浅谈县级疾控中心数据中心机房的规划和设计

浦 盈

(江苏省宝应县疾病预防控制中心，江苏 宝应 225800)

浅谈县级疾控中心数据中心机房的规划和设计

浦 盈

(江苏省宝应县疾病预防控制中心，江苏 宝应 225800)

本文从机房的概况、总体规划、总体设计三个方面，浅谈如何因地制宜地及早规划和设计绿色节能与合理化的县级疾病预防控制机构的小型数据中心机房。

数据中心；机房管理；规划设计

1．引言

笔者所在的县级疾控中心将与县药监中心迁址至县城开发区的一幢11层的大楼内合署办公，1-3层层高近4米，4-11层层高3.8米，除去活动地板的0.4-0.6米，层高至少还需3.2米用来通风，另从排线部署及节能角度考虑，疾控中心数据中心机房放在三楼是比较合理的。

对于一个县级疾控中心的数据中心，整个计算机机房的建设非常重要，属于弱电项目，在大楼工程项目建设之前应当及早谋划、早布局、早设计。虽然是政府招标，由中标的工程施工和装修设计施工单位来负责，但作为一位中心的网管要提前将相关要求和必备硬件条件向上级汇报，况且整个数据中心机房设施的建设工程涉及到其它领域和专业，相对于县级疾控中心的一般实验室建设来说，对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、屏蔽、防漏、电源质量、振动、防雷、接地和安全保卫等诸多方面也提出更高的要求，当然还要从可持续性发展角度出发兼顾到实用节能和可扩充性等方面的要求。

2．概况

2．1 级别与分类

数据中心机房在建设之初需要进行合理科学的规划，建筑部分就设计规范方面，我国最新相关国家标准有《电子信息系统机房设计规范(GB 50174-2008)》、《电子信息系统机房施工及验收规范(GB 50462-2008)》、《计算机场地技术要求(GB2887-89)》、《计算机机房活动地板技术条件(GB6650-86)》、《建筑防雷(IEC1024-1：1990)》、《用户终端耐过电压和过电流能力(ITU.TS.K21：1998)》、《建筑设计防火规范(GB 50222-95)》等。

《电子信息机房设计规范(GB50174-2008)》，将电子信息机房定义为A、B、C三类，其中A类要求最高。

按机房的规模，可以分为超大型数据中心、大型数据中心、中型数据中心和小型数据中心等。

A、超大型数据中心，通常面积大于2000平方米，服务器机柜数量大于1000个；

B、大型数据中心，通常介于800～2000平方米，服务器机柜数量200～1000个；

C、中型数据中心，面积为200～800平方米，机柜数量为50～200个；

D、小型数据中心，面积为30～200平方米，机柜数量为10～50个；

E、无专门场所的服务器/交换机机柜应用等。

以上规模划分是实际工作中的大致划分方法，并没有严格的划分标准与参照指标体系。划分的目的也仅仅是便于数据中心的规划、设计与建设等[1]。

由于县级疾控中心业务用房面积非常紧张，但考虑到目前公共卫生疾病预防控制信息系统的建设(2011-2015)需求，特别是未来可扩充性的发展与运维，所以拟建一个D级的100平方米左右的小型数据中心，机柜数量在10个以下。

2．2 选址

我国《电子信息机房设计规范(GB50174-2008)》对机房选址提出了要求，综合美国数据中心标准TIA942-2005[1]，对数据中心选址可以参考如下内容：

2．2．1 自然环境特征位置

地理位置、排水、是否倾斜、地基、地震、有无落雷伤害、有无配套的配电干线系统，配电干线的供给容量是否还有节余、有无可能降低预定引入建筑物配电干线的电源品质的制铁所之类、附近有无干线道路、有无地下障碍物、有无振动、噪音、有无电波障碍、附近是否有电场和磁场的发生源、有无城市规划、道路规划等等。

由于地是政府划拨的，所以在选址方面无需考虑，但应咨询相关部门就以上因素做好调研工作。

2．2．2 建筑楼层内部特征位置

县级疾控中心小型数据中心机房的选址，初步定在11层业务用房大楼的第三层北侧，避免了阳光的直射而导致的温度升高，这样是方便各方面的管理与维护。对于11层的建筑楼层，还需要重点考虑到供电系统的容量、放置机房空调的室外机系统空间大小、大于3.2米的最佳层高(无障碍物且除去静电板和吊顶的高度)、载货电梯的尺寸及载荷等等。

3．总体规划及指标要求

3．1 指标要求

温度：10-35℃，相对湿度：30%-80%；温度变化率＜15℃/h要不结露；尘埃：粒径≥0.5um、粒数≤18000粒/公斤；噪音：小于65dB；照度：静电电位：≤1KV；接地电阻：R≤1Ω，零地电位差≤2V。

3．2 电气系统

UPS：《高层民用建筑设计防火规范》中第9.1.1条：高层建筑的消防控制室、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明等，应按现行的国家标准《供配电系统设计规范(GB50052)》的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，则县级疾控中心数据中心的机房供电系统设计包括普通市电供电系统、UPS不间断电源供电系统(采用双母线供电)，当市电停电时，后备电池通过UPS逆变后，保证为机房电子设备的供电。

照明：分为正常照明及事故照明。《电子计算机机房设计规范(GB50174-93)》中，主机房≥500LX；应急照明≥50LX，应单独设立专门的供电线路，每套灯具配有蓄电池供电或UPS进行供电，并能快速自动切换，各功能间采用两到三台应急照明设备。

防雷、接地：在现代建筑中，许多电子设备，如计算机、通信、控制、监视、数据采集等等，它们的工作电压很低，一般只有几伏。它们的核心芯片为大规模集成电路器件，在这些集成电路中，电路与元件之间的绝缘十分薄弱，稍有外部的过电压来临，就有可能受到破坏。因此县级疾控中心数据中心的机房供电系统和通信系统的雷电过压防护及接地是必须的，否则因雷击而造成设备的损坏及数据的丢失是无法用金钱来衡量的。

3．3 新风系统

40立方米/小时或室内新风量不应低于空调总送风量的5%，这是办公楼机房的空调新风量。下送风经抗静电地板，新风经过滤后下送到抗静电地板下，和空调冷量一起通达所有机房区，再由各自的机房区经服务器机柜出口同冷气一同送入机房，达到改善空气质量，而多余的风压阻止了户外灰尘的浸入。

3．4 服务器机柜系统

根据中心用户的需求及容量决定购买机柜的个数，同时应考虑到服务器机柜乃至机柜组的载重能力，静载及移动承载最少500KG；前后门组件散热系统，通透率＞63%，开启角度＞150°，弹扣式门锁侧板，一柜一锁；每一个负载提供电源分配，从UPS分配柜直接将电源引入到机柜中的PDU；合理的机柜散热系统风扇；清晰明朗的分线布线槽等[2]。

3．5 家具(监控室内用)

根监控室的实际情况，现场订制的监控操作台，需满足布线、强/弱电模块等专业要求设计。

3．6 消防联动

配合消防施工方，将对方的联动信号引入动力市电联动及监控联动，使消防来临时能自动关断空调、新风、配电等，减少火灭的损失和及时通知人员处理(可否通过手机短信的形式值得调研)。

3．7 装修系统

吊顶：吊顶上布置管道、安装灯具及走线、安装各类探测器，因高度限制及节能考虑，采用明架式吊顶。

地板：活动地板下铺设电源线管、线槽、综合布线、消防管线等以及一些电气设施(插座、插座箱等)，还可以为机柜进行送风。江苏省疾控中心数据中心机房采用的是耐磨的瓷砖面抗静电地板。

隔墙与玻璃隔断：有条件的情况下，监控室应与服务器机房隔断，机房隔墙多采用金属饰面板彩钢板与10毫米厚防火玻璃的通透隔断，踏脚线用不锈钢亚光饰面，采用隔墙与玻璃隔断设计使得数据中心机房内各功能区内能方便管理。

4．总体设计

4．1 容量设计(密度规划)

容量是指数据中心机房的初期、终期的服务器等IT设备的数量或面积。

容量=数据中心机房的机柜数量×平均每机柜服务器数量

在采用普通地板送风制冷方式下，每个机柜的热密度为3～5kw/rack，超过这个热密度就必须采用高热密度的制冷解决方案。

机房的电力供应：当机房的供电系统(市电+发电机)容量确定之后，可以计算出服务器的总功率。县级疾控中心现阶段机柜的数量不多，用电方面经估算只需要民用电即可，即使今后机柜有一定数量增加，用电增容后，可以考虑配套相应的大功率不间断电源，以防止断电[1]。

4．2 供电系统的设计

设计依据：《电子计算机房设计规范(GB50174-2008)》、《计算站场地安全要求(GB9361-88)》、《电子设备雷击保护导则(GB7450-87)》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)》以及国家现行的工程设计施工及验收有关规范标准等。

数据中心机房的最大容量确定后，用户可以根据预算、机房重要程度，确定供电系统。对于供电系统，包括从市电、发电机到配电、UPS、输出配电、服务器电源管理系统(列头柜)、机柜PDU等一系列环节。机房内供配电分为两部分，第一部分为主设备负荷(UPS不间断电源供电)，第二部分为辅助设备负荷(由市电直接供电)[1]。

在数据中心机房的市电、发电机等系统，用户可以根据实际情况选择N+1或者2N系统。而UPS供电系统，建议用户采用2N或者2(N+1)方式，确保供电可靠性[1]。

县级疾控中心由于资金、面积等客观因素，选择2N式供电系统(如下图)[2]。

用户选择UPS时，建议采用高频式UPS，因为采用高频IGBT整流+无隔离变压器式设计，输入功率因数高、输入电流谐波小、功率密度高等特点，而且UPS占地面积小重量小，搬运方便。UPS的电池容量建议根据市电与发电机系统配置，通常为30分钟左右。一般不建议超过2小时的电池配置，重量大、成本高，投资不经济[1]。

4．3 制冷系统规划与设计

县级疾控中心数据中心机房按照节能设计思路，将采用地板下送风系统、通孔率大于70%的服务器机柜、机房专用空调等，确保通风量及正常的风速。

4．4 电源防雷方案

据相关资料显示，机房内电源防雷大多指防感应雷(80%以上微电子设备的雷击损害是由感应雷击引起)，感应雷击对微电子设备，特别是监控设备、通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大[3]。

4．5 监控系统的规划与设计

数据中心机房最好能采用无人值守工作模式，这样能节约大量的人力和时间，建议引入机房视频监控系统，对机房的温度、湿度、水浸、供电系统工作参数与状态、空调系统工作参数与状态等进行24小时监控，任何故意或无意的破坏都将被记录备查，并在故障下主动提示用户(可引入手机短信通知的形式)及早采取应对措施。

5．建立绿色节能数据中心机房的几点建议

(1)设备节能。采用低能耗主设备是建设数据中心机房绿色节能的关键措施，随着PUE标准的采用，IT设备能耗占数据中心总能耗的比重会越来越高；

(2)空调节能。采用空调系统节能综合方案是数据中心机房节能的关键；

(3)供电系统节能。采用高效率的供电系统也是数据中心机房节能的重要要素[4]。

[1]朱利伟(艾默生网络能源有限公司)．《中型数据中心机房的规划与设计》[M]数据中心工作小组．http：//www．jifang360．com[EB/ OL]，2009．

[2]季英凯(江苏省疾病预防控制中心/公共卫生信息所)．《数据中心机房的规划和设计》[M]．2014．

[3]angola_cd(百度文库)．《XX医院中心机房防雷措施应用说明》[M]．http：//www．baidu．com[EB/OL]，2014．

[4]david_luk(百度文库)．《数据中心机房节能策略》[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，江苏宝应人，本科，工程师，研究方向：计算机应用，网络维护，机房规划。