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1、现代数据中心动力系统设计及实例举析主讲人：杜秋*1提纲：数据中心电力系统的设计规范及要求数据中心空调系统的设计数据中心的消防系统数据中心动力系统设计案例举析*2 规模扩大、功率密度增高造成供电总容量的提高。单机柜负荷：2KVA/台3KVA/台4KVA/台更高；单位面积平均负荷：0.5kva/m21kva/m21.5kva/m22kva/m2更高； 可靠性要求供配电系统的可靠性要求相应提高。供配电系统可靠性：99.0099.9099.9999.999%更高；1. 数据中心供配电系统的发展趋势*32.1 国内标准、规范2.1.1 国家标准、规范供配电系统设计规范（GB50052-1995）10kV
2、及以下变电所设计规范(GB50053-94)低压配电设计规范(GB50054-95)建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)电子计算机机房设计规范（GB 50174-93） 电子信息系统机房设计规范(征求意见稿)2.1.2 行业标准、规范通信局(站)电源系统总技术要求（YD/T 1051-2000）通信电源设备安装工程设计规范（YD/T 5040-2005）通信局(站)防雷与接地工程设计规范(YD/T 5098-2005)民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）2.1.3 企业标准、规范中国电信IDC产品规范(试行)中国电信数据中心机房电源、空调环境设计规范(暂行)中国电
3、信灾备中心机房建设规范(征求意见稿) 2. 数据中心供配电系统设计相关标准、规范*42.2 国外标准、规范数据中心电信基础设施标准（TIA-942） 2005.04 美国国家标准学会(ANSI) 美国电信产业协会(TIA)、TIA技术工程委员会(TR42)*52.3 设计标准、规范要求2.3.1供配电系统设计规范(GB50052-1995)负荷分级一级负荷：中断供电将造成人身伤亡。中断供电将在政治、经济上造成重大损失。中断供电将影响重要政治、经济单位的正常工作。中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二级负荷：中断供电将在政治、经济上
4、造成较大损失。中断供电将影响重要用电单位的正常工作。三级负荷：不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。*62.3.1供配电系统设计规范(GB50052-1995)供电要求：一级负荷：应由两路独立电源供电。当其中一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏，容量上应能满足全部一级负荷及二级负荷。一级负荷中特别重要的负荷：除由两路独立电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷：宜由两路电源供电。*72.3.2 电子计算机机房设计规范(GB50174-93)电子计算机供电电源质量根据电子计算机的性能、用途和运行方式，可划分为A,B,C三级。供电电源质量分级等级 项目ABC
5、稳态电压偏移范围（）25+7、-13稳态频率偏移范围（Hz）0.20.51电压波形畸变率（）3558810允许断电持续时间（ms）0442002001500*82.3.3 电子信息系统机房设计规范(征求意见稿)机房分级 A级(容错型)在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、维护和检修而导致数据系统运行中断。B级(冗余型)在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致网络系统运行中断。C级(基本型)在场地设备正常运行情况下，应保证网络系统运行不中断。*9 供电要求ABC市电电源双电源供电，其中一回应是专用线路双电源供电，其中一回宜是专用线路一路自备发电机组2
6、(N+1)N+1UPS满足要求时可不设UPS电源系统2(N+1)N+1N2.3.3 电子信息系统机房设计规范(征求意见稿) *102.3.4 中国电信IDC机房规范(试行)产品(机房)分级 根据IDC机房的软硬件设施和人员配置情况，以及由此产生的服务水平差异，将IDC产品分为AA、A、B、C级。AA级：通过国际IDC标准认证，价格与服务体系与国外接轨。主要为国际 化企业服务，同时可作为对数据安全有严格要求的政府部门、金融 、证券等企业的灾备中心。A级： 提供高质量的服务，优先保证的资源条件。主要面向政府机关和增值业务运营商。B级： 提供较好的服务、可接受的价格。主要面向中小企业。C级: 入门级
7、产品，主要面向散户和批发商。*11供电要求等级项目AA级A级B级C级市电电源一类一类一类二类自备发电机N台主用 N台主用 N台主用 N+1冗余UPS电源系统两套 1+1系统双路引入单套1+1系统双路引入单套1+1系统 双路引入单套2+1系统 双路引入UPS电源系统蓄电池后备时间单机1h单机0.5h单机0.5h单机0.5h供电可靠性99.99%99.9%99.9%99%2.3.4 中国电信IDC机房规范(试行)*12各类IDC产品分级供电情况等级 项目AAABC市电电源一类二类及以上自备发电机组N台主用一类市电：N台主用二类市电：N+1冗余UPS电源系统全程双路独立电源输出回路应避免单点故障UP
8、S系统蓄电池后备时间系统设计负荷60min以上系统设计负荷30min以上2.3.5 中国电信数据中心机房电源、空调环境设计规范(暂行)机房分级 同中国电信IDC机房规范(试行)中相应条文供电要求：*132.3.6 中国电信灾备中心机房建设规范(征求意见稿)机房分级 A级(容错型)：在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、维护和检修而导致数据系统运行中断。正常工作时间99.995%，年计停机时间9.8Pa。 其他要求：具备远程监控及来电自启动功能。 8.2、数据中心空调的设计规范*408.2.3、IDC机房热负荷的组成电子计算机机房设计规范（GB50174-93）中的规定，机房的
9、热湿负荷应包括：计算机和其它设备（主设备）的散热：精确算法科学但不适用（主要是目标负荷不明确）。粗略算法一般有：按UPS所提供给通讯设备的总容量计算或有确切的设备能耗参数；太阳辐射、建筑围护结构的传热：传导、对流和辐射，与当地的环境平均气温、夏季高温、墙体材料结构等都有关系。基本计算方法为：QK*F*(tzp-tn) kcal/h；【 K：围护结构的导热系数(kcal/m2h)；F：围护结构面积(m2)；tn：机房内温度()；tzp：机房外的计算温度()】。人体散热、散湿、照明装置散热、新风负荷等：。*418.2.4、功率密度的概念与定义：为便于参数的计算与比较，通常会建立和引用功率密度的概念
10、单位元素（面积、机架、空间、U位等）上所配备或产生的电或散热量，即：平面功率密度（kw/m2或kcal/m2h）、机架功率密度（kw/架或kcal/架h）、空间功率密度（kw/m3或kcal/m3h）、U位功率密度（kw/U或kcal/Uh）。功率密度随着机房应用技术的不断发展而演变，其含义也经过了从平面到立体、从宏观到微观的演变进程。建立不同概念的初衷，是随着机房功耗的逐步上升到不同的阶段，为便于空调系统的研究与应用而延伸的*42 平面功率密度： 概念：在某一特定机房环境下，均摊至该环境单位面积（每平方米）上所配备的有效电力容量（或能耗），其单位kw/m2或kcal/m2h。早期热密度较低，
11、空调冷量配比的重要性尚未凸现，人们习惯以机房单位面积上的电功率配备或散热量（即平面功率密度）来核算机房环境条件，。如：某机房面积为500m2，其配备的UPS系统为400*（2+1），按功率因数0.9、安全系数0.8计，则其可用的平面功率密度为：0.9*0.8*400*2/500m2=1.152kw/ m2或990.72kcal/m2h 缺点：平面功率密度忽略了机架密度以及空间高度，缺乏机架密度和空间的概念。随着机房散热量的增大，利用平面功率密度概念计算时，将和实际的温度梯度和特性产生较大误差，所以以该概念在评估机房环境时具有一定局限性。 8.2.4、功率密度的概念与定义：*43机架功率密度：概
12、念：在某一特定机房环境下，均摊至该环境内每个机架上所配备的有效电力容量（或能耗），定义为机柜的功率密度，其单位为（kw/架或kcal/架h）。如：某机房面积为500m2，装配机架数量为250只，其配备的UPS系统为400*（2+1），按功率因数0.9、安全系数0.8计：其可用的平面功率密度为：1.152kw/ m2或990.72kcal/m2h；其可用的机架功率密度为：0.9*0.8*400*2/250m2=2.3kw/ 架或1981.44kcal/架h； 缺点：该概念在一定程度上对机房环境的实用性上进行了定义，但忽略了机架自身高度及可用空间方面的问题，对于高能耗、高发热密集度的现代服务器设备
13、与机房环境的关系缺乏微观的衡量，一定程度上也具有局限性。8.2.4、功率密度的概念与定义：*44 空间功率密度： 概念：在某一特定机房环境下，均摊至该环境内每单位体积上（m3）所配备的有效电力容量（或能耗），定义为空间功率密度，其单位为（kw/m3或kcal/m3h）。如：某机房面积为500m2，装配机架数量为250只，机房高4.5m，其配备的UPS系统为400*（2+1），按功率因数0.9、安全系数0.8计：l其可用的平面功率密度为：1.152kw/ m2或990.72kcal/m2h；l其可用的机架功率密度为：2.3kw/ 架或1981.44kcal/架h；l其可用的空间功率密度为：0.9
14、*0.8*400*2/(500m2*4.5)=0.256kw/ m3或220.16kcal/m3h； 缺点：该概念在一定程度上对机房环境在空间的能量密度上进行了定义，但忽略了机架密度和机架可用性方面的问题，在对机房可用性的微观计算上具有一定的片面性，同时也具有局限性。8.2.4、功率密度的概念与定义：*45U位功率密度：概念：U位是IDC机架上的基本单元，U位宽为19英寸机架的标准宽度，高为4.45厘米。U位功率密度是上述三种功率密度的一个延伸，是综合了机房空间概念和可用性的一个综合参数，其含义为：一是指在某一特定机房环境下，均摊至该环境内每U位空间上的有效电力容量（或能耗），单位为（kw/U
15、或kcal/Uh）；二是指在某一特定机房环境下，均摊至每单位空间（m3）上的U位数量，即U位空间密度，其单位为（U/ m3）；如：某机房面积为500m2，装配机架数量为250只，每机架的有效空间为42U，机房高4.5m，其配备的UPS系统为400*（2+1），按功率因数0.9、安全系数0.8计：l其可用的平面功率密度为：1.152kw/ m2或990.72kcal/m2h；l其可用的机架功率密度为：2.3kw/ 架或1981.44kcal/架h；l其可用的空间功率密度为：0.256kw/ m3或220.16kcal/m3h；l其可用的U位功率密度为：0.9*0.8*400*2/(250架*42)=54.9w/ U或47.18kcal/Uh；l其可用的U位空间密度为：250架*42u /(500m2*4.5m)=4.67U/m3； 优点：U位是IDC机房可用性的最小计算和衡量单位。它不但在宏观上可全面衡量机房在电力和空调系统配置上的平衡性，在微观上可衡量机房电力和空调系统的可用性，还可衡量机房建设在空调和电力系统配置的统一性，同时，它也可从某种程度上对研究机房建设的经济性具有一定价值。8.2.4、功率密度的概念与定义：*46实例举析：2006年建设的上海某IDC机房第六层：实用面积为800m2（含空调设备所占用面积），
