定困難。
3 機房內設置有火災自動報警系統,可及時通知機房內的工作人員疏散。
基于以上原因,本條對主機房的安全出口做出了規定。分散布置的安全出口宜設于機房的兩端。
13.2.6 頂棚和壁板選用可燃燒材料易使火勢增強,增加撲救困難,故本規范規定主機房的頂棚、壁板、隔斷(包括壁板和隔斷的夾芯材料)應采用不燃燒體,且不得采用有機復合材料,以免火災發生時產生窒息性氣體。
13.2.7 本條對數據中心常用的柴油臥式儲罐與建筑物和園區道路之間的最小防火間距做出規定,當柴油儲量超過表13.2.7的規定時,應按現行國家標準《建筑設計防火規范》GB50016和《石油化工企業設計防火規范》GB50160的有關規定執行。
由于數據中心一般都采用直埋地下的柴油臥式儲罐,柴油的儲存溫度遠低于柴油的閃點,基本不會發生火災和爆炸事故,故根據《汽車加油加氣站設計與施工規范》GB50156的有關規定,柴油儲罐邊沿到園區道路邊沿的安全間距減小到3m。
閃點不低于55℃的柴油有10、5、0、-10、-20號普通柴油,根據《石油化工企業設計防火規范》GB50160的規定,閃點小于60℃且大于或等于55℃的輕柴油,當儲罐操作溫度小于或等于40℃時,其火災危險性可視為丙A類。閃點不低于45℃的柴油有-35和-50號普通柴油,其火災危險性可視為乙B類。
13.3 消防設施
13.3.1 主機房是電子信息系統運行的核心,在確定消防措施時,應同時保證人員和設備的安全,避免滅火系統誤動作造成損失。只有當兩組獨立的火災探測器同時發出報警后,才能確認為真正的滅火信號。當吊頂內或活動地板下含有可燃物時,也應同時設置兩組獨立的火災探測器。
對于空氣高速流動的主機房,由于煙霧被氣流稀釋,致使一般感煙探測器的靈敏度降低;此外,煙霧可導致電子信息設備損壞,如能及早發現火災,可減少設備損失,因此主機房宜采用靈敏度嚴于0.01%obs/m的吸氣式煙霧探測火災報警系統作為感煙探測器。
13.3.2 采用全淹沒方式滅火需要保證在滅火場所形成一個封閉的空間,以達到滅火的效果。滅火時,火災現場的空調、排風、新風系統應停止運行。此外,為了保證消防人員的安全,根據現行國家標準《火災自動報警系統設計規范》GB50116的要求,火災時應切斷有關部位的非消防電源。
13.3.3 在實施滅火過程中,警笛和滅火顯示燈提示房間內的人員盡快離開火災現場以及提醒外部人員不要進入火災現場。
13.3.5 電子信息設備屬于重要和精密設備,使用手提滅火器對局部火災進行滅火后,不應使電子信息設備受到污漬損害。而干粉滅火器、泡沫滅火器、手持式氣溶膠滅火器滅火后,其殘留物對電子信息設備有腐蝕作用,且不宜清潔,將造成電子信息設備損壞,故推薦采用手提式二氧化碳滅火器、水基噴霧滅火器或新型哈龍替代物滅火器。滅火器應配置標簽,以標識其應用的具體場所。
13.4 安全措施
13.4.1 氣體滅火的機理是降低火災現場的氧氣含量,這對人員不利,本條規范是為了防止在滅火劑釋放時有人來不及疏散以及防止營救人員窒息而規定的。