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绿色数据中心建设案例：看不见空调的机房
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上海市科技信息中心在其机房建设中，把 &绿色、节能&贯彻到机房选址、装修、设备选型以及机房管理等各个环节，以简单、好用为原则，最终建成了一个&绿色&的数据中心。2008年10月，位于上海市技贸大厦的上海市科技信息中心迎来了一批特殊客人，施耐德旗下的APC公司全球总裁劳伦特来到了上海市科技信息中心数据中心参观，随行的包括APC全球高级副总裁、大中华区总裁邱成弟等中国高管们。作为一名跨国企业的CEO，劳伦特来到中国一定有很多重要的事务要处理，名不见经传的上海市科技信息中心有什么独特的地方能吸引这位跨国企业CEO的关注？答案就是上海市科技信息中心刚刚建成的数据中心&&一个把绿色节能、环保等现代数据中心理念全面地融入其数据中心建设和管理的数据中心样板。该数据中心在APC 2008年的1103个机房建设项目中位列&全球最佳中心机房解决方案&前三甲。不久前，记者来到上海市科技信息中心的数据中心，参观了这个被APC列为全球样板的数据中心，同时采访了该项目的主要负责人上海市科技信息中心副主任董美娣。旧机房需要改造上海市科技信息中心隶属于上海市科学技术委员会(简称科委)，是上海市科委信息化建设的服务保障机构，主要承担科委电子政务的建设、开发、维护和运行保障工作。除了上海市科委的邮件和办公系统外，还包括上海市科委的门户网站上海科技网站，其设计、开发、维护全部由信息中心负责，还包括上海市科委的科研信息化项目管理系统等。另外，这里还存放有下属单位托管的10多台服务器。&2001年建机房的时候，我们中心主要是市科委的门户网站和邮件系统，40多平方米的机房当时觉得已经挺大了。& 董美娣告诉记者。&然而，这几年随着电子政务的不断推进和业务的发展，应用系统越来越多，很快就有了50多个系统，这给机房构成了很大压力，到2006年年底的时候机房显得越来越力不从心。&另外，今天看来，原来的机房设计本身存在明显不足: 机房空间过于狭小、配电系统的容量不足、空调系统不能满足制冷要求，监管手段也比较落后。此外，机房所在的位置是办公用楼，并不是为机房设计的，供电是按照办公用电来设计的，容量也不够。董美娣至今还保留着几张旧机房的老照片。我们看到，当时的机房前门是玻璃门，后门是铁板，都是整块的，不透风，机房内部用的也是普通的空调。随着服务器等IT设备增多，机柜内的温度逐渐升高，不得不把前门打开，后门也被拆掉了。机房也多次出现因温度过高导致系统宕机，以至于夏天遇到天气炎热的时候管理人员就非常紧张。鉴于上述原因，2007年上海市科技信息中心把机房改造提到了议事日程。通过公开招标，上海市科太计算机系统集成有限公司承接了该项目，并决定采用APC的&英飞(InfraStuXure)&整体机房解决方案。&绿色数据中心什么样在董美娣的带领下，记者参观了去年10月刚刚建好的这个数据中心。一走进这个数据中心记者就感受到与其他数据中心的不同: 位于大楼北边的一个100多平方米的房间被一面玻璃墙分割为监控室和主机房，摆放机柜的主机房80多平方米，没有窗户，房间也比正常的矮了不少，两排机柜背靠背摆放着，机柜之间的间距比常见的窄了一些，房顶也没有常见的吊顶，楼板清晰可见，线缆和冷却用水管道整齐吊挂在楼顶。房间里看不到常见的空调，制冷是通过机柜中间的一个APC&InRow&空调来完成的。当人走进&InRow&机柜时，能明显感受到风扇加速的声音。据介绍，这是因为这种空调是通过传感器感知机柜内的温度来决定风量的，可以根据热度自动调节转速，人走进机柜让它感觉到了温度的升高，转速也加快了，这是节能的一个关键技术手段之一。&刚开始有人说，这个机房耗资不菲，那就要建得漂亮点、空间大点！&董美娣说，&但我们认为绿色数据中心也要关注空间的节约，够用就好，空间小一点会减少电能的消耗。&实际上，除了这些看得见的效果之外，该项目还做了大量的工作。比如，对机房最重要的环节UPS进行了重新规划，配置了两套80kVA的UPS模块，每套UPS模块采用&N+1&的冗余配置，两套互为备份。新机房在一些细节上也不含糊。由于楼下就是办公室和会议室，在机房建设时特意新添了减震措施; 同时，还针对办公楼承重不够的问题进行了特别加固，对供电线路也进行了全面改造和升级。最值得一提的是，新机房是在原机房的基础上扩建的，如何在不影响机房原有设备正常运行的基础上完成升级和改造，着实给机房的承建方出了不小的难题。不过，项目组很好地解决了这个问题。从去年5月开始建设到10月份完工，除了系统切换的那天有10多个小时的停机以外，整个科技信息中心的各种应用系统一直都正常运行。谈到对新数据中心的感受，董美娣说有两点印象很深，一个是节能效果，另一个是管理方便。新数据中心去年10月份正式投入运行，从去年11月到今年2月份，平均每个月电费下降了34%，这其中还新增了31台设备。而在管理方面， APC英飞中央管理器(InfraStruXure Central)把空调、UPS以及其他一些环境因素都集中到一个平台上，非常直观，而且一旦出现故障，它还能通过邮件、手机短信等报告给相关人员。这使得整个管理工作显得异常轻松。&绿色&是一种责任&我们最初的计划只是进行机房的改造，所以，立项的时候也是按照机房的改造来申请资金的。在调研和选型过程中，我们逐步认识到传统机房的不足，比如高能耗、可扩展性不够，所以逐渐形成了要建一个高密度、高可靠、低能耗、可扩展、易管理的绿色机房的想法。& 董美娣说。据董美娣介绍，这期间给她印象最深刻的是Gartner的一个调研报告，&报告说，70%被访CIO认为电力将是数据中心所面临的一个最大的问题，其中有一个数据特别令我震惊: 数据中心未来3年的纯电力成本将与设备购置成本相当。这些信息让我感觉到有必要重新思考如何建设我们的新机房。&而APC的很多节能理念也让董美娣很受启发，比如&4C&理念，即&边成长边投资&组件、紧靠热源的制冷、热量遏制以及容量管理，通过合理规划的高能效架构、高效可预见的精确制冷以及对资源容量的全面了解大大减少了电力的浪费。还有，其容量管理软件提供的对&房间具体情况&进行全面的了解，从而帮助管理者做出科学决策。&节能的设备配合精确的管理工具，使得我们建一个绿色机房的愿望成为了现实。& 董美娣说。谈到数据中心的未来规划，董美娣表示，坚持&绿色&是每个人的责任，数据中心的建立只是一个开端，未来上海科技信息中心还要在IT设备和应用系统等层面贯彻绿色、节能的思想，相对而言，这些工作的挑战性可能更大。&
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电话：010-数据中心(DataCenter)通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理，而计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是网络核心机房的关键设备。关键设备运行所需要的环境因素，如供电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键物理基础设施。
机房工程是智能建筑的一部分，也是建筑安装工程的一个分支。因此既有建筑安装工程的一般共性，也有其特性;既执行建筑行业相关的标准、规范，也有本行业独有的标准、规范。计算机机房是一间综合性很强的科学技术和系统工程。现代数据机房涵盖接地系统、电气系统、照明系统、应急系统、机房空调系统...
UPS是Uninterruptable Power Supply的简称，也就是不间断电源。它的出现与最早应用，是为某些重要部门电网掉电时的持续供电提供保障。但是，电子信息产业与网络技术的迅速发展，对供电质量不断提出了更新更高的要求。UPS不再仅仅是为完全掉电提供后备电源的设备，而应为各种电源问题提供解决方案。
机房精密空调是针对现代电子设备机房设计的专用空调，它的工作精度和可靠性都要比普通空调高得多。要提高这些设备使用的稳定及可靠性，需将环境的温度湿度严格控制在特定范围。机房精密空调机广泛适用于计算机机房、程控交换机机房、卫星移动通讯站、大型医疗设备室、实验室、测试室等高精密环境。
机房环境动力监控系统通过通信和软件的集成，可以实现对机房环境和UPS、机房空调、发电机等设备的集中监视，并实时采集报警信息发送给管理人员。
综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间，为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。
几年来，通信机房内大小规模的火灾不胜枚举，随着信息化在中国的高速发展，大大小小、各式各样的计算机机房在我们周围快速的建设着。这些机房规模都很小，但其中设备非常昂贵，一旦发生火灾，其损失难以估计。为保护昂贵的电子设备和数据资源，国家规范规定一定规模的机房必须采用报警及气体灭火系统。
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计算机机房环境必须满足计算机等各种微机电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、防漏、电源质量、防雷和接地等条件的要求。机房是一个承载关键负载的空间，设备一旦投入运行就很难停下来进行维护。启动机房关键设备的之前，机房内所有系统必须接受完整的系统联调测试方可启动！当前位置：
解读GB50174《数据中心设计规范》
中国数据中心工作组 　
核心提示：
工程建设国家标准《数据中心设计规范》经过编制组三年的不懈努力，于日通过专家审查，目前正处于报批稿阶段。
工程建设国家标准《设计规范》经过编制组三年的不懈努力，于日通过专家审查，目前正处于报批稿阶段。
一、数据中心是一切信息化的基础
李克强总理在政府报告中指出：新兴产业和新兴业态是竞争高地。要实施高端装备、信息网络、集成电路、新能源、新材料、生物医药、航空发动机、燃气轮机等重大项目，把一批新兴产业培育成主导产业。制定&互联网+&行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。
云计算、互联网、物联网、大数据等现代信息技术已成为国民经济的重要支柱。信息化的基础是数据中心，可以说，没有数据中心就没有信息化的发展。
二、规范编制目的
1、电子信息技术平均2.5年发展一代，每一代IT技术的发展都意味着其支持技术的发展，即数据中心环境要求、建筑与结构、空气调节、电气、电磁屏蔽、网络系统与布线、智能化、给水排水、消防等技术的发展，这些技术的发展需要相关技术规范的支持。
2、GB《电子信息系统机房设计规范》于2008年发布实施，到2015年《电子信息系统机房设计规范》已运行了7年，意味着电子信息技术已发展了3代，需要规范做相应修改。
3、将《电子信息系统机房设计规范》更名为《数据中心设计规范》的主要目的是适应目前国内数据中心的建设需要以及更好地进行国际交流。
三、规范编写原则
1、可实施性原则
本规范在执行国家相关法律、法规和规范的基础上，注重设计方法的可操作性和可实施性，为设计人员提供实用的设计方法。
2、先进性原则
《数据中心设计规范》在满足中国数据中心行业发展的前提下，吸取国外有关数据中心设计的优点，结合中国数据中心行业的具体情况，增加补充具有数据中心行业特点的相关条文规定。主要围绕数据中心的可靠性、可用性、安全、节能、环保等方面的进行编写，具有一定的技术先进性和前瞻性。
3、科学性原则
本规范提出的设计原则和方法归纳总结了国内外数据中心行业的经验，是众多行业专家经过多年实践总结出来的，是以现行有效的相关法规、标准、规范为基础，并充分考虑数据中心行业的特点和特殊性。
4、协调性原则
本规范提出的设计原则和方法与相关的国家、行业的法规、标准、规范相协调，同时还考虑了与相关国际标准的衔接、协调。
5、规范化原则
本规范在编制过程中严格遵守住房和城乡建设部颁发的《工程建设标准编写规定》（建标[号）的要求，以确保本标准编制的规范化。编写工作阶段分为：准备阶段、征求意见稿、送审稿、报批稿。
6、强制性条文
凡涉及工程建设的质量、安全、卫生、环保、节能和国家需要控制的工程建设标准，并注意与其它国家标准、规范相协调。
四、部分修编内容介绍
1、根据互联网和云计算数据中心技术的发展，对A级数据中心性能要求进行补充。
（1）A级数据中心的基础设施宜按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，基础设施应在一次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电子信息系统正常运行。A级数据中心涵盖B级和C级数据中心的性能要求，且比B级和C级数据中心的性能要求更高。意外事故包括操作失误、设备故障、正常电源中断等,一般按照发生一次意外事故做设计，不考虑多个意外事故同时发生。设备维护或检修也只考虑同时维修一个系统的设备，不考虑多系统的设备同时维修。在一次意外事故发生后或单系统设备维护或检修时，基础设施能够满足电子信息设备基本运行需求。
（2）A级数据中心同时满足下列要求时，电子信息设备的供电可采用不间断电源系统和市电电源系统相结合的供电方式。
1）设备或线路维护时，应保证电子信息设备正常运行；
2）市电直接供电的电源质量应满足电子信息设备正常运行的要求；
3）市电接入处的功率因数应符合当地供电部门的要求；
4）柴油发电机系统应能够承受容性负载的影响；
5）向电网注入的总电流谐波含量不应超过10%。
此条规定的主要目的是在保证可用性的前提下，降低数据中心总体拥有成本（TCO）。电子信息设备属于容性负载，柴油发电机系统应能够承担容性负载的影响；当电子信息设备产生的电流谐波超过10%时，应进行谐波治理。
（3）当两个或两个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，数据中心的基础设施宜按容错系统配置，也可按冗余系统配置。这是A级数据中心的一种情况，主要适用于云计算数据中心、互联网数据中心等。当两个或两个以上在同城或异地同时建立的数据中心互为备份，且数据实时传输备份、业务满足连续性要求时，由于数据中心之间已实现容错功能，因此其基础设施可根据实际情况，按容错或冗余系统进行配置。
2、根据近年来数据中心建设情况，对数据中心选址增加了补充条款，数据中心选址应符合下列要求：
1） 电力供给应充足可靠，通信应快速畅通，交通应便捷；
2） 采用水蒸发冷却方式制冷的数据中心，水源应充足。
3） 自然环境应清洁，环境温度应有利于节约能源；
4） 应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所；
5） 应远离水灾、火灾和自然灾害隐患区域；
6） 应远离强振源和强噪声源；
7） 应避开强电磁场干扰；
8） A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方；
9） 大中型数据中心不宜建在住宅小区和商业区内。
在保证电力供给、通信畅通、交通便捷的前提下，数据中心的建设应选择气候环境温度相对较低的地区，这样有利于降低能耗。
电子信息系统受粉尘、有害气体、振动冲击、电磁场干扰等因素影响时，将导致运算差错、误动作、机械部件磨损、腐蚀、缩短使用寿命等。数据中心位置选择应尽可能远离产生粉尘、有害气体、强振源、强噪声源等场所，避开强电磁场干扰。
水灾隐患区域主要是指江、河、湖、海岸边，A级数据中心的防洪标准应按100年重现期考虑；B级数据中心的防洪标准应按50年重现期考虑。在园区内选址时，数据中心不应设置在园区低洼处。
从安全角度考虑，A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方，当只能将数据中心建在停车库的正上方时，应对停车库采取防撞防爆措施。
空调系统的冷却塔或室外机组工作时噪声较大，若数据中心位于居民小区内或距离住宅太近，噪声将对居民生活造成影响。居民小区和商业区内人员密集，不利于数据中心的安全运行。
3、根据国内外对灾难备份数据中心的需求，增加灾备数据中心相关条款。
灾备数据中心的组成应根据安全需求、使用功能和人员类别划分为限制区域、普通区域和专用区域。限制区域宜包括主机房、辅助区和支持区等，普通区域宜包括应急指挥中心、外援工作区、媒体发布区、休息室、储物室、医疗室、停车场等，专用区域包括集合区域、等候区域和中间整备区域等。
限制区域是指根据安全需要，限制不同类别人员进入的场所。人员类别主要分为灾备数据中心工作人员、用户、设备材料供应商、参观人员。
普通区域是用于灾备恢复和日常训练、办公的场所。应急指挥中心对灾备数据中心进行集中监控和运营管理，当灾难发生时，灾备恢复人员从该中心发出灾备恢复指令、协调各种资源、联络客户和执行灾备恢复流程。应急指挥中心应设置专线电话、获取外部信息的设备及专用会议室。外援工作区是为用户和设备通信供应商提供灾备恢复或日常测试需要的办公区域。媒体发布区是用于同新闻机构和外部人员交流的区域，该区域应设置在远离限制区域和应急指挥中心的位置，并应确保只有被邀请的媒体或外部人员才能进入。休息室应设置卫生间，更衣室、淋浴等设施，以满足灾备人员短期生活要求。储存室用于短期生活用品的储存。医疗室可为灾备人员提供紧急医疗援助。
专用区域是提供给用户在恢复期间使用及放置设备的场所。集合区域是集合所有灾难恢复人员并下达命令的场所，集合区域可以是一个开放的空间、大厅或礼堂，能够容纳所有灾难恢复人员，该区域应设置广播扩音系统。等候区域是灾难恢复人员装卸和检查相关设备的场所。中间整备区域用以测试电子信息设备。
4、根据电子信息设备技术的发展、国外相关标准的变化以及节能要求，对数据中心主机房的温度等参数进行调整。主机房和辅助区内的温度、露点温度和相对湿度应满足电子信息设备的使用要求；无特殊要求时，应按照下表执行。
当机柜或机架采用冷热通道分离方式布置时，主机房的环境温度和露点温度应以冷通道的测量参数为准；当电子信息设备未采用冷热通道分离方式布置时，主机房的环境温度和露点温度应以送风区域的测量参数为准。主机房的环境温度、相对湿度和露点温度有推荐值和允许值，按推荐值设计的主机房，对电子信息设备在可靠性、能耗、使用性能、寿命等方面更有利。当电子信息设备对环境温度和相对湿度可以放宽要求时，主机房环境温度、相对湿度和露点温度可采用允许值进行设计。
5、为增加数据中心备用电源的可靠性，增加后备柴油发电机组性能要求。
后备柴油发电机组的性能等级不应低于G3级；A级数据中心发电机组应连续和不限时运行，发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。B级数据中心发电机组的输出功率可按限时500h运行功率选择。
在国家标准GB/T2820.1《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第一部分：用途、定额和性能》中将发电机组的性能分为G1、G2、G3、G4，由于数据中心对发电机组的输出频率、电压和波形有严格要求，故要求发电机组的性能等级不应低于G3级。
发电机组应连续和不限时运行是A级数据中心的基本要求，最大平均负荷是指按需要系数法对电子信息设备、空调和制冷设备、照明等容量进行负荷计算得出的数值。确定发电机组的输出功率还应考虑负载产生谐波对发电机组的影响。
在国家标准GB/T2820.1《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第一部分：用途、定额和性能》中将发电机组的输出功率分为四种：持续功率、基本功率、限时运行功率和应急备用功率。综合考虑B级数据中心的负荷性质、市电的可靠性和投资的经济性，发电机组输出功率中的限时运行功率能够满足B级数据中心的使用要求。
6、从安全角度出发，增加备用电源设计要求和接地做法。
（1） 3～10kV备用柴油发电机系统中性点接地方式应根据常用电源接地方式及线路的单相接地电容电流数值确定。当常用电源采用非有效接地系统时，柴油发电机系统中性点接地宜采用不接地系统。当常用电源采用有效接地系统时，柴油发电机系统中性点接地可采用不接地系统，也可采用低电阻接地系统。当柴油发电机系统中性点接地采用不接地系统时，应设置接地故障报警。当多台柴油发电机组并列运行，且采用低电阻接地系统时，可采用其中一台机组接地方式。
我国电力系统常用的接地方式分为两大类，即中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。非有效接地系统包括中性点不接地、谐振接地（经消弧线圈接地）和谐振-低电阻接地、高电阻接地系统。有效接地系统在电压6kV～35kV时为低电阻接地系统。3～10kV柴油发电机系统中性点接地方式与线路的单相接地电容电流数值有关。由于数据中心10kV电气设备及电缆数量有限，其单相接地电容电流一般不超过30A，故柴油发电机系统中性点接地方式选择不接地系统。当常用电源采用低电阻接地系统，某一回路发生单相接地故障，保护电器动作跳闸不影响数据中心运行时，柴油发电机系统中性点接地方式也可选择低电阻接地系统。当多台柴油发电机组并列运行，接地方式采用其中一台机组接地时，应核算接地电阻的通流容量。
（2） 1kV及以下备用柴油发电机系统中性点接地方式宜与低压配电系统接地方式一致。多台柴油发电机组并列运行，且低压配电系统中性点直接接地时，多台机组的中性点可经电抗器接地，也可采用其中一台机组接地方式。当多台柴油发电机组并列运行时，为减少中性导体中的环流，采用中性点经电抗器接地，或采用其中一台机组接地方式。
五、结束语
随着新一代信息技术迅猛发展，以、无线互联网、云计算等为代表的&新经济基础设施&将成为投资的重要领域；信息消费、电子商务、电子金融方兴未艾；电子医疗、移动能源、线上家装蓄势待发；&互联网+&将带来行业变革，潜力巨大。这一切的一切都是以数据中心为基础，通过产业链实现各行业的快速发展。《数据中心设计规范》作为数据中心建设标准，将为数据中心的技术先进、节能环保、安全可靠的保驾护航。
责任编辑：Lionel
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