淺談縣級疾控中心數據中心機房的規劃和設計

浦 盈

(江蘇省寶應縣疾病預防控制中心，江蘇 寶應 225800)

淺談縣級疾控中心數據中心機房的規劃和設計

浦 盈

(江蘇省寶應縣疾病預防控制中心，江蘇 寶應 225800)

本文從機房的概況、總體規劃、總體設計三個方面，淺談如何因地制宜地及早規劃和設計綠色節能與合理化的縣級疾病預防控制機構的小型數據中心機房。

數據中心；機房管理；規劃設計

1．引言

筆者所在的縣級疾控中心將與縣藥監中心遷址至縣城開發區的一幢11層的大樓內合署辦公，1-3層層高近4米，4-11層層高3.8米，除去活動地板的0.4-0.6米，層高至少還需3.2米用來通風，另從排線部署及節能角度考慮，疾控中心數據中心機房放在三樓是比較合理的。

對于一個縣級疾控中心的數據中心，整個計算機機房的建設非常重要，屬于弱電項目，在大樓工程項目建設之前應當及早謀劃、早布局、早設計。雖然是政府招標，由中標的工程施工和裝修設計施工單位來負責，但作為一位中心的網管要提前將相關要求和必備硬件條件向上級匯報，況且整個數據中心機房設施的建設工程涉及到其它領域和專業，相對于縣級疾控中心的一般實驗室建設來說，對溫度、濕度、潔凈度、電磁場強度、屏蔽、防漏、電源質量、振動、防雷、接地和安全保衛等諸多方面也提出更高的要求，當然還要從可持續性發展角度出發兼顧到實用節能和可擴充性等方面的要求。

2．概況

2．1 級別與分類

數據中心機房在建設之初需要進行合理科學的規劃，建筑部分就設計規范方面，我國最新相關國家標準有《電子信息系統機房設計規范(GB 50174-2008)》、《電子信息系統機房施工及驗收規范(GB 50462-2008)》、《計算機場地技術要求(GB2887-89)》、《計算機機房活動地板技術條件(GB6650-86)》、《建筑防雷(IEC1024-1：1990)》、《用戶終端耐過電壓和過電流能力(ITU.TS.K21：1998)》、《建筑設計防火規范(GB 50222-95)》等。

《電子信息機房設計規范(GB50174-2008)》，將電子信息機房定義為A、B、C三類，其中A類要求最高。

按機房的規模，可以分為超大型數據中心、大型數據中心、中型數據中心和小型數據中心等。

A、超大型數據中心，通常面積大于2000平方米，服務器機柜數量大于1000個；

B、大型數據中心，通常介于800～2000平方米，服務器機柜數量200～1000個；

C、中型數據中心，面積為200～800平方米，機柜數量為50～200個；

D、小型數據中心，面積為30～200平方米，機柜數量為10～50個；

E、無專門場所的服務器/交換機機柜應用等。

以上規模劃分是實際工作中的大致劃分方法，并沒有嚴格的劃分標準與參照指標體系。劃分的目的也僅僅是便于數據中心的規劃、設計與建設等[1]。

由于縣級疾控中心業務用房面積非常緊張，但考慮到目前公共衛生疾病預防控制信息系統的建設(2011-2015)需求，特別是未來可擴充性的發展與運維，所以擬建一個D級的100平方米左右的小型數據中心，機柜數量在10個以下。

2．2 選址

我國《電子信息機房設計規范(GB50174-2008)》對機房選址提出了要求，綜合美國數據中心標準TIA942-2005[1]，對數據中心選址可以參考如下內容：

2．2．1 自然環境特征位置

地理位置、排水、是否傾斜、地基、地震、有無落雷傷害、有無配套的配電干線系統，配電干線的供給容量是否還有節余、有無可能降低預定引入建筑物配電干線的電源品質的制鐵所之類、附近有無干線道路、有無地下障礙物、有無振動、噪音、有無電波障礙、附近是否有電場和磁場的發生源、有無城市規劃、道路規劃等等。

由于地是政府劃撥的，所以在選址方面無需考慮，但應咨詢相關部門就以上因素做好調研工作。

2．2．2 建筑樓層內部特征位置

縣級疾控中心小型數據中心機房的選址，初步定在11層業務用房大樓的第三層北側，避免了陽光的直射而導致的溫度升高，這樣是方便各方面的管理與維護。對于11層的建筑樓層，還需要重點考慮到供電系統的容量、放置機房空調的室外機系統空間大小、大于3.2米的最佳層高(無障礙物且除去靜電板和吊頂的高度)、載貨電梯的尺寸及載荷等等。

3．總體規劃及指標要求

3．1 指標要求

溫度：10-35℃，相對濕度：30%-80%；溫度變化率＜15℃/h要不結露；塵埃：粒徑≥0.5um、粒數≤18000粒/公斤；噪音：小于65dB；照度：靜電電位：≤1KV；接地電阻：R≤1Ω，零地電位差≤2V。

3．2 電氣系統

UPS：《高層民用建筑設計防火規范》中第9.1.1條：高層建筑的消防控制室、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、漏電火災報警系統、自動滅火系統、應急照明等，應按現行的國家標準《供配電系統設計規范(GB50052)》的規定進行設計，一類高層建筑應按一級負荷要求供電，則縣級疾控中心數據中心的機房供電系統設計包括普通市電供電系統、UPS不間斷電源供電系統(采用雙母線供電)，當市電停電時，后備電池通過UPS逆變后，保證為機房電子設備的供電。

照明：分為正常照明及事故照明?！峨娮佑嬎銠C機房設計規范(GB50174-93)》中，主機房≥500LX；應急照明≥50LX，應單獨設立專門的供電線路，每套燈具配有蓄電池供電或UPS進行供電，并能快速自動切換，各功能間采用兩到三臺應急照明設備。

防雷、接地：在現代建筑中，許多電子設備，如計算機、通信、控制、監視、數據采集等等，它們的工作電壓很低，一般只有幾伏。它們的核心芯片為大規模集成電路器件，在這些集成電路中，電路與元件之間的絕緣十分薄弱，稍有外部的過電壓來臨，就有可能受到破壞。因此縣級疾控中心數據中心的機房供電系統和通信系統的雷電過壓防護及接地是必須的，否則因雷擊而造成設備的損壞及數據的丟失是無法用金錢來衡量的。

3．3 新風系統

40立方米/小時或室內新風量不應低于空調總送風量的5%，這是辦公樓機房的空調新風量。下送風經抗靜電地板，新風經過濾后下送到抗靜電地板下，和空調冷量一起通達所有機房區，再由各自的機房區經服務器機柜出口同冷氣一同送入機房，達到改善空氣質量，而多余的風壓阻止了戶外灰塵的浸入。

3．4 服務器機柜系統

根據中心用戶的需求及容量決定購買機柜的個數，同時應考慮到服務器機柜乃至機柜組的載重能力，靜載及移動承載最少500KG；前后門組件散熱系統，通透率＞63%，開啟角度＞150°，彈扣式門鎖側板，一柜一鎖；每一個負載提供電源分配，從UPS分配柜直接將電源引入到機柜中的PDU；合理的機柜散熱系統風扇；清晰明朗的分線布線槽等[2]。

3．5 家具(監控室內用)

根監控室的實際情況，現場訂制的監控操作臺，需滿足布線、強/弱電模塊等專業要求設計。

3．6 消防聯動

配合消防施工方，將對方的聯動信號引入動力市電聯動及監控聯動，使消防來臨時能自動關斷空調、新風、配電等，減少火滅的損失和及時通知人員處理(可否通過手機短信的形式值得調研)。

3．7 裝修系統

吊頂：吊頂上布置管道、安裝燈具及走線、安裝各類探測器，因高度限制及節能考慮，采用明架式吊頂。

地板：活動地板下鋪設電源線管、線槽、綜合布線、消防管線等以及一些電氣設施(插座、插座箱等)，還可以為機柜進行送風。江蘇省疾控中心數據中心機房采用的是耐磨的瓷磚面抗靜電地板。

隔墻與玻璃隔斷：有條件的情況下，監控室應與服務器機房隔斷，機房隔墻多采用金屬飾面板彩鋼板與10毫米厚防火玻璃的通透隔斷，踏腳線用不銹鋼亞光飾面，采用隔墻與玻璃隔斷設計使得數據中心機房內各功能區內能方便管理。

4．總體設計

4．1 容量設計(密度規劃)

容量是指數據中心機房的初期、終期的服務器等IT設備的數量或面積。

容量=數據中心機房的機柜數量×平均每機柜服務器數量

在采用普通地板送風制冷方式下，每個機柜的熱密度為3～5kw/rack，超過這個熱密度就必須采用高熱密度的制冷解決方案。

機房的電力供應：當機房的供電系統(市電+發電機)容量確定之后，可以計算出服務器的總功率。縣級疾控中心現階段機柜的數量不多，用電方面經估算只需要民用電即可，即使今后機柜有一定數量增加，用電增容后，可以考慮配套相應的大功率不間斷電源，以防止斷電[1]。

4．2 供電系統的設計

設計依據：《電子計算機房設計規范(GB50174-2008)》、《計算站場地安全要求(GB9361-88)》、《電子設備雷擊保護導則(GB7450-87)》、《建筑物電子信息系統防雷技術規范(GB50343-2004)》以及國家現行的工程設計施工及驗收有關規范標準等。

數據中心機房的最大容量確定后，用戶可以根據預算、機房重要程度，確定供電系統。對于供電系統，包括從市電、發電機到配電、UPS、輸出配電、服務器電源管理系統(列頭柜)、機柜PDU等一系列環節。機房內供配電分為兩部分，第一部分為主設備負荷(UPS不間斷電源供電)，第二部分為輔助設備負荷(由市電直接供電)[1]。

在數據中心機房的市電、發電機等系統，用戶可以根據實際情況選擇N+1或者2N系統。而UPS供電系統，建議用戶采用2N或者2(N+1)方式，確保供電可靠性[1]。

縣級疾控中心由于資金、面積等客觀因素，選擇2N式供電系統(如下圖)[2]。

用戶選擇UPS時，建議采用高頻式UPS，因為采用高頻IGBT整流+無隔離變壓器式設計，輸入功率因數高、輸入電流諧波小、功率密度高等特點，而且UPS占地面積小重量小，搬運方便。UPS的電池容量建議根據市電與發電機系統配置，通常為30分鐘左右。一般不建議超過2小時的電池配置，重量大、成本高，投資不經濟[1]。

4．3 制冷系統規劃與設計

縣級疾控中心數據中心機房按照節能設計思路，將采用地板下送風系統、通孔率大于70%的服務器機柜、機房專用空調等，確保通風量及正常的風速。

4．4 電源防雷方案

據相關資料顯示，機房內電源防雷大多指防感應雷(80%以上微電子設備的雷擊損害是由感應雷擊引起)，感應雷擊對微電子設備，特別是監控設備、通訊設備和電子計算機網絡系統的危害最大[3]。

4．5 監控系統的規劃與設計

數據中心機房最好能采用無人值守工作模式，這樣能節約大量的人力和時間，建議引入機房視頻監控系統，對機房的溫度、濕度、水浸、供電系統工作參數與狀態、空調系統工作參數與狀態等進行24小時監控，任何故意或無意的破壞都將被記錄備查，并在故障下主動提示用戶(可引入手機短信通知的形式)及早采取應對措施。

5．建立綠色節能數據中心機房的幾點建議

(1)設備節能。采用低能耗主設備是建設數據中心機房綠色節能的關鍵措施，隨著PUE標準的采用，IT設備能耗占數據中心總能耗的比重會越來越高；

(2)空調節能。采用空調系統節能綜合方案是數據中心機房節能的關鍵；

(3)供電系統節能。采用高效率的供電系統也是數據中心機房節能的重要要素[4]。

[1]朱利偉(艾默生網絡能源有限公司)．《中型數據中心機房的規劃與設計》[M]數據中心工作小組．http：//www．jifang360．com[EB/ OL]，2009．

[2]季英凱(江蘇省疾病預防控制中心/公共衛生信息所)．《數據中心機房的規劃和設計》[M]．2014．

[3]angola_cd(百度文庫)．《XX醫院中心機房防雷措施應用說明》[M]．http：//www．baidu．com[EB/OL]，2014．

[4]david_luk(百度文庫)．《數據中心機房節能策略》[M]．http：//www．baidu．com[EB/OL]，2011．

Planning and Design of a County-level CDC Data Center Computer Room

Pu Ying
(Jiangsu Provincal Center for Disease Control and Prevention,Baoying 225800,Jiangsu)

From the aspects of the computer room overview,the overall planning,and the overall design,this paper discusses how to plan and design the county-level small-sized CDC data center computer room which is green energy-saving,rational,and adapt to local condition.

data center;computer room management;planning and design

TP308

A

浦盈，女，江蘇寶應人，本科，工程師，研究方向：計算機應用，網絡維護，機房規劃。