现代数据中心建设中的几个关键点

[导读]本文通过作者近年来在基层参与多次机房建设的经验与体会,列举了大量的工作实例,就机房空调、UPS、供配电以及设备安装、管路铺设等结构方面的问题结合理论进行了深入分析与探讨，可供大家在机房建设中借鉴以及做进一步讨论。

近年来，随着计算机技术的飞速发展，数据中心机房技术的发展更是日新月异，笔者最近三年先后参与了苏州建行(全国建行系统五大城市行之一)数据中心机房、建设银行总行苏州信用卡分中心(存储和处理中国南方地区的信用卡数据与交易)的数据中心主机房的设计与建设以及苏州建行新区主机房的改建等项目。在此，就自己参与的以上项目实践经验，总结了几点在机房建设中值得注意的问题，与大家共同交流探讨。同时也希望能起到抛砖引玉的作用，愿能看到更多有价值的经验与业界的同仁分享。

一、精密空调容量规划

近年来，随着银行电算化业务量的迅猛发展和以刀片式服务器等为代表的新一代高集成度设备的大量投放到机房中运行，数据中心机房内单位面积的热负荷正日渐增大，已远非往昔，不可同日而语，如国家标准 (GB50174-93)及中国建设银行2000年分布的《计算机机房装修规范》等文件中都将200~250W/m2作为数据中心机房的制冷量标准，而实际上现在装载着刀片式服务器的机柜，负载容量超过5kW以上是很平常的事，而随着计算机和大规模集成电路技术的进一步发展，计算机设备的功率密集度将呈现越来越高的发展趋势，机房内设备功率密集度的增加势必会导致发热量也越来越高，如果我们仍按照过去有关标准所规定的200W/m2的制冷量来设计，将无法满足现今新一代数据中心机房制冷需要。

如我们苏州建行数据中心机房各种计算机设备的装机容量从2005年7月至2008年1月的两年半的时间就近翻了一番多，而且增加的多是 P550、P570以及大量的刀片式服务器等功率密度非常高的IT设备，整个装机功率已由原来的

66kVA骤增到了目前的138kVA，机房原来尚余占总面积约五分之二的空间也几乎全被新装的各种服务器、小型机所逐渐占据，原来我们的精密空调是按照 415W /m2配置的，在2005年9月机房刚启用之时，整个精密空调几乎有一倍左右的

余量，而现在每当时临夏季高温就有捉襟见肘的感觉了，盛夏来临，最担心的是邻近的两个以上精密空调模块同时发生故障，如果这样就极易造成机房局部区域制冷能力不足而导致过热的现象发生。

据了解，像这种因对机房内设备功率增加估计不足而导致机房空调制冷无法满足需求的情况是相当普遍的，如果我们在早期对机房日后负荷的增加估计不足，今后想要在已经正常运行的机房中再进行空调增容，安装新的精密空调，其难度与风险都将是非常大的，因为在负荷很大的机房中要想关掉精密空调一个甚或半个小时再施工，实际上是不太现实的事情。尤其值得注意的是新增空调当其数量众多的铜管在运行着的机房内烧焊时，稍有不慎就会因机房内运行空调出风助燃火势而引发火灾等重大事故。因此，最好的办法是能够在机房初期规划阶段就对这些问题都予以充分的考虑，放足余量。根据目前计算机设备的制冷需要并考虑到今后一段时间内的发展需求，我们认为，数据中心机房的精密空调制冷量至少应配置到每平方米700W左右，密度特别大的机房甚至还要放大。

二、 UPS三相输入的零线线径要适当加粗

按照通常的电工标准和经验数据，零线线径一般取相线的50% ~75%，而实际上，由于计算机机房内小型机、服务器等容性负载的非线性特性和由此而带来的谐波等的干扰以及三相负载不平衡的影响等，使其零线电流往往要接近或者超过相线的电流值，有的地方甚至还会出现零线电流加倍超过相线电流的情况。因此，如果我们的零线不具有能够承载足够载流量的线径，就会使零线线阻变得很大，零线电压(零地电压)随之升高，严重的还会使零线的导线发热，甚至造成零线开路(脱零)等严重事故。根据我们的经验，在以容性负载为主的计算机机房中，建议将UPS三相输入的零线线径放宽到相线线径的1.2 ~ 1.5倍，这样可以十分有效地减少谐波的干扰，降低零地间的电压。

三、关于“零地短接”问题

我们建行总行苏州信用卡分中心机房建成后发现，UPS输出端的零地电压高达3.6V居高不下，当时考虑过用再打接地桩的办法来抑制零地电压，却因该大楼位居闹市中心，周围全被高楼大厦包围，实在难于实施;但如果放任不管，则如此高的零地电压对于主机房内重要的计算机设备的上线使用，存在严重隐患。因此，我们尝试用零地短接的方法来消除零地电压，因为一旦零地短接，零地电压必然会下降。然而按照过去的规定，供配电采用“TN-S”接法的电源系统是严格禁止将零地进行短接的，怎么办呢？之后，我们参考了大量资料后，在《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303 - 2002)中找到了答案，该规范的第9

条在关于不间断电源安装中的 9.1.4 款中明确指出：“不间断电源输出端的中性线(N极)通过接地装置引入干线做重复接地，有利于抑制中性点漂移，使三相电压均衡度提高。同时，当引向不间断电源供电侧的中性线意外断开时，可确保不间断电源输出端不会引起电压升高而损坏由其供电的重要用电设备，以保证整幢建筑物的安全使用”。

因此，我们在经过反复讨论后决定在机房UPS输出尚未接上重要负载之前，按上述接法接上若干台旧的微机与服务器试运行了一段时间，发现一切正常，这才正式将IBMP550、P570、NET7000等数十台小型机和服务器等上线运行。上线至今的二年里该UPS供电系统一直保持着良好的运行状态，从未损坏过一个电源或硬盘。实践证明，《GB50303 - 2002》规范中关于UPS电源输出零地必须短接的要求不失为一种切实可行的好办法。

四、互为备份的UPS备份余量必须充足

互为备份UPS就是指当一台UPS出现故障无法运行时由另一台UPS将它的负载全部接管过去，同时不允许产生任何短时间的停电间隙。因此对互为备份的两组UPS来说都必须具备足够的承载余量，否则的话，一旦切换，后果将不堪设想。

如某单位有两组UPS，2×100kVA冗余的一组加100kVA单机的一组，它们分别供给双电源服务器的两个电源输入插座中，其中双机冗余的 UPS目前每台的三相负载分别为 25%、27%、24%;单机UPS目前的三相负载分别为47%、49%、46%。虽然看起来它们的负荷都不算大，但是从原理上而言，该UPS系统实际上已经失