数据中心供电系统设计与规划实践.doc

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1、数据中心供电系统设计与规划实践随着云计算、大数据时代的到来，数据中心的数据来源变得无比广泛，数据设备接入更加多样化，数据容量变得更加庞大，数据处理需要更加快速与高效，这一切无疑对数据中心机房提出了更高的要求。数据中心机房一旦出现因供电中断而诱发的“电气宕机“或因空调故障而诱发的”热宕机“问题时，将可能会造成巨大损失或不良负面社会影响，如何打造安全、可靠的数据中心机房供电系统成为业内普遍关心的问题。同时，数据中心巨大的电能消耗也使“绿色、节能”成为贯穿产品、系统设计和应用始终关注的主题。如何使数据中心的供电系统达到高可靠性、高能效性与高可维护性的最佳平衡成为设计院和生产厂商共同追

2、求的目标。1.数据中心供电解决方案在大数据、可信云计算时代，数据中心主要承担四方面的调控任务：数据的处理；数据的存储；数据的交换；数据的灾备。评价一个数据中心设计水平和建设水平的高低，主要有两个指标：数据的安全可靠；节能环保。在数据中心运行过程中，最可怕的问题就是“机房瘫痪”。据2015年的调研与统计，在能造成数据中心瘫痪的原因中，UPS供电系统故障占29%；人为失误占24%；空调及水系统故障占15%；气候及自然灾难（注：由它所诱发的常见市电电网故障是短路或停电故障）占12%；发电机系统故障占10%；IT设备故障占5%；恶意攻击与犯罪占2%；其他原因占2%。由此可以看出，对于数

3、据中心机房而言，从影响数据的计算和存储、网络等三大要素是否安全可靠的角度来看：因供电系统故障而诱发的瘫痪故障的几率因空调系统故障而诱发的瘫痪故障的几率因IT系统故障而诱发的瘫痪故障的几率;从影响节能环保的角度来看，因提高IT设备的效率而降低PUE的功效因提高空调系统的效率而降低PUE的功效因提高UPS系统的效率而降低PUE的功效。对于数据中心的供电系统解决方案而言，应优先考虑提高它的可利用率。按照TIA-942所推荐的供电系统可利用率的分类标准，可分为Tier-4级、Tier-3级、Tier-2级和Tier-1级。Tier-4级供电系统是由两路UPS所组成的2N型供电系统来向I

4、T设备供电，它能确保负载”永不停电”，具备故障容错功能，其可利用率最高，适用于中大型的高端数据中心。Tier-3级供电系统是由1路市电+1路UPS/HVDC所组成的2N型供电系统来向IT设备供电，它使负载的供电系统具有可在线维护特性，其可利用率次之，适用于中大型的中端数据中心；Tier-2级供电系统是由N+1台UPS所组成的冗余供电系统来向IT设备供电，适用于中小型数据中心；Tier-1级供电系统是单机系统，其可利用率最低，适用于小型机房。机房空调系统按照可用性分为A1级、A2级A3级和A4级。A1级空调系统允许温度波动的范围为15～32℃，湿度允许波动的范围为20%～80%；

5、A2级空调系统允许温度波动的范围为10～35℃，湿度允许波动的范围为20%～80%；A3级空调系统允许温度波动的范围为5～40℃，湿度允许波动的范围最高为85%；A4级空调系统允许温度波动的范围为5～45℃，湿度允许波动的范围最高为90%。近年来的相关运行实践显示：在设计数据中心机房的冷冻水空调系统时，应依据机柜的不同的功率密度来选择合适的方案。当机柜功率密度为2～5kW/机柜时，空调系统配置方案：推荐以地板下送风为主，列间空调为辅；机柜功率密度为8～12kW/机柜时，空调系统配置方案：推荐采用“1带多”列间冷冻水空调；机柜功率密度为20～100kW/机柜时，空调系统配置方案：

6、推荐采用水冷机柜或“2带1”列间冷冻水空调。在近几年、对于数据中心设计有一种观点认为：某一种供电系统是最佳选择，某一种类型的UPS产品才是最适合的。然而，相关的统计资料及运行实践显示：对于这样观点而言，存在有相当的片面性。在实际工作中，数据中心应有的可用性是由用户所期望的数据安全性和时效性的不同级别、用户所应承担的不同社会责任等诸多实际需求来共同决定的，不宜主观决定的。由于不同用户的数据中心机房可用性级别不同，需选用不同级别的供电系统解决方案。对于执行安全、精准、短时延以及连续不断的数据处理与共享操作为主的数据中心而言，由于它们对”业务运行中断”的容忍度为零，宜选用Tier-4

7、级的工频机UPS供电系统，A1级空调系统。典型应用行业为金融、民航、石化和军用等领域。对于执行海量存储、高速信息查询的分布式数据处理与共享操作为主的数据中心而言，由于能容忍偶发性或短暂性的业务中断，并追求利润最大化，宜选用Tier-3级、Tier-2级为主，Tier-4级为辅的高频机UPS/HVDC供电系统，A1或A2级空调系统。典型应用行业为BAT、电信及托管企业。对于执行超高速，超大容量的工程和科学计算的超算中心而言，由于允许执行“间断性”的运算，为了降低Capex，宜选用Tier-2级