機房建設，即指通過對機房的四個基本要素：結構，系統，服務，管理以及它們之間的相互聯系的最優考慮，來提供一個投資合理，同時又高效，便利的環境，幫助企業實現包括成本，便利和安全多方面的目標。機房建設的基礎首先需要一個模塊化的、靈活性的、可靠性極高的布線網絡，它能連接話音、數據、圖像以及各種用于控制和管理的設備與裝置。企業就是利用這種布線網絡的特點，來滿足不斷變化的使用者的需要，同時盡可能減少建設單位的花費。

隨著信息技術特別是云計算、虛擬化技術的不斷發展,互聯網、移動互聯網、物聯網也得到了快速發展,數據信息呈爆發性增長,進入了一個云計算大數據時代。隨著各個行業對互聯網、移動互聯網和云計算的依賴程度日益加深,數據中心作為信息化產業最重要的IT基礎設施,在進入高速發展期的同時,也經歷著新的巨變。

傳統的數據中心基礎設施存在著建設周期長、高能耗、高運營成本、效率低下等問題,已不能滿足企業業務快速增長、按需供應、快速擴容、節能降耗、有效控制成本等需求,諸多問題亟待解決。

一種新興的數據中心建設模式—“模塊化數據中心”以其快速部署、綠色節能、智能化、標準化、系列化等諸多特點逐步成為數據中心建設的主流趨勢。

模塊化數據中心集成了機柜、供配電、機房專用空調、綜合布線、智能管理等子系統于一體,可有效降低數據中心的建設周期及運營成本,可使機房占地面積減少30%以上,在相同面積獲得更大IT容量。

通信機房標準化整治方案 通信機房建設標準規范

相對于傳統數據中心,模塊化數據中心具有如下技術優勢:

1、快速部署

模塊化數據中心各子系統可實現工廠預制,現場組裝,系統由集成的標準化組件構成,可顯著縮短部署周期,將數據中心建設周期縮短50%以上。

模塊化數據中心將工程產品化,極大地簡化了機房前期規劃設計,對數據中心場地要求降至最低,無需架高地板,甚至無需機房裝修,現場僅需接線和連管即可開機運行。

2、柔性擴容

采用模塊化的部件和統一的接口標準,可實現以機架或模塊為單位按需擴容,節省投資。

按需設計,通過定制方案,支持單機柜額定功率密度平滑升級。

3、智能管理

模塊化數據中心內具備智能化的監控和管理系統,可實現對數據中心基礎設施的動力、環境、視頻、設備、門禁的全領域統一監控。集成告警管理、報表管理、工單管理、能效管理等功能,實現全面智能管理。

4、綠色節能

模塊化數據中心采用封閉冷/熱通道技術,可有效優化管理氣流組織,減少對整個機房的無謂制冷,同時又可避免冷熱風交叉混合,提高制冷設備回風溫度,從而提高制冷能效。配置有變容量制冷設備的模塊化數據中心,還可根據負載發熱量的變化進行實時跟蹤,動態調節制冷量以實現精確匹配。與傳統數據中心相比,可節約30%～50%的能耗。

針對不同的客戶需求和應用場景,模塊化數據中心產品不斷發展演變,逐漸形成產品的系列化,目前業內主流廠商的模塊化數據中心解決方案有以下三種:

1、機柜式模塊化數據中心

機柜式模塊化數據中心將配電、UPS、電池、機架式機房精密空調、應急通風系統、機柜及氣流管理系統、布線系統、智能監控管理系統等數據中心關鍵基礎設備集中在一個或兩個封閉式的機柜內,從而實現“機柜即數據中心”的創新性解決方案。適用于小微型數據中心、各類分布式營業網點、大型公司的分支機構等應用場景,真正達到即插即用,極大地加快了微型數據中心的建設速度,其產品形式如圖1所示。

2、單排式模塊化數據中心

單排式模塊化數據中心將一排機柜式的數據中心分為配電、制冷、UPS、電池、機柜及氣流管理、智能監控及管理等子模塊,各子模塊在工廠預制,現場將子模塊進行簡單拼裝即可組成一列機柜式的模塊化數據中心。適用于中小型數據中心、業務量較大的分布式營業網點機房、大型企事業單位的分支機構機房。

單排式模塊化數據中心氣流管理方式靈活多變,具備封閉冷通道、封閉熱通道和冷/熱通道均封閉等多種形式,可根據現場實際應用需求進行配置。制冷系統多采用近熱源的行級高效精密空調,采用開放式的系統機構,可實現1拖3(一臺行級精密空調帶4個機柜),1拖4、2拖6或2拖8等多種方式。

單排式模塊化數據中心簡化了小型數據中心的建設復雜程度,降低了和土建等部門耦合關系,大幅節省工程費用,具有建設速度快、高能效、配置豐富、維護簡單的優點。其產品形式如圖2所示。

3、雙排模塊化數據中心

雙排模塊化數據中心是由兩排機柜設備配合封閉冷通道作為結構件,內含配電系統、UPS系統、機柜及氣流管理系統、智能監控和管理系統、布線和管理系統等模塊化子系統。各子系統的標準化程度高,可根據需求靈活配置。適用于中大型數據中心、國家機關和企事業單位信息中心、電信數據中心、信息機房等,其產品形式如圖3所示。

推進通信機房標準化進程的舉措

1、數據機房模塊化、標準化

在現代信息社會,無論是信息化還是智能化,都離不開信息技術對傳統的通信管理方式的改造,通過這些改造來提升通信業務的運行效率、服務水平和安全系數。通信機房作為承載信息化系統的關鍵基礎設施,伴隨著新業務的發展、新需求的出現和新技術的應用,迫切需要對其建設規格和標準提出新的標準和要求。

建設通信數據機房是一個復雜的系統工程,涉及建筑、制冷、供電等多個專業及不同的施工單位,建設周期長,投資巨大,但其作用和意義非常重要,直接關系著通信管理業務的高效、穩定和可靠運行。

傳統數據中心因為架構問題難以實現按需擴容,而一次性建設一個嚴重超出初期需求的數據中心,將導致投資激增,各系統運行在低負載低效率狀態,造成資源浪費與高運營成本。這種困境對數據中心系統實現在全層面、全顆粒度地根據業務需求彈性擴展提出了必然要求。

模塊化數據中心作為未來數據中心建設的主流趨勢,以其“按需配置、柔性擴容”、節能高效、標準化、易復制、建設周期短等得天獨厚的優勢,更加貼近我國通信行業發展的業務需求特點,且根據通信數據機房的不同IT需求和建筑空間,容易針對性地制定并提供標準化、系列化、易復制的模塊化數據中心解決方案。

2、因地制宜,工程產品化

模塊化數據中心遵循“工程產品化”的設計理念,集機柜系統、供配電系統、熱管理系統、綜合布線系統、智能管理等子系統于一體,提供整體設計的統一基礎架構。針對各專業機房業務需求特點,可因地制宜,統籌規劃,定制化的選擇最佳解決方案。

以一個典型的小型通信機房為例,其面積多在20～30m2左右,內部主要安裝專用服務器設備、通信系統交換機、網絡終端、UPS電源和電池設備等,一般部署3～4個19″標準機柜,一個獨立配電箱。針對該應用場景,可采用定制化的單排式模塊化數據中心作為完整的一體化解決方案。

1、機房工藝布置

結合機房空間布局,在機房內配置一款帶有封閉冷通道的單排式模塊化數據中心,包括封閉冷通道、服務器機柜、網絡布線柜,一臺變容量機房精密空調,一套機架式配電單元和UPS供電設備,每個機柜配置1條PDU。單排式模塊化數據中心布局示意圖如圖4所示。

該方案的封閉通道組件采用模塊化設計,方便現場安裝,并支持快速并柜部署。封閉冷通道的制冷方案能有效地隔離冷熱氣流,防止氣流短路和循環,提高精密空調制冷量利用率,從而提高系統能效。

同時,該方案采用的是行級制冷架構,相對傳統的房間級制冷架構具有兩大顯著優勢:一是就近送回風,減小風機功率,降低風機能耗;二是能夠提高空調送/回風溫度,從而提升空調壓縮機運行能效。這兩個優勢最終都能夠提高空調的運行效率,從而降低機房PUE值。

借助先進的CFD模擬仿真技術,給出圖5所示的氣流組織圖、溫度場圖和風速分布圖。從圖5(a)中可以看出,由于采取了冷通道封閉的方案,精密空調設備送出的冷風被約束在封閉的通道中,冷熱風得到有效的隔離,避免了冷風短路和熱風的循環。

2、機柜系統

機柜按照功能可分為IT設備柜、電氣設備柜、綜合布線柜等三類。三類機柜均為19″標準機柜,采用相同的結構設計,機柜架構、外觀造型以及尺寸統一,滿足IEC60297-1標準,采用前進風后出風氣流組織設計,采用1400mm深封閉冷通道機柜設計方案,設備安裝空間和封閉通道一體化,其中封閉冷通道機柜配置前鋼化玻璃門和后雙開網孔門,網孔門開孔率≥70%。

3、供配電系統

供配電系統主要由配電單元(PDB)、不間斷電源(UPS)、電源分配單元(PDU)、后備電池等四部分組成。

機架式配電單元(PDB)提供UPS輸入輸出配電,空調配電以及照明、智能監控管理系統配電,滿足C級防雷要求。

不間斷電源(UPS)采用機架式,兼容單進單出、三進單出和三進三出多種進出線方式,支持并機,方便擴容。

電源分配單元(PDU)采用模塊組合一體化設計,將配電、保護、接插(插座或端子)等集成在一起,整套可拆卸,便于安裝、更換配件。

后備電池具有機架式和外置式兩種可選方案,可靈活配置。

4、熱管理系統

采用前出風、背回風形式的空調,與空調封閉框配合可形成封閉冷通道的氣流組織形式。每個機柜配置應急風扇單元,能夠緩解空調制冷中斷以后機柜內的溫度上升問題。

5、智能監控管理系統

智能監控管理系統可實現對配電、設備(UPS、空調等)、機房環境、機房安全、門禁系統的集中監控。以模塊為單位獨立運轉監控管理系統,具有適應模塊化數據中心快速建設、快速復制的特點。

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