數(shù)據(jù)中心機(jī)房規(guī)劃與建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)入門學(xué)習(xí)材料

1目錄數(shù)據(jù)中心發(fā)展回顧基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)12數(shù)據(jù)中心歷史（1/2）2????數(shù)據(jù)中心的根源來自早期計(jì)算機(jī)領(lǐng)域巨大的計(jì)算機(jī)房早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體積非常大，本身占用很大的空間，運(yùn)行和維護(hù)也都很復(fù)雜，需要在一個(gè)特殊的環(huán)境中運(yùn)行，因此需要許多電纜連接所有的組件，如標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝設(shè)備，高架地板和電纜盤。過去的計(jì)算機(jī)也需要大量的電力，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，通過專用的計(jì)算機(jī)房和冷卻系統(tǒng)可以對(duì)散熱效果進(jìn)行較好的控制。安全也很重要——那時(shí)計(jì)算機(jī)是很貴的，主要用于軍事目的或重要的經(jīng)濟(jì)科研領(lǐng)域，因此對(duì)計(jì)算機(jī)的訪問受到了嚴(yán)格的控制，美國為防止早期從美國進(jìn)口的計(jì)算機(jī)被用于軍事用途，往往派美國人來管控計(jì)算機(jī)房，外人上機(jī)還需要得到批準(zhǔn)才行。因此，專用的計(jì)算機(jī)房是必須的，這就是數(shù)據(jù)中心早期機(jī)房的雛形。???微機(jī)時(shí)代出現(xiàn)設(shè)計(jì)的“數(shù)據(jù)中心”到了上世紀(jì)80年代，微機(jī)市場(chǎng)一片繁榮，大量計(jì)算機(jī)被部署到世界各個(gè)角落，但很多時(shí)候很少有人關(guān)心過對(duì)這些計(jì)算機(jī)的運(yùn)維要求。隨著IT運(yùn)維變得越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象越來越普遍，所有公司開始意識(shí)到需要控制IT資源。隨著90年代客戶端/服務(wù)器計(jì)算模式的普及，微機(jī)（服務(wù)器）開始在過去的機(jī)房中尋找它們的位置，使用廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，加上標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)布線，人們開始采用分層設(shè)計(jì)，將服務(wù)器單獨(dú)放在公司的一間特殊的房間中，于是就使用“數(shù)據(jù)中心”一詞表示特殊設(shè)計(jì)過的機(jī)房，大約就是這個(gè)時(shí)候“數(shù)據(jù)中心”這個(gè)詞開始流行開來。3數(shù)據(jù)中心歷史（2/2）3互聯(lián)網(wǎng)泡沫時(shí)期出現(xiàn)IDC公司在互聯(lián)網(wǎng)泡沫期間，數(shù)據(jù)中心得到了蓬勃發(fā)展，公司需要在互聯(lián)網(wǎng)上建立可以不間斷訪問的網(wǎng)站，而這要求具有快速和可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接。于是出現(xiàn)了許多互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）公司，這種IDC的建設(shè)是非常昂貴的——物理房屋、設(shè)備、訓(xùn)練有素的管理人員使得這些大型的數(shù)據(jù)中心成本非常高。IDC采用了大量的新技術(shù)和手段為運(yùn)維提供了可伸縮的能力，這些做法最后成功遷移到企業(yè)的私有數(shù)據(jù)中心里。數(shù)據(jù)中心逐步成熟截至2007年，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維已經(jīng)形成了非常規(guī)范的規(guī)程，如電信行業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）等專業(yè)機(jī)構(gòu)推出了被行業(yè)認(rèn)可的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心的一些運(yùn)行指標(biāo)也被開發(fā)出來，用于評(píng)估中斷對(duì)業(yè)務(wù)的影響。目前，仍然有大量的操作規(guī)程正在開發(fā)，而且綠色、節(jié)能、環(huán)保的數(shù)據(jù)中心也開始受到大家的廣泛關(guān)注。。4機(jī)房IT設(shè)備的發(fā)展決定了數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)需求（1/2）4國內(nèi)機(jī)房的發(fā)展歷程：1960~1990

大型機(jī)、小型機(jī)時(shí)代1990~2000

服務(wù)器時(shí)代2000~2010

機(jī)架化時(shí)代2010~

未來一代5機(jī)房IT設(shè)備的發(fā)展決定了數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)需求（1/2）大型主機(jī)時(shí)代科學(xué)計(jì)算為主為某臺(tái)計(jì)算機(jī)（大、中、小型機(jī)）建設(shè)無統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范供電由穩(wěn)壓器到UPS引進(jìn)制冷由普通空調(diào)到精密空調(diào)潔凈度控制由防塵到新風(fēng)除塵系統(tǒng)穩(wěn)定工作時(shí)間，幾個(gè)小時(shí)到幾周服務(wù)器時(shí)代IT技術(shù)應(yīng)用普及服務(wù)器-客戶端的網(wǎng)絡(luò)模式網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的使用國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂供電系統(tǒng)的完善空調(diào)系統(tǒng)的完善防雷標(biāo)準(zhǔn)的完善綜合監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)專門機(jī)房裝修設(shè)計(jì)的出現(xiàn)IT穩(wěn)定工作時(shí)間為幾個(gè)月周服務(wù)器時(shí)代IT設(shè)備的進(jìn)一步小型化所有IT設(shè)備上架業(yè)務(wù)對(duì)IT系統(tǒng)依賴性急增可靠性可用性（連續(xù)性）可擴(kuò)展性可管理性可維護(hù)性部門內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)穩(wěn)定幾個(gè)月或連續(xù)穩(wěn)定56數(shù)據(jù)中心總體構(gòu)架物理層（電力、空調(diào)、綜合布線等）網(wǎng)絡(luò)層（路由器、交換機(jī)、防火墻等）資源層（計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬等）資源管理網(wǎng)絡(luò)管理業(yè)務(wù)管理運(yùn)營管理6數(shù)據(jù)中心涉及范圍很廣，包含土建、電氣、消防、網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營等系統(tǒng)，從IDC的邏輯功能上來劃分，IDC可分為物理層、網(wǎng)絡(luò)層、資源層、業(yè)務(wù)層、運(yùn)維管理層

5大邏輯功能模塊。業(yè)務(wù)層（主機(jī)托管、數(shù)據(jù)備份等）運(yùn)營管理層7數(shù)據(jù)中心等級(jí)與分類7按服務(wù)對(duì)象分類企業(yè)數(shù)據(jù)中心企業(yè)數(shù)據(jù)中心指由企業(yè)或機(jī)構(gòu)構(gòu)建并所有，服務(wù)于企業(yè)或機(jī)構(gòu)自身業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心，它為企業(yè)、客戶及合作伙伴提供數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)訪問等信息服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心?；ヂ?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心由服務(wù)提供商所有，通過互聯(lián)網(wǎng)向客戶提供有償信息服務(wù)。相對(duì)于企業(yè)數(shù)據(jù)中心來講，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)對(duì)象更廣，規(guī)模更大，設(shè)備與管理更為專業(yè)。按數(shù)據(jù)中心服務(wù)級(jí)別分類單級(jí)數(shù)據(jù)中心單級(jí)數(shù)據(jù)中心即指企業(yè)或機(jī)構(gòu)以大集中方式進(jìn)行數(shù)據(jù)中心建設(shè)，整個(gè)企業(yè)或機(jī)構(gòu)只設(shè)立一個(gè)數(shù)據(jù)中心。多級(jí)數(shù)據(jù)中心企業(yè)或機(jī)構(gòu)以多層次、分布式建設(shè)的數(shù)據(jù)中心是多級(jí)數(shù)據(jù)中心，總部級(jí)成為一級(jí)數(shù)據(jù)中心，直接下級(jí)單位為二級(jí)數(shù)據(jù)中心，再下級(jí)單位為三級(jí)數(shù)據(jù)中心，以此類推。目前，企業(yè)(機(jī)構(gòu))數(shù)據(jù)中心部署以單級(jí)和兩級(jí)數(shù)據(jù)中心為主。8數(shù)據(jù)中心等級(jí)與分類8按安全等級(jí)分類GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB

50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》將機(jī)房劃分為A、B、C三個(gè)等級(jí)，三個(gè)等級(jí)從高到低的排列順序?yàn)锳、B、CGB50462-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房施工及驗(yàn)收規(guī)范》《電子信息系統(tǒng)機(jī)房環(huán)境檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》正在編制過程中09DX009國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《電子信息系統(tǒng)機(jī)房工程設(shè)計(jì)與安裝》TIA-942《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》由美國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)和TIA技術(shù)工程委員會(huì)(TR42)編寫、美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)2005年批準(zhǔn)頒布的《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》(即TIA-942標(biāo)準(zhǔn))根據(jù)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)用性和安全性的不同要求把數(shù)據(jù)中心分為Tier1、Tier2，Tier3，Tier4四個(gè)等級(jí)。9數(shù)據(jù)中心等級(jí)與分類910幾個(gè)重要行業(yè)組織TIA：電信工業(yè)協(xié)會(huì)（Telecommunications

IndustryAssociation，TIA）是全球通訊與信息技術(shù)工業(yè)中重要的同業(yè)協(xié)會(huì)。TIA是一個(gè)全方位的服務(wù)性國家貿(mào)易組織，有一個(gè)分支機(jī)構(gòu)——多媒體通信協(xié)會(huì)（MMTA）。TIA也是經(jīng)過ANSI認(rèn)可的指定標(biāo)準(zhǔn)的組織，但其屬于行會(huì)性質(zhì)，除了標(biāo)準(zhǔn)工作外，其職責(zé)還包括為保護(hù)和促進(jìn)會(huì)員廠家利益而影響政策、促進(jìn)市場(chǎng)和組織交流。ASHRAE：American

Society

of

Heating,

Refrigerating

and

Air-Conditioning

Engineers,

Inc.，美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)。國際性組織。該學(xué)會(huì)唯一目的是造福社會(huì)公眾，通過開展科學(xué)研究，提供標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)則、繼續(xù)教育和出版物，促進(jìn)加熱、通風(fēng)、空調(diào)和制冷方面的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。GreenGrid：綠色格子聯(lián)盟成立于2006年，是一個(gè)致力于節(jié)能、能效事業(yè)的非營利性組織，致力于在規(guī)劃并推廣數(shù)據(jù)中心在營運(yùn)、建構(gòu)以及設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的最佳策略的同時(shí)，還能夠有效降低數(shù)據(jù)中心與IT設(shè)施的耗電量。其成員包括AMD、APC、戴爾、惠普、IBM、英特爾、微軟、Sun、VMware等IT巨頭。Uptime

Institute：國際正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會(huì)是一家主要著重于信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究（研究對(duì)象主要是“數(shù)據(jù)中心”datacenter）的會(huì)員組織，為企業(yè)提供信息環(huán)境的能源效率等相關(guān)的業(yè)務(wù)及技術(shù)咨詢，成員主要為全球200強(qiáng)企業(yè)。LEED：Leadership

in

Energy

and

Environmental

Design，是一個(gè)評(píng)價(jià)綠色建筑的工具。宗旨是：在設(shè)計(jì)中有效地減少環(huán)境和住戶的負(fù)面影響。目的是：規(guī)范一個(gè)完整、準(zhǔn)確的綠色建筑概念，防止建筑的濫綠色化。LEED由美國綠色建筑協(xié)會(huì)建立并于2003年開始推行，在美國部分州和一些國家已被列為法定強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。10本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途11數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)等級(jí)11各等級(jí)的劃分條件和特點(diǎn)（參考）五星級(jí)IDC代表最高服務(wù)水平，通過嚴(yán)格的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，提供全業(yè)務(wù)服務(wù)，價(jià)格及 服務(wù)體系在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平?？勺鳛閷?duì)數(shù)據(jù)安全有嚴(yán)格要求的政府部門、金融企 業(yè)、外資企業(yè)等重點(diǎn)客戶的數(shù)據(jù)（災(zāi)備）中心。四星級(jí)IDC主要面向政府機(jī)關(guān)、大型企業(yè)、知名ISP/ICP，提供高質(zhì)量的服務(wù)和優(yōu)先 保證的資源，價(jià)格高于市場(chǎng)平均水平。三星級(jí)IDC主要面向中小型企業(yè)、ISP/ICP，提供較好的產(chǎn)品服務(wù)，價(jià)格處于市場(chǎng)平 均水平。二星級(jí)IDC提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和一般性服務(wù)，能夠滿足客戶的一般業(yè)務(wù)需求，價(jià)格可略低 于市場(chǎng)平均水平。一星級(jí)IDC主要面向零散客戶，價(jià)格較低。其中，承載全國重點(diǎn)客戶的五星級(jí)、四星級(jí)IDC原則上應(yīng)位于運(yùn)營商骨干網(wǎng)或骨干網(wǎng)省內(nèi)匯聚節(jié)點(diǎn)所在城市。不同等級(jí)的IDC對(duì)應(yīng)相應(yīng)地區(qū)的資費(fèi)檔次標(biāo)準(zhǔn)。12數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)發(fā)展階段，尤其是云計(jì)算技術(shù)引入后，數(shù)據(jù)中心突破了原有的場(chǎng)地出租、線路帶寬共享、主機(jī)營降低能耗。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心概念被提出，由此我們認(rèn)為，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心本質(zhì)上還是在數(shù)據(jù)中心的物理基礎(chǔ)設(shè)施上，采用虛擬化等云計(jì)算技術(shù)，提供傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)和各種新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。數(shù)據(jù)中心（DataCenter）的發(fā)展可以粗略劃分為三個(gè)階段。每一階段服務(wù)形態(tài)有所不同，但都體現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的特性。第一階段主要是場(chǎng)地、電源、網(wǎng)絡(luò)線路、通信設(shè)備等基礎(chǔ)電信資源和設(shè)施的托管和線路維護(hù)服務(wù)，多由電信企業(yè)提供，客戶包括行業(yè)、大型企業(yè)等。這個(gè)階段被廣泛稱為外包業(yè)務(wù)。第二階段是90年代中互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展帶動(dòng)了網(wǎng)站數(shù)量的激增之后，各種互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備如服務(wù)器、主機(jī)、出口帶寬等設(shè)備和資源的集中放置和維護(hù)需求提高，主機(jī)托管、網(wǎng)站托管是主要業(yè)務(wù)類型，這個(gè)階段互聯(lián)網(wǎng)數(shù)當(dāng)據(jù)前中數(shù)心據(jù)（中I心DC處）于被從廣第泛二認(rèn)階可段，向ID第C企三業(yè)圍繞主機(jī)托管服務(wù)也提供包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、安階全段管的理轉(zhuǎn)、型網(wǎng)期絡(luò)，互傳連統(tǒng)、電出信口企帶業(yè)寬和的ID網(wǎng)C

絡(luò)選擇等服務(wù)，IDC成為企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施的核心。企業(yè)基于數(shù)據(jù)中心進(jìn)行升級(jí)。多家領(lǐng)第三階段的數(shù)據(jù)中心概念被擴(kuò)展，大型化、先虛互擬聯(lián)化網(wǎng)、企綜業(yè)合則化采數(shù)用據(jù)新中技心術(shù)服建務(wù)設(shè)是大主規(guī)要特征模的新型數(shù)據(jù)中心。托管維護(hù)、應(yīng)用托管等服務(wù)，更注重?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的虛擬化、設(shè)備維護(hù)管理的綜合化。新型數(shù)據(jù)中心采用高性能基礎(chǔ)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)資源按需提供服務(wù)，并通過規(guī)模運(yùn)121313全球IDC市場(chǎng)穩(wěn)步增長2010-2011年，全球IDC市場(chǎng)保持穩(wěn)步增長，Gartner預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模會(huì)從2010年的

20億美元提高到2015年的44.6億美元，年復(fù)合增長率為14.3%。另據(jù)中國IDC圈估計(jì)，2010年全球IDC整體市場(chǎng)規(guī)模超過160億美元，較2009年增速為18%，亞太地區(qū)是增長的主要貢獻(xiàn)者。主機(jī)托管等基礎(chǔ)IDC業(yè)務(wù)產(chǎn)品還是主要業(yè)務(wù)，但網(wǎng)頁加速、網(wǎng)站安全管理等新型業(yè)務(wù)收入比例在擴(kuò)大。20018016014012010080604020050%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年

(E)全球（億美元）

增速20本0材5-料2僅0供1學(xué)0年習(xí)交全流球使用I，DC丌市得用場(chǎng)于規(guī)仸何模商業(yè)用途14全球數(shù)據(jù)中心規(guī)模情況據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，截止2010年底，全球的數(shù)據(jù)中心總量為339萬個(gè)，這個(gè)數(shù)字包括了為第三方服務(wù)的IDC數(shù)據(jù)中心、行業(yè)和企業(yè)自建的數(shù)據(jù)中心，還包括大量企業(yè)自用的機(jī)房，其中美國和西歐的數(shù)量分別達(dá)到了96和68萬，占全球總量接近一半。中國約有45.6萬個(gè)，占全球總量8%。但從數(shù)字結(jié)構(gòu)看，中國和發(fā)達(dá)國家，尤其是美國和日本有較大的差距。在中國，超過500個(gè)機(jī)架的大型數(shù)據(jù)中心有47個(gè)，占中國數(shù)據(jù)中心總量的萬分之一，占全球大型數(shù)據(jù)中心的4%。低于日本的85個(gè)（占日本總量的萬分之2.7），更遠(yuǎn)低于美國的571個(gè)，美國大型數(shù)據(jù)中心占全球大型數(shù)據(jù)中心總量的50%。從服務(wù)器數(shù)量看，2010年全球數(shù)據(jù)中心的x86服務(wù)器總量達(dá)到了3900萬臺(tái)，其中美國占了1560萬臺(tái)，日本有276萬，中國約為316萬臺(tái)。美、日、中三個(gè)地區(qū)的服務(wù)器數(shù)量：數(shù)據(jù)中心的比值分別為：16、8.7和6.9。1415中國數(shù)據(jù)中心建設(shè)與發(fā)展情況IDC的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)大概有55萬個(gè)數(shù)據(jù)中心。其中低于500平米的中小型數(shù)據(jù)中心占據(jù)了超過80%。面積超過2000平米的大中型數(shù)據(jù)中心數(shù)量占比不足5%。工信部電信研究院數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國各類數(shù)據(jù)中心總量約43萬個(gè)，可容納服務(wù)器共約500萬臺(tái)。其中經(jīng)營性數(shù)據(jù)中心機(jī)房921個(gè)，面積約88萬平米，機(jī)柜數(shù)月17.7萬個(gè)，可容納服務(wù)器約200萬臺(tái)。由于網(wǎng)絡(luò)用戶主要集中在北京、上海、廣東等地，最初大型數(shù)據(jù)中心主要集中在北、上、廣、深。由于云計(jì)算的推進(jìn)，二線城市青島、西安、成都、天津、鄂爾多斯等也開始了新一輪的數(shù)據(jù)中心建設(shè)。截至2012年3月，全國已有13個(gè)省市自治區(qū)規(guī)劃了約30個(gè)左右的10萬臺(tái)服務(wù)器以上規(guī)模的大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資達(dá)2700億元。建成后可容納服務(wù)器數(shù)量超過1000萬臺(tái)，5倍于當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心總?cè)萘俊?516各國政府對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的支持情況16美國2011年初發(fā)布《聯(lián)邦云計(jì)算策略》白皮書,包括云計(jì)算定義、云計(jì)算轉(zhuǎn)移IT基本構(gòu)架、云計(jì)算改變公共信息部門等方面內(nèi)容。在這個(gè)策略發(fā)布后，美國政府主導(dǎo)下主要有幾個(gè)動(dòng)作。一是引導(dǎo)關(guān)閉部分低效率的政府?dāng)?shù)據(jù)中心，以提升美國政府IT基礎(chǔ)設(shè)施的效率，并減少開支。二是鼓勵(lì)建設(shè)新型的政府?dāng)?shù)據(jù)中心。三是資金的直接支持。歐盟歐洲的IDC起步較早，估計(jì)2010年市場(chǎng)規(guī)模約為33億歐元。但由于土地租賃費(fèi)用等固定成本的昂貴，數(shù)據(jù)中心進(jìn)一步擴(kuò)張的動(dòng)力不足。歐盟于2010年正式開始啟動(dòng)下一代IDC研究項(xiàng)目框架租，并積極倡導(dǎo)面向未來互聯(lián)網(wǎng)的IDC研究。1717各國政府對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的支持情況亞洲韓國政府于09年12月公布《云計(jì)算全面振興計(jì)劃》，旨在14年前使韓國成為世界最高水準(zhǔn)的云計(jì)算強(qiáng)國。一方面在政務(wù)辦公方面推進(jìn)云計(jì)算升級(jí)，另外一方面避免企業(yè)為開發(fā)環(huán)境進(jìn)行投資造成浪費(fèi)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省于2010年8月發(fā)布了《云計(jì)算與日本競(jìng)爭(zhēng)力研究》報(bào)告，報(bào)告稱將從完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善制度、鼓勵(lì)創(chuàng)新這三方面來推進(jìn)云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。新加坡沒有專門針對(duì)云計(jì)算的計(jì)劃，但政府也在推進(jìn)云計(jì)算技術(shù)的運(yùn)用。2011年初，新加坡制定了一整套綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)，以幫助數(shù)據(jù)中心制定必要政策、體系和程序，來提升其能效、降低對(duì)環(huán)境的影響。中國《國家“十二五”規(guī)劃綱要》和《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》均把云計(jì)算列為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)；許多省市開展了以云計(jì)算產(chǎn)業(yè)園區(qū)為主要形式的數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至

2011年底全國已有至少13個(gè)城市明確提出建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心園區(qū)的計(jì)劃，各地園區(qū)規(guī)劃總面積超過150平方公里，其中哈爾濱“中國云谷”規(guī)劃到50平方公里，重慶云計(jì)算產(chǎn)業(yè)基地規(guī)劃66平方公本里材，料僅鄂供爾學(xué)多習(xí)交斯流“使草用，原丌硅得谷用于”仸規(guī)何劃商業(yè)面用積途10平方公里。18數(shù)據(jù)中心建設(shè)與發(fā)展趨勢(shì)18數(shù)據(jù)集中IT成本過高、復(fù)雜性過大、資源利用率過低……，IT資源進(jìn)行整合和集中，集中化的數(shù)據(jù)更便于備份、冗余和控制。安全與可信初始階段就應(yīng)該構(gòu)建可靠的災(zāi)難恢復(fù)方案，或建立異地的災(zāi)難備份中心，計(jì)算與存儲(chǔ)虛擬化通過虛擬化進(jìn)行數(shù)據(jù)中心資源整合是數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)，改善IT資源的再利用和提高靈活性綠色低碳在機(jī)械、照明、用電和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)為的是最大程度提升能源利用效率和最小程度造成對(duì)環(huán)境的污染和影響流程自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)IT管理流程自動(dòng)化，是降低數(shù)據(jù)中心IT操作成本和復(fù)雜性快速部署快速部署應(yīng)用軟件，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供支持，提升行業(yè)/企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力19目錄數(shù)據(jù)中心發(fā)展回顧基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心選址建筑參數(shù)要求1920數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)與規(guī)模20數(shù)據(jù)中心的含義本身是很廣義的，從幾萬幾十萬平的大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，到幾十平米的企業(yè)數(shù)據(jù)機(jī)房，都屬于數(shù)據(jù)中心的范疇。不同規(guī)模與業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)中心對(duì)于數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要求也會(huì)有絕大的差別。對(duì)于企業(yè)級(jí)的小型數(shù)據(jù)中心，便于維護(hù)管理、安全等方面往往是最多考慮的因素。對(duì)于大型IDC業(yè)務(wù)公司建設(shè)的數(shù)據(jù)中心，政策支持情況、環(huán)境影響、能源供給、網(wǎng)絡(luò)接入等方面往往是考慮最多的因素。因此，在考慮數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)建筑要求之前，應(yīng)該合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模。21數(shù)據(jù)中心選址關(guān)鍵因素21過去單位和企業(yè)在數(shù)據(jù)中心選址時(shí)，更多的考慮企業(yè)自身一些便利條件，往往忽略了數(shù)據(jù)中心是一項(xiàng)成本較大、人才密集、技術(shù)集中、要求高度可用性的系統(tǒng)工程。從選址的角度，一般認(rèn)為數(shù)據(jù)中心的可用性會(huì)受到以下7個(gè)方面要素的影響：社會(huì)經(jīng)濟(jì)人文環(huán)境的優(yōu)越性(包括：經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，人文發(fā)展水平)當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件(包括：地震、臺(tái)風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害記錄，政治和軍事地域安全性)高科技人才資源條件(包括：高校數(shù)據(jù)、IT人員數(shù)量，其他科技教育機(jī)構(gòu)數(shù)量)配套設(shè)施條件(包括：交通、水電氣供應(yīng)、消防等)成本因素(包括：人力成本、水電氣資源成本、土地成本、各種個(gè)人消費(fèi)成本)周邊環(huán)境(包括：粉塵、油煙、有害氣體特，有腐蝕性、易燃、易爆物品的工廠，遠(yuǎn)離強(qiáng)振源和強(qiáng)噪聲源、避開強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾)政策環(huán)境(包括：土地政策、人才政策、稅收政策)22數(shù)據(jù)中心選址關(guān)鍵因素分析22通過結(jié)合德爾菲方法，業(yè)內(nèi)專家對(duì)數(shù)據(jù)中心選址的7大要求按重要性排序?yàn)椋鹤匀坏乩項(xiàng)l件、配套設(shè)施、周邊環(huán)境、成本因素、政策環(huán)境、高科技人才資源環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)人文環(huán)境。按照上述7大要素再去評(píng)估傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心選址，會(huì)發(fā)現(xiàn)以下問題：選擇北京、上海會(huì)直接導(dǎo)致成本顯著提高；選擇成都可能會(huì)沒有認(rèn)真評(píng)估成都地區(qū)的地震斷裂帶的影響；一些小型城市，人力資源可能會(huì)成為瓶勁。除這些比較明顯的問題，比過這些要素，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心選址中還存在大量的不足和潛在問題。如：自然地理?xiàng)l件較差、數(shù)據(jù)中心將面臨較高的地震等自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);配套設(shè)施條件不足，將導(dǎo)致水電等關(guān)聯(lián)成本的提升;周邊環(huán)境的惡化有可能導(dǎo)致高科技設(shè)備的可用性降低，以及危及運(yùn)維人員的安全。選擇成本較高的區(qū)域，將導(dǎo)致本來就投資大、效益小的數(shù)據(jù)中心投入產(chǎn)出予盾更為突出。從目前國內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的選扯條件看，上述問題都或多或少存在，這對(duì)數(shù)據(jù)中心而言，蘊(yùn)藏著巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)。23相關(guān)規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)中心選址的要求23GB

50174

2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)選址的要求：?1電力供給應(yīng)穩(wěn)定可靠，交通通信應(yīng)便捷，自然環(huán)境應(yīng)清潔；?2應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場(chǎng)所；?3遠(yuǎn)離水災(zāi)火災(zāi)隱患區(qū)域；?4遠(yuǎn)離強(qiáng)振源和強(qiáng)噪聲源；?5避開強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾。項(xiàng)目技術(shù)要求備注A級(jí)B級(jí)C級(jí)機(jī)房位置選擇距離停車場(chǎng)的距離不應(yīng)小于20m不宜小于20m沒有要求距離鐵路或高速公路的距離不應(yīng)小于800m不宜小于800m沒有要求距離機(jī)場(chǎng)、有危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)工廠中的危險(xiǎn)區(qū)域、掩埋式垃圾處理場(chǎng)河岸、海岸或水壩的距離不應(yīng)小于400m不應(yīng)小于400m不宜小于400m不包括各場(chǎng)所自身使用的機(jī)房距離軍火庫不應(yīng)小于1600m不應(yīng)小于1600m不宜小于1600m不包括軍火庫自身使用的機(jī)房距離核電站的危險(xiǎn)區(qū)域不應(yīng)小于1600m不應(yīng)小于1600m不宜小于1600m不包括核電站自身使用的機(jī)房有可能發(fā)生洪水的地區(qū)不應(yīng)設(shè)置機(jī)房不應(yīng)設(shè)置機(jī)房不宜設(shè)置機(jī)房地震斷層附近或有滑坡危險(xiǎn)區(qū)域不應(yīng)設(shè)置機(jī)房不應(yīng)設(shè)置機(jī)房不宜設(shè)置機(jī)房機(jī)場(chǎng)航道不應(yīng)靠近不宜靠近沒有要求高犯罪率的地區(qū)不應(yīng)設(shè)置機(jī)房不應(yīng)設(shè)置機(jī)房沒有要求24相關(guān)規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)中心選址的要求24國際ANSI/TIA-942-2005標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于數(shù)據(jù)中心選址的有關(guān)參考：1.數(shù)據(jù)中心不應(yīng)靠近附近機(jī)場(chǎng)的飛行航線2.與鐵路及高速公路距離大于800m，以保證降低化學(xué)物質(zhì)濺落危險(xiǎn)3.與軍事基地距離大于800m，與核設(shè)施、國際設(shè)施大于1600m序號(hào)選址注意事項(xiàng)T3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)T4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1接近洪水危險(xiǎn)區(qū)域不在百年一遇的水災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，或者離??十年一遇的水災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域的距離不小于90m離百年一遇的水災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域的距離不小于90m2接近海岸或者內(nèi)陸水路距離不小于90m距離不小于800m3接近主要交通要道距離不小于90m距離不小于800m4接近機(jī)場(chǎng)距離在1.8km～48km之間。距離在1.8km～48km之間。5接近主要大城市不超過48km不超過48km25Google數(shù)據(jù)中心選址Google芬蘭數(shù)據(jù)中心2億7千3百萬的數(shù)據(jù)中心，將芬蘭的一處老舊的造紙廠改造成了一處巨型的數(shù)據(jù)處理中心；坐落于哈米納(Hamina)，開創(chuàng)了互聯(lián)網(wǎng)公司因所在地屬高寒地帶而建設(shè)數(shù)據(jù)中心的先河，共斥資

2億歐元（約2.73億美元）的資料中心已開始啟用。當(dāng)?shù)貧夂蚝渑c電價(jià)低廉，透過當(dāng)?shù)靥烊坏牡蜏嘏c海水以調(diào)降資料中心溫度，具有環(huán)保與節(jié)電的效果，是吸引Google的主要原因。Google數(shù)據(jù)中心選址標(biāo)準(zhǔn)：大量廉價(jià)的電力綠色能源，更注重可再生能源；靠近河流或湖泊（設(shè)備冷卻需大量水）用地廣闊（隱秘、安全）25和其他數(shù)據(jù)中心的距離稅收優(yōu)惠26Facebook數(shù)據(jù)中心選址Facebook瑞典數(shù)據(jù)中心：瑞典的呂勒奧(Lulea)，這是一個(gè)只有5萬名居民的小城。與其處于同一緯度的城市還有美國阿拉斯加的費(fèi)爾班克斯市。這里的常年平均氣溫僅為華氏36度(約2攝氏度)。而在過去的50年里，呂勒奧超過華氏86度(約攝氏30度)的時(shí)間總共只有短短的24個(gè)小時(shí)。充沛的水力發(fā)電資源以及為造紙廠供電的完善的電網(wǎng)；政府的大力支持欲吸引更多跨國公司前來。Facebook選址標(biāo)準(zhǔn)Facebook的數(shù)據(jù)中心目前比Google少，但是其選址同樣首先考慮的能源；有效利用自然冷源為設(shè)備散熱等。2627中國目前數(shù)據(jù)中心選址熱點(diǎn)???哈爾濱“中國云谷”2010年11月正式啟動(dòng)，總規(guī)劃面積50平方公里，計(jì)劃到2015年，建成百萬平方米規(guī)模的云計(jì)算中心集群，培育形成產(chǎn)值1000億元以上的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

中國移動(dòng)哈爾濱數(shù)據(jù)中心：總投資120億元以上，占地1000畝，預(yù)計(jì)提供4萬個(gè)機(jī)架的服務(wù)能力，為互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、信息化等業(yè)務(wù)提供云計(jì)算支撐平臺(tái)。

除中國移動(dòng)全國云計(jì)算中心外，國際金融數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、神碼思特奇信息產(chǎn)業(yè)園、曙光哈爾濱云計(jì)算中心、Intel宇光信息產(chǎn)業(yè)園、蘇寧物聯(lián)網(wǎng)基地、省移動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)園、光明云媒等云計(jì)算項(xiàng)目已簽約入駐“中國云谷”???鄂爾多斯：鄂爾多斯國際綠色I(xiàn)DC基地項(xiàng)目總投資200億元。根據(jù)合作協(xié)議，中國電信集團(tuán)公司內(nèi)蒙古分公司與中興能源有限公司就IDC項(xiàng)目一期業(yè)務(wù)運(yùn)營開展合作。鄂爾多斯市智慧互聯(lián)科技有限公司投資建設(shè)的鄂爾多斯超級(jí)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心在迅邁城投公司投資開發(fā)的云計(jì)算信息產(chǎn)業(yè)園區(qū)；國內(nèi)第三方中立數(shù)據(jù)中心世紀(jì)互聯(lián)，在全國33個(gè)城市運(yùn)營51個(gè)數(shù)據(jù)中心，鄂爾多斯大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心將成世紀(jì)互聯(lián)的第52個(gè)數(shù)據(jù)中心。規(guī)劃30萬平方米，整個(gè)項(xiàng)目采用先進(jìn)的的模塊化數(shù)據(jù)中心技術(shù)、大規(guī)模Free

Cooling技術(shù)，總計(jì)發(fā)揮得天獨(dú)厚的地理位置和氣候特點(diǎn)、電力和水資源豐富、科技研發(fā)人才充裕、人力能源成本鄂爾多斯鮮有洪災(zāi)、地震等嚴(yán)重自然災(zāi)害。當(dāng)?shù)仉娏?、風(fēng)能、太陽能等能源產(chǎn)業(yè)豐富。低廉的電價(jià)及適宜氣候（12個(gè)模塊化數(shù)據(jù)中心運(yùn)營，可支持超過100萬臺(tái)服務(wù)器同時(shí)工作。本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途27年均平均溫度3.5度）也為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營提供了成本優(yōu)勢(shì)。28《云計(jì)算白皮書2012》中的選址建議28對(duì)于全國云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)布局，要統(tǒng)籌兼顧多種因素，既要考慮用戶體驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)支撐要求，也要考慮能源供應(yīng)和綠色節(jié)能要求。對(duì)主要用于在線交互和緩存分發(fā)的中小型數(shù)據(jù)中心，一般應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)情況，由企業(yè)在帶寬充裕和用戶集中的地區(qū)分散建設(shè)，布局優(yōu)化主要靠市場(chǎng)調(diào)節(jié)。對(duì)于大規(guī)模云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，由于其規(guī)模龐大，能源消耗問題非常突出，因此應(yīng)由國家統(tǒng)籌規(guī)劃指導(dǎo)，在布局時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮在氣候適宜和能源富集地區(qū)建設(shè)。氣候地理?xiàng)l件：全球最大的12家數(shù)據(jù)中心中，在北緯35～45度的有6家，所處地區(qū)大多平均氣溫在-5°C～28°C之間。研究顯示，一般的數(shù)據(jù)中心約有30%～40%電能用于設(shè)備和機(jī)房散熱，如果能夠利用當(dāng)?shù)剌^低的溫度實(shí)現(xiàn)自然冷卻，可以節(jié)省大量能源。例如對(duì)于同樣規(guī)模和配置的數(shù)據(jù)中心，在廣州比在哈爾濱全年空調(diào)制冷耗電量多

79.3%，總能耗多出24%～32%。能源供應(yīng)情況：數(shù)據(jù)中心能源消耗巨大，一個(gè)10萬臺(tái)服務(wù)器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心的功率4.5萬KW，年耗電約4億度。如此巨大的電力需求，對(duì)一些能源短缺省市提出了巨大挑戰(zhàn)。即便能夠通過外地送電得以滿足，也要消耗10%的長距離電力配送損耗。因此，考慮到能源供應(yīng)和減少輸電損耗的要求，應(yīng)盡可能將大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)在能源富集地區(qū)。29目錄數(shù)據(jù)中心發(fā)展回顧基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心選址建筑參數(shù)要求2930數(shù)據(jù)中心機(jī)房建筑要求30主機(jī)房凈高應(yīng)根據(jù)機(jī)柜高度及通風(fēng)要求確定，且不宜小于2.6m。主機(jī)房宜設(shè)置單獨(dú)出入口，當(dāng)與其它功能用房共用出入口時(shí)，應(yīng)避免人流、物流的交叉。電子信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)通道的寬度及門的尺寸應(yīng)滿足設(shè)備和材料運(yùn)輸要求，建筑的入口至主機(jī)房應(yīng)設(shè)通道，通道凈寬不應(yīng)小于1.5m。面積大于100m2的主機(jī)房，安全出口應(yīng)不少于兩個(gè)，且應(yīng)分散布置。主機(jī)房內(nèi)的裝修，應(yīng)選用氣密性好、不起塵、易清潔，符合環(huán)保要求、在溫、濕度變化作用下變形小、具有表面靜電耗散性能的材料。不得使用強(qiáng)吸濕性材料及未經(jīng)表面改性處理的高分子絕緣材料作為面層。門窗、墻壁、頂棚、地（樓）面的構(gòu)造和施工縫隙，均應(yīng)采取密閉措施。主機(jī)房、UPS室荷載：8-10

kN/m2電池室荷載：16

kN/m231機(jī)房面積需求（GB50174-2008）31主機(jī)房的使用面積應(yīng)根據(jù)設(shè)備的數(shù)量、外形尺寸和布置方式確定，并預(yù)留今后業(yè)務(wù)發(fā)展需要的使用面積。在設(shè)備外形尺寸不完全掌握的情況下，主機(jī)房的使用面積可按下列方法確定：當(dāng)電子信息設(shè)備已確定規(guī)格時(shí)，可按下式計(jì)算：

A=K∑SA—電子信息系統(tǒng)主機(jī)房使用面積（㎡）;K—系數(shù)，取值為5～7;S—電子設(shè)備的投影面積（㎡）。當(dāng)電子信息設(shè)備尚未確定規(guī)格時(shí)，可按下式計(jì)算：

A=KNK―單臺(tái)設(shè)備占用面積，可取3.5－5.5(㎡/臺(tái)）;

N—計(jì)算機(jī)主機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備的總臺(tái)數(shù)。輔助區(qū)的面積宜為主機(jī)房面積的0.2~1倍。用戶工作室可按每人3.5－4㎡計(jì)算。硬件及軟件人員辦公室等有人長期工作的房間，可按每人5~7㎡計(jì)算。32設(shè)備布置需求（GB50174-2008）32當(dāng)機(jī)柜或機(jī)架上的設(shè)備為前進(jìn)風(fēng)/后出風(fēng)方式冷卻時(shí)，機(jī)柜和機(jī)架的布置宜采用面對(duì)面和背對(duì)背的方式。主機(jī)房內(nèi)和設(shè)備間的的距離應(yīng)符合下列規(guī)定：用于搬運(yùn)設(shè)備的通道凈寬不應(yīng)小于1.5m

。面對(duì)面布置的機(jī)柜或機(jī)架正面之間的距離不應(yīng)小于1.2m；背對(duì)背布置的機(jī)柜或機(jī)架背面之間的距離不應(yīng)小于lm；當(dāng)需要在機(jī)柜側(cè)面維修測(cè)試時(shí)，機(jī)柜與機(jī)柜、機(jī)柜與墻之間的距離不應(yīng)小于1.2m

。成行排列的機(jī)柜，其長度超過6m

時(shí)，兩端應(yīng)設(shè)有出口通道；當(dāng)兩個(gè)出口通道之間的距離超過15m

時(shí)，在兩個(gè)出口通道之間還應(yīng)增加出口通道；出口通道的寬度不應(yīng)小于lm

，局部可為0.8m33建筑設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的主要問題

需考慮可能運(yùn)輸?shù)臋C(jī)柜/設(shè)備高度和重量，建議門高>2.6m，載重>2T。33設(shè)備區(qū)層高數(shù)據(jù)中心設(shè)備區(qū)的層高需求主要收機(jī)柜高度，走線架規(guī)劃，是否采用空調(diào)風(fēng)管，是否采用活動(dòng)地板等因素的影響。在機(jī)房功率密度較低時(shí)層高問題并不是十分突出，但是隨著單機(jī)架功耗的不斷提升，層高將直接影響通風(fēng)散熱方式的設(shè)計(jì)。目前一般建議主設(shè)備去層高在4.5m以上；電力、制冷區(qū)根據(jù)實(shí)際的建設(shè)方案確定，一般要求更高?；顒?dòng)地板的影響活動(dòng)地板高度要求大于400mm，有些設(shè)置達(dá)到1m，建議地板區(qū)的高度預(yù)先設(shè)計(jì)下沉，避免在機(jī)房中修建斜坡通道。電池室的面積電池室的承重要求更高，因此必須預(yù)留充足。貨梯規(guī)格34關(guān)于活動(dòng)地板的兩種觀點(diǎn)34活動(dòng)地板是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能的必要手段活動(dòng)地板形成靜壓室冷氣分配系統(tǒng)活動(dòng)地板下送風(fēng)方式可以靈活的調(diào)整送風(fēng)的具體位置，比風(fēng)管靈活如有水管鋪設(shè)需求，地板下是想對(duì)最好的位置活動(dòng)地板已不適應(yīng)新時(shí)代數(shù)據(jù)中心需求地震等重大災(zāi)害時(shí)，活動(dòng)地板的破壞性更強(qiáng)現(xiàn)在的布線經(jīng)常變換調(diào)整，不適合鋪設(shè)在地板下增加了樓層凈高需求安全性不好，地板本身質(zhì)量問題以及可能的藏身問題成本高、難清潔實(shí)踐中需根據(jù)總體設(shè)計(jì)，尤其是所選擇的制冷方式，來決定是否應(yīng)該采用活動(dòng)地板。35防靜電地板35CapacityPerforatedGrateAireDirectAireCFM

(no

damper)74620962594CFM(w/

damper)*90

–664252

–1865311

–2309TAC50%50%93%CFM

to

Rack45

–332126

–933292

–2167Kw

/

Rack0–31

–72

–17*

Damper

Closed

-Open36防靜電地板3637小結(jié)數(shù)據(jù)中心選址，由于基礎(chǔ)設(shè)施的集中化、大型化趨勢(shì)，數(shù)據(jù)中心的選址考慮時(shí)，對(duì)于能源、氣候條件等方面的考慮權(quán)重越來越大；同時(shí)政府的政策影響也不看忽視；基礎(chǔ)設(shè)施的具體規(guī)劃建設(shè)方面，機(jī)房建筑的凈層高、空調(diào)送風(fēng)方式、電池室面積等是很重要的因素；其它方面在標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，可根據(jù)具體需求進(jìn)行規(guī)劃。3738目錄數(shù)據(jù)中心發(fā)展回顧基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)總體配電方案?jìng)鹘y(tǒng)交流UPS模塊化UPS

飛輪UPS高壓直流油機(jī)電力布線防雷與接地3839電力需求如何提出？數(shù)據(jù)中心的電是如何消耗的？在總的電力消耗中，IT設(shè)備用電以及制冷散熱用電是居于絕對(duì)主導(dǎo)；

其它如照明、監(jiān)控等用電站總體的比例一般不超過2%。本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途3940IT設(shè)備的耗電需求估算（1/2）40對(duì)于數(shù)據(jù)中心建成后，所需安裝的設(shè)備比較明確的情況，可以根據(jù)具體設(shè)備的功耗情況，進(jìn)行IT設(shè)備總體功耗需求的測(cè)算。比如Facebook的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心內(nèi)需要安裝的服務(wù)器基本上都是定制的，每臺(tái)服務(wù)器哦的平均功耗約300W，每個(gè)機(jī)架可安裝30臺(tái)服務(wù)器，假定一個(gè)新的數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)規(guī)模為5000個(gè)機(jī)柜容量，則服務(wù)器部分的總功耗為

300*30*5000=45000KW；除了服務(wù)器之外，其它的設(shè)備，如組網(wǎng)設(shè)備、存儲(chǔ)等，在有明確的規(guī)劃的前提下，同樣可根據(jù)具體的設(shè)備參數(shù)以及數(shù)量，經(jīng)過計(jì)算得出其功耗。各類設(shè)備總的功耗之和及為主設(shè)備功耗。41IT設(shè)備的耗電需求測(cè)算方法（2/2）41

日本407～525w/m2[350～450k本c材al料/h僅2供m學(xué)2]習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途很多時(shí)候在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設(shè)初期，并不能準(zhǔn)確知道后續(xù)里面會(huì)安裝什么類型的設(shè)備，數(shù)量是多少，甚至具體多少個(gè)機(jī)柜都沒有提出，在這種情況下一般根據(jù)總建筑面積-〉機(jī)柜數(shù)量-〉機(jī)柜功率密度估算-〉設(shè)備功耗的方法進(jìn)行測(cè)算。例如一個(gè)新建的數(shù)據(jù)中心，規(guī)劃的設(shè)備區(qū)建筑面積為1萬平米；平均每機(jī)柜占用約4平米，如果按4平米計(jì)算，則總共可安裝10000/4=2500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜；2500個(gè)機(jī)柜按高中低功率密度分別為8KW、5KW、3KW，數(shù)量比例為20%、30%、50%，則設(shè)備功耗需求為2500*20%*8+2500*30%*5+2500*50%*3=11500KW；實(shí)際上在以前的機(jī)房設(shè)備功耗估算中，即直接按每建筑平米功率密度*建筑平米數(shù)，如功率密度根據(jù)具體項(xiàng)目情況，一般在300W~1000W之間，比如對(duì)于1萬平米數(shù)據(jù)中心，若規(guī)劃功率密度為100W/m2，功耗需求為10000*100=10000KW。以前的功率密度參考值中國機(jī)房在單層建筑內(nèi)

290～350w/m2

[250～300kcal/h2m2]機(jī)房在多層建筑內(nèi)

175～290w/m2

[150～250kcal/h2m2]前蘇聯(lián)450～565w/m2

[390～485kcal/h2m2]美國350～405w/m2

[300～350kcal/h2m2]42本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途42空調(diào)能耗估算空調(diào)能效比概念能效比是在額定工況和規(guī)定條件下，空調(diào)進(jìn)行制冷運(yùn)行時(shí)實(shí)際制冷量與實(shí)際輸入功率之比。這是一個(gè)綜合性指標(biāo)，反映了單位輸入功率在空調(diào)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)換成的制冷量?？照{(diào)能效比越大，在制冷量相等時(shí)節(jié)省的電能就越多。(1)EER是空調(diào)器的制冷性能系數(shù)，也稱能效比，表示空調(diào)器的單位功率制冷量。(2)COP是空調(diào)器的制熱性能系數(shù)，表示空調(diào)器的單位功率制熱量。(3)數(shù)學(xué)表達(dá)式為：EER=制冷量/制冷消耗功率COP=制熱量/制熱消耗功率(4)EER和COP越高，空調(diào)器能耗越小，性能比越高。我國空調(diào)能效等級(jí)劃定2.6～2.8五級(jí)2.8～3.0四級(jí)3.0～3.2三級(jí)3.2～3.4二級(jí)3.4及以上一級(jí)歐洲的能效標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)能效水平分為A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)級(jí)別。其中A級(jí)最高，能效比為3.2以上；D級(jí)居中，介于2.8～2.6之間；E級(jí)以下屬于低能效空調(diào)。目前我國絕大多數(shù)空調(diào)處于歐洲E級(jí)水平。而在日本國內(nèi)的空調(diào)器的能效比現(xiàn)在一般都在4.0～5.0左右。而能效比低于2.8,不準(zhǔn)在美國市場(chǎng)銷售。43機(jī)房專用空調(diào)能效比43機(jī)房空調(diào)，顧名思義其是一種專供機(jī)房使用的高精度空調(diào)，因其不但可以控制機(jī)房溫度，也可以同時(shí)控制濕度，因此也叫恒溫恒濕空調(diào)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)，另因其對(duì)溫度、濕度控制的精度很高，亦稱機(jī)房精密空調(diào)。風(fēng)冷型機(jī)房精密空調(diào)水冷型機(jī)房專用空調(diào)機(jī)房精密空調(diào)的特點(diǎn)包括：高顯熱比、高能效比、高可靠性、高精度等。項(xiàng)目機(jī)房空調(diào)舒適性空調(diào)服務(wù)對(duì)象計(jì)算機(jī)人恒溫恒濕有無顯熱比0.9-1.00.6-0.7能效比>3.0>2.6空氣過濾中高效低效換氣次數(shù)30次/h5-15次/h風(fēng)速高低運(yùn)行費(fèi)用低高自動(dòng)監(jiān)控有無自動(dòng)管理有無使用壽命10年以上3-5年44空調(diào)的功耗估算44IT設(shè)備是數(shù)據(jù)中心的主要熱源，而且IT設(shè)備的耗能幾乎接近100%轉(zhuǎn)換為熱能。其它的環(huán)境熱源、燈光照明、人的活動(dòng)等也是熱源，但是與IT設(shè)備相比占比很小，在粗略的估算中可忽略或按很小比例估算。按之前的IT設(shè)備功耗估算，假定最后計(jì)算的結(jié)果是IT設(shè)備功耗為10000KW，空調(diào)的能效比按3.0，則空調(diào)的功耗需求至少為10000KW/3.0=3333KW。在實(shí)際項(xiàng)目中為了保險(xiǎn)起見，空調(diào)的容量設(shè)計(jì)一般會(huì)考慮一定的冗余系數(shù)。45其它配套能耗估算45辦公區(qū)：按目前的用電習(xí)慣，辦公區(qū)用電需求的可按100W/m2估算；環(huán)境監(jiān)控、門禁系統(tǒng)：與IT設(shè)備功耗相比，占比很小，估算時(shí)可忽略；其它：如餐廳可按70W/m2、廚房設(shè)備等可按用電可以取300W/M2；以上只是部分常規(guī)通用的估算方法，在有明確的特殊需求時(shí)，則需按特定的需求進(jìn)行功耗需求計(jì)算。比如特定的大功率設(shè)備，特定的空調(diào)，指定的照明系統(tǒng)，或者特殊的辦公區(qū)要求等等。46目錄數(shù)據(jù)中心發(fā)展回顧基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)總體配電方案?jìng)鹘y(tǒng)交流UPS模塊化UPS

飛輪UPS高壓直流油機(jī)電力布線防雷與接地4647數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)總覽市電油機(jī)轉(zhuǎn)換屏低壓配電屏高壓市電－－不間斷－－可短時(shí)間中斷－－允許中斷變壓器備用發(fā)電機(jī)組移動(dòng)電站監(jiān)控接地交流配電屏交流配電屏交流配屏其他直流供電系統(tǒng)蓄電池蓄電池整流器直流配電屏通信設(shè)備通信設(shè)備通信設(shè)備保證建筑負(fù)荷一般建筑負(fù)荷UPS通信用空調(diào)整流器直流配電屏AC

380

V(b)AC

380

V(b)電AC

380

V(b)AC

220

/380

V

(b)通信用空調(diào)AC

220

/380

(b)AC

220

/380

V(c)AC

220

/380

V(b)蓄電池AC

220

/380

V(a)DC

-48

V(a)DC

-48

V(a)低壓配電屏4748市電分類48市電類別月停電次數(shù)每次故障時(shí)間供電回路數(shù)1≤1≤0.5h獨(dú)立可靠兩路2≤3.5≤6h可靠一路3≤4.5≤8h一路4經(jīng)常晝夜停電、供電無保證一路49數(shù)據(jù)中心發(fā)展回基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服顧務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)目錄電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)總體配電方案?jìng)鹘y(tǒng)交流UPS模塊化UPS飛輪UPS

高壓直流油機(jī)電力布線防雷與接地UPS基礎(chǔ)概念

UPS分類UPS關(guān)鍵器件

UPS工作模式

UPS設(shè)計(jì)蓄電池4950UPS概念50定義：UPS是英文UninterruptablePowerSupply的縮寫，中文譯為“ 不間斷電源”，它是能夠?qū)崿F(xiàn)兩路電源之間不間斷地相互切換的電氣裝 置。它的功能是保證向負(fù)載提供持續(xù)不間斷高質(zhì)量的交流電源。原理：AC-DC-AC，輸出的交流電更干凈；作用：無間斷切換、電壓變換(穩(wěn)壓)、頻率變換(穩(wěn)頻/濾波)、提供一定 后備時(shí)間；按工作方式分：在線式和后備式；并機(jī)方式一般為雙機(jī)冗余功率均分熱備份；51電網(wǎng)中存在的干擾分析51噪聲(Noise)：在正弦電壓波形上疊加的一些尖脈沖（毛刺）；電壓變化(Voltage

Variation)：正弦電壓的幅值過高、過低或波動(dòng)；頻率變化(Frequency

Variation)：正弦波的頻率不是標(biāo)準(zhǔn)50Hz，過高、過低或波動(dòng)；瞬間間斷(Micro-break)：正弦波的短暫不連續(xù)，一般指小于300毫秒的間斷；停電(Outage)：正弦波的長時(shí)間不連續(xù),一般指大于300毫秒的間斷；諧波(Harmonics)：在50Hz電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率上疊加了50Hz整數(shù)倍或非整數(shù)倍的 成分，使正弦波形嚴(yán)重失真。52我國電網(wǎng)和發(fā)達(dá)國家電網(wǎng)比較52配電網(wǎng)運(yùn)行、管理國內(nèi)現(xiàn)狀國際先進(jìn)水平供電可靠度用戶平均年停電時(shí)間99.96%9.77h東京20min，法國94min，美國58min紐約10min，荷蘭10min，香港、新加坡20min配電線路架空線為主，少量電纜，存在大量的低壓配電線路城市主要用電纜，低壓線路短，或局限于建筑物內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單輻射式，少數(shù)雙回路，缺少規(guī)劃主干線，自動(dòng)化環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)配電設(shè)備少油，真空，少量SF6定期維護(hù)、檢測(cè)“無油化”，全部為真空或SF6免維護(hù)，極少檢修自動(dòng)化程度手動(dòng)、自動(dòng)兼有，手動(dòng)操作為主自動(dòng)、遠(yuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障識(shí)別，隔離，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)故障停電時(shí)間幾個(gè)小時(shí)<1min線路損耗8.60%5％～6％53對(duì)UPS的基本要求（1/2）53UPS的容量、規(guī)格:輸出容量宜按實(shí)際負(fù)荷的1.3～1.5倍配置；規(guī)格包括電壓、頻率、配電需求（單進(jìn)單出、三進(jìn)單出、三進(jìn)三出）；UPS對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力：主要指輸入電壓幅值的變化范圍，一般在15％之內(nèi)，但超過10％時(shí)不能轉(zhuǎn)旁路，如遇到電壓變化較大的區(qū)域，可在前端加一級(jí)同容量的穩(wěn)壓器；輸入電壓頻率變化范圍和UPS的頻率跟蹤及同步鎖相能力，不僅在電網(wǎng)輸入 也在柴油機(jī)輸入、及前端有頻率特性不穩(wěn)定的穩(wěn)壓設(shè)備時(shí)發(fā)揮作用；不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染；UPS的輸出性能指標(biāo)能滿足負(fù)載的基本要求：應(yīng)注意不是超出需要的最高要 求。54對(duì)UPS的基本要求（2/2）

UPS的智能管理和通信能力本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途54UPS的輸出能力和可靠性指標(biāo)：輸出功率因素輸出電流的峰值系數(shù)過載能力MTBF工作效率及各種保護(hù)功能UPS的系統(tǒng)配置能力冗余并機(jī)能力可擴(kuò)充能力長延時(shí)后備供電能力UPS對(duì)機(jī)房物理環(huán)境的適應(yīng)能力溫度濕度海拔高度55UPS的性能指標(biāo)—輸入特性輸入特性（表示UPS對(duì)輸入電網(wǎng)的具體要求），主要有：輸入電壓：輸入電壓指標(biāo)表示UPS正常運(yùn)行時(shí)所要求的電網(wǎng)電壓范圍，該指標(biāo)實(shí)際上可分為保證UPS發(fā)揮其最大的效能，UPS輸入電壓應(yīng)在額定電壓的±10%內(nèi)。有些產(chǎn)品僅標(biāo)輸入電壓達(dá)±20%以上，實(shí)際上只是一個(gè)不確切的數(shù)值。輸入頻率：輸入頻率指標(biāo)表示UPS正常運(yùn)行時(shí)所要求的電網(wǎng)頻率范圍，該指標(biāo)實(shí)際上同上述輸入電壓一樣，同樣存在著旁路切換所要求的頻率范圍，超過該范圍，將禁止旁路切換。因而一般UPS均給出適合旁路切換要求的頻率范圍(一般為±5%左右)。輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波含量：大的諧波含量和低的功率因數(shù)將產(chǎn)生大的無功功率，嚴(yán)重的還會(huì)影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，因而歐洲已于九十年代初，制定了有關(guān)電氣設(shè)備輸入因數(shù)和諧波含量的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)要求功率因數(shù)在0.95以上才能使用。輸入保護(hù)：輸入電源發(fā)生故障或輸入電壓、頻率超過規(guī)定范圍，能立即轉(zhuǎn)為蓄電池供電，轉(zhuǎn)換時(shí)間是：后備式UPS一般必須小于4ms，在線式UPS，在同步情況下不應(yīng)該出現(xiàn)間斷。5556UPS的性能指標(biāo)—輸出特性（1/2）56輸出電壓：UPS輸出電壓通常有兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)表示UPS輸出電壓的穩(wěn)定度，一般其變化范圍為220V的±1％～±5％；另外一個(gè)表示UPS輸出電壓的瞬變特性，即負(fù)載從0到100％（或100％到0）階躍變化時(shí)輸出電壓的變化量以及恢復(fù)正常電壓所需的時(shí)間。輸出容量：UPS的輸出容量指其輸出電壓有效值U與輸出電流有效值I的乘積，稱為視在功率S，即S=UI。輸出頻率：UPS的輸出頻率表示當(dāng)市電中斷時(shí)，逆變器由蓄電池提供直流電能工作時(shí)的輸出頻率，一般后備式UPS的輸出頻率為50Hz±5％，在線式UPS的輸出頻率為50Hz±0.5％輸出波形與波形失真度：UPS的輸出波形一般有準(zhǔn)方波和正弦波兩種，后備式UPS的輸出波形多為準(zhǔn)方波，在線式UPS的輸出一般為正弦波。失真度表示當(dāng)負(fù)載為線性負(fù)載時(shí)，輸出波形中諧波含量與正弦波含量之比，由于準(zhǔn)方波的諧波含量很大，一般不給出失真度指標(biāo)，而正弦波輸出的UPS其失真度為3％左右。額定負(fù)載功率因數(shù)：功率因數(shù)cosφ為UPS輸出的有功功率P與其標(biāo)稱功率即視在功率S之比，表示為cosφ=P/S，cosφ一般為0.8或0.85，以0.8最為普遍。在功率因數(shù)為0.8時(shí)，電壓與電流之間的夾角為φ=cos－10.8≈36.9°，這時(shí)有無功電流在線路中來回流動(dòng)，這時(shí)無功功率Q=UIsinφ。57UPS的性能指標(biāo)—輸出特性（2/2）57額定輸出功率：UPS輸出功率通常以VA數(shù)表示，是輸出電壓和額定輸出電流的乘積，稱為視在功率，包含兩個(gè)部分：在功功率和無功功率。一般在選擇UPS的輸出功率時(shí)，要留一定的余量，不要使UPS滿負(fù)荷運(yùn)行。過載能力：指逆變器承受輸出過流的能力，通常有過載125%時(shí)的能承受過載的時(shí)間和過載150%左右時(shí)的能承受過載的時(shí)間。整機(jī)效率：UPS的輸出功率（含蓄電池充電功率）與輸入功率的比值稱為整機(jī)效率，效率是UPS的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，尤其是大功率電源設(shè)備。若UPS的效率為86％，這意味著14％的功率轉(zhuǎn)變成熱能，提高了機(jī)房的環(huán)境溫度，而且為了將這些持續(xù)不斷的熱量排出去以保持溫度不過限，必須購置足夠的空調(diào)設(shè)備，這就加大了設(shè)備的投資和耗能費(fèi)用。后備時(shí)間：后備時(shí)間表示交流市電斷電后UPS還能繼續(xù)工作多長時(shí)間，是UPS的關(guān)鍵指標(biāo)，一般中小型UPS滿載時(shí)后備時(shí)間為10～15min，半載時(shí)后備時(shí)間為30min。工作噪音：它表示UPS在市電正常、負(fù)載為線性滿載、逆變器工作時(shí)，以UPS為中心，以

1m為半徑，高度為1.3m處所測(cè)量出的噪音分貝數(shù)。一般來說，UPS的噪聲在55dB左右就可以直接放在計(jì)算機(jī)機(jī)房內(nèi)使用環(huán)境條件、輻射干擾58數(shù)據(jù)中心發(fā)展回基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服顧務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)目錄電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)總體配電方案?jìng)鹘y(tǒng)交流UPS模塊化UPS飛輪UPS

高壓直流油機(jī)電力布線防雷與接地UPS基礎(chǔ)概念

UPS分類UPS關(guān)鍵器件

UPS工作模式

UPS設(shè)計(jì)蓄電池5859UPS基本構(gòu)成．整流器/充電器．逆變器．電池．靜態(tài)開關(guān)．手動(dòng)維修旁路開關(guān)．主電源輸入開關(guān)．靜態(tài)旁路開關(guān)逆變器輸出開關(guān)．電池電路開關(guān)．旁路輸入隔離變壓器．輸出隔離變壓器．輸入諧波濾波器．計(jì)算機(jī)通訊接口．調(diào)制解調(diào)器接口．輸入配電柜和保護(hù)開關(guān)．輸出配電柜和保護(hù)開關(guān)通訊接口板整流器/充電器電池主電源輸入旁路電源輸入逆變器靜態(tài)開關(guān)市電電網(wǎng)監(jiān)控用機(jī)濾波器選件輸入配電和保護(hù)開關(guān)輸出配電和保護(hù)開關(guān)維修旁路Modem

板旁路隔離變壓器選件5960UPS分類60按動(dòng)靜分類：旋轉(zhuǎn)式(飛輪)、靜止型按功率分類：小功率(<3KW)、中功率、大功率（>10KW）按輸出波形分類：方波、準(zhǔn)正弦波、正弦波按輸出電壓的相數(shù)分類：單相、三相按不停電時(shí)間分類：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型（10～15min）、長延時(shí)機(jī)型按功率器件分類：可控硅、功率晶體管、MOS場(chǎng)效應(yīng)管、IGBT（絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管）按逆變器工作頻率分類：工頻機(jī)、高頻機(jī)按不停電供電方式分類：在線式、后備式、在線互動(dòng)式按輸入輸出的相數(shù)分類：單進(jìn)單出、三進(jìn)單出、三進(jìn)三出61后備式UPS的性能特點(diǎn)市電正常時(shí)工作效率極高，98%以上本身不附加對(duì)電網(wǎng)的干擾輸出能力特強(qiáng)抗高頻干擾的能力主要取決于輸入輸出端的高頻濾波器輸出切換時(shí)間取決于繼電轉(zhuǎn)換開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，一般4～10ms由于開關(guān)受容量限制和動(dòng)作時(shí)間限制，一般用于小容量的場(chǎng)合，多在2kVA以下；市電掉電后，逆變器輸出多為方波或準(zhǔn)正弦波，對(duì)計(jì)算機(jī)負(fù)荷多是可用的；電路簡單，可靠性高，價(jià)格低廉缺點(diǎn)：頻率不可調(diào)，對(duì)市電的要求較高充電器電池負(fù)載交流輸入濾波器或調(diào)節(jié)器逆變器正常供電方式電池供電方式逆逆變變器器不工工作作6162在線互動(dòng)式UPS的性能特點(diǎn)市電正常時(shí)工作效率極高，98％以上本身不附加對(duì)電網(wǎng)的干擾輸出能力強(qiáng)輸出電壓精度和穩(wěn)定性均差，但滿足一般負(fù)荷要求逆變器直接連接在UPS輸出端，處于熱備份狀態(tài)，對(duì)輸出電壓的尖峰干擾有抑制作用電路簡單，可靠性高，價(jià)格低廉逆變器是雙向的，充電能力強(qiáng)輸出切換時(shí)間一般4～6ms缺點(diǎn)：頻率不可調(diào)，對(duì)市電的要求較高負(fù)載主電源輸入旁路電源輸入也可能只有一路輸入電

池

逆

變

器旁路開關(guān)靜態(tài)開關(guān)電池供電方式旁路供電方雙雙向向逆逆變變整逆流變工工作作正常供電方6263雙變換在線式UPS的性能特點(diǎn)一般情況下，負(fù)荷由逆變器全部提供，電源輸出質(zhì)量高切換時(shí)間為0輸出能力有限制，指對(duì)負(fù)荷有限制條件，如負(fù)荷電流的峰值因素、過載能力和輸出功率因素輸入功率因素較低，一般為

0.7~0.8無功損耗大，一般30％以上整機(jī)效率低，一般80％～90％如果只有一路供電,則聯(lián)接主/旁路電手動(dòng)維修旁路開關(guān)正常供電方式電池供電方式旁路供電方式整流器電池負(fù)載主電源輸入旁路電源輸入靜態(tài)旁路整/流充電器器工作逆逆變變器器工作636464DELTA變換在線式UPS的性能特點(diǎn)DELTA變換器等同于雙向變換器，工作頻率10～15kHZ主逆變器也是雙向的DELTA變換器和主變換器均對(duì)電池充電切換時(shí)間為0正常情況下只補(bǔ)充輸出電壓差值和輸入電壓波形失真，逆變回路只承擔(dān)20％的有功功率輸出能力強(qiáng)，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)雙變換DELTA變換器等效于一個(gè)典型的正弦波源輸入功率因素高，99％輸入?yún)f(xié)波成份低，3％市電正常時(shí)，整機(jī)效率高達(dá)96％濾波器ACDCDCACC濾波器C對(duì)輸入端進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償，抑制輸入電流諧波；吸收或輸出功率補(bǔ)償電壓；與主變換器一起電池充電。主變C換器整流，監(jiān)視輸出端，并與Dleta變換器參與主電路電壓的調(diào)整，可向負(fù)載提供高質(zhì)量本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得的用電于能仸；何電商池業(yè)充用電途。6565可靠性及輸出能力指標(biāo)負(fù)荷要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后備式在線互動(dòng)式中小功率傳統(tǒng)雙變換式大功率傳統(tǒng)雙變換式DELTA變換式6脈沖整流12脈沖整流整機(jī)效率越高越好98%98%80％～85％90％～92％＜90％＞95％負(fù)荷電流峰值因素越大越好不限制不限制3：13：13：1＞5：1負(fù)荷電流浪涌系數(shù)越大越好不限制不限制轉(zhuǎn)旁路啟動(dòng)轉(zhuǎn)旁路啟動(dòng)轉(zhuǎn)旁路啟動(dòng)不限制允許的負(fù)載功率因素越寬越好不限制不限制-0.7-0.7-0.7市電－0.6~+0.9電池－0.7逆變器長延時(shí)工作能力任意低低低一般高高過載能力150％1min2~4：1本材料2~4：1僅供學(xué)習(xí)交流2~4：1使用，丌得用于2~4：1仸何商業(yè)用途1.5：11.5：1不同結(jié)構(gòu)UPS比較（1/2）UPS指標(biāo)電網(wǎng)要求（相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）后備式在線互動(dòng)式傳統(tǒng)雙變換式DELTA變換式6脈沖整流12脈沖整流高頻整流輸入功率因素≥0.95等于負(fù)荷功率因數(shù)等于負(fù)荷功率因數(shù)≤0.80.950.990.99輸入電流諧波成份≤10％等于負(fù)荷電流諧波成份等于負(fù)荷電流諧波成份≥30％10%＜5％＜5％對(duì)電網(wǎng)能量利用率無功功率小則利用率高低低低一般高高與柴油發(fā)電機(jī)容量比2~4：12~4：12~4：12~4：11.5：11.5：1不同結(jié)構(gòu)的UPS的輸出能力和可靠性不同結(jié)構(gòu)UPS對(duì)電網(wǎng)污染比較66不同結(jié)構(gòu)UPS比較（2/2）不同結(jié)構(gòu)UPS輸出電性能指標(biāo)輸出性能指標(biāo)負(fù)載要求及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后備式在線互動(dòng)式傳統(tǒng)雙變換式DELTA變換式電壓波形正弦波準(zhǔn)正弦波方波、準(zhǔn)正弦波、正弦波正弦波準(zhǔn)正弦波正弦波正弦波電壓穩(wěn)定精度±5％～±10％±5％～±10％±5％～±10％±1％±1％電壓波形失真度＜5％與電網(wǎng)和負(fù)荷有關(guān)與電網(wǎng)和負(fù)荷有關(guān)＜3％線性負(fù)載＜5％非線性負(fù)載＜3％線性負(fù)載＜5％非線性負(fù)載瞬態(tài)電壓動(dòng)態(tài)范圍±5

％＜±5％＜±5％＜±5％＜±5％瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間（ms）20～6010～2010～202020負(fù)載不平衡度100%100%100%三相電壓幅值不平衡度≤5％≤1％線性負(fù)載≤3％非線性負(fù)載≤1％線性負(fù)載≤3％非線性負(fù)載市電－電池切換時(shí)間（ms)＜10≤10≤600逆變器旁路切換時(shí)間（ms)＜2＜2并機(jī)負(fù)載不平衡度＜5％2％～5％1%雙向抗干擾能力差差較強(qiáng)強(qiáng)輸出單臺(tái)容量（kVA）≤2≤51～80010～5006667數(shù)據(jù)中心發(fā)展回基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服顧務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)目錄電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)總體配電方案?jìng)鹘y(tǒng)交流UPS模塊化UPS飛輪UPS

高壓直流油機(jī)電力布線防雷與接地UPS基礎(chǔ)概念

UPS分類UPS關(guān)鍵器件

UPS工作模式

UPS設(shè)計(jì)蓄電池6768UPS主要元器件—整流器半波整流全波整流6料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途8本材6969UPS主要元器件—三相整流器三相半波整流三相全波整流三相半波整流的脈動(dòng)周期是120°，而三相全波的周期是60°三相半波輸出電壓平均值374V，三相全波平均值514VUPS整流電路中都采用三本材相料全僅波供學(xué)整習(xí)流交。流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途70UPS主要元器件—6脈沖整流器6脈沖整流電路采用二極管的三相全波是不穩(wěn)壓的，因此在UPS中都采用晶閘管整流器（可控硅），代替二極管整流器。晶閘管的導(dǎo)通是有條件的，只有晶閘管的觸發(fā)信號(hào)加載才導(dǎo)通；通過每個(gè)脈沖周期中導(dǎo)通的時(shí)間就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，就是所謂的相控整流。7071UPS主要元器件—12脈沖整流器12脈沖整流電路兩個(gè)整流器結(jié)構(gòu)一樣，都是三相6脈沖整流。整流器的輸入變壓器結(jié)構(gòu)不同，一個(gè)是Y型，一個(gè)Δ型，兩者的相位相差30°。6脈沖的脈動(dòng)周期是60°，因此12脈沖整流的脈動(dòng)周期是30°，18脈沖是20°……脈動(dòng)周期越小，輸出電壓越高，均值越接近峰值。7172

增加整流脈沖數(shù)可以減少高次諧波的次數(shù)及數(shù)值，若采用6脈沖疊加的方式，6脈沖、12脈沖、18脈沖、24脈沖，隨著脈沖數(shù)增加電源側(cè)輸入諧波電流也隨之降低，但會(huì)導(dǎo)致整流結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加，可靠性降低。一般大于12脈沖的情況很少使用。

IGBT整流電路

IGBT整流電路單相波形變化?在固定（或自由）開關(guān)頻率的脈寬內(nèi)控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間?正弦波覆蓋的面積等于方波脈沖的面積?開關(guān)頻率越高擬合的直流波形間斷越少，效果越理想本材料僅供學(xué)習(xí)交流使用，丌得用于仸何商業(yè)用途UPS主要元器件—IGBT整流傳統(tǒng)UPS的基本結(jié)構(gòu)(工頻機(jī))：可控硅整流電池直接直流母線IGBT逆變器升壓變壓器全I(xiàn)GBT

UPS結(jié)構(gòu)(高頻機(jī))：不控整流DC/DC倍壓環(huán)節(jié)獨(dú)立充電器逆變器工頻機(jī)與高頻機(jī)的概念主要是對(duì)整流部分而言，工頻機(jī)是可控整流，傳統(tǒng)技術(shù)最好可做到12拍整流；而高頻機(jī)的整流是二極管不控整流+IGBT的高頻直流升壓環(huán)節(jié)。對(duì)逆變器而言都是IGBT的SPWM高頻逆變工作方式。7273三種整流方式比較目前主流廠商都已經(jīng)有IGBT產(chǎn)品，但是目前采用IGBT整流技術(shù)的UPS還存在著價(jià)格高、大功率元件生產(chǎn)困難、成品率低等缺點(diǎn)。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，這種技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保節(jié)能的UPS會(huì)越來越普及。73--《UPS的IGBT整流技術(shù)》王力堅(jiān)74UPS主要元器件—逆變器整流器已將交流輸入電壓變成直流電壓，而負(fù)載所需的是交流電壓，就必須有一種電路再將該直流電壓變回交流，執(zhí)行這個(gè)任務(wù)的裝置就叫逆變器。逆變器電路的種類很多，在有推挽變換器、半橋逆變器、全橋逆變器、雙向變換器等。目前應(yīng)用最多的是采用IGBT的SPWM逆變器。三相全橋逆變器7475UPS主要元器件—靜態(tài)開關(guān)為了進(jìn)一步提高UPS電源的可靠性，UPS上均裝有靜態(tài)開關(guān)，將市電作為UPS的后備電源，在UPS發(fā)生故障或維護(hù)檢修時(shí)，無間斷地將負(fù)載切換到市電上，由市電直接供電。靜態(tài)開關(guān)的主電路一般由兩只晶閘管開關(guān)反并聯(lián)組成，一只晶閘管用于通過正半周電流，另一只晶閘管則用于通過負(fù)半周電流。同步切換：先通后斷；能保證在切換的過程中供電不間斷；但在切換的過程中，逆變器必須跟蹤市電的頻率、相位和幅值，防止產(chǎn)生環(huán)流，燒壞逆變器。非同步切換：先斷后通，會(huì)造成負(fù)載短時(shí)間斷電。觸發(fā)電壓觸發(fā)電壓

觸發(fā)電壓阻斷阻斷觸發(fā)電壓7576數(shù)據(jù)中心發(fā)展回基礎(chǔ)建筑電源系統(tǒng)制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心服顧務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能設(shè)計(jì)目錄電源容量規(guī)劃設(shè)計(jì)總體配電方案?jìng)鹘y(tǒng)交流UPS模塊化UPS飛輪UPS

高壓直流油機(jī)電力布線防雷與接地UPS基礎(chǔ)概念

UPS分類UPS關(guān)鍵器件

UPS工作模式

UPS設(shè)計(jì)蓄電池7677UPS并機(jī)模式（1/3）ACDCACDCACDCDCAC負(fù)載市電輸入主從串聯(lián)熱備份供電模式不存在要求兩臺(tái)UPS均分負(fù)荷的問題。對(duì)UPS單機(jī)頻率同步跟蹤特性要求不高。主從機(jī)之間互換較困難，造成從機(jī)電池長期空載。從機(jī)要有帶階躍性負(fù)載的能力，否則主機(jī)切從機(jī)，從機(jī)切旁路連續(xù)動(dòng)作，可能造成時(shí)間過長。從連接的角度，擴(kuò)機(jī)較為困難。阻觸斷發(fā)導(dǎo)通7778UPS并機(jī)模式（2/3）并聯(lián)熱備份供電模式也分主從機(jī)，但主從機(jī)可互換。正常情況下，主機(jī)帶100％負(fù)荷，從機(jī)不帶負(fù)荷。在極端情況下，可以主機(jī)整流，從機(jī)逆變或主機(jī)逆變，從機(jī)整流，結(jié)構(gòu)較靈活。從機(jī)要有帶階躍性負(fù)載的能力，否則主機(jī)切從機(jī)，從機(jī)切旁路連續(xù)動(dòng)作，可能造成時(shí)間過長。具有可擴(kuò)容能力。ACDCACDCACDCACDC負(fù)載市電輸入7879UPS并機(jī)模式（3/3）功率均分供電模式不分主從機(jī)。正常情況下，兩臺(tái)機(jī)器各帶50％負(fù)荷。對(duì)UPS單機(jī)帶階躍性負(fù)載的能力要求遠(yuǎn)低于前兩種。具有可擴(kuò)容能力。過載能力強(qiáng)，但也存在過載較難預(yù)知的危險(xiǎn)。部分廠家要求并機(jī)柜，可能會(huì)是故障瓶頸和擴(kuò)容瓶頸。ACDCACDCACDCACDC負(fù)載市電輸入7980UPS冗余供電模式（1/4）80單機(jī)滿載冗余方式UPS接在電網(wǎng)與負(fù)載之間對(duì)負(fù)載進(jìn)行保護(hù)，是最基本、最簡單的保護(hù)模式。如果UPS出故障，或者負(fù)載過載，UPS就會(huì)切換到旁路方式運(yùn)行。負(fù)載就在市電直通方式下運(yùn)行，為了對(duì)UPS進(jìn)行維修，盡快排除故障，一般采用外部旁路（維修旁路盤）對(duì)UPS進(jìn)行隔離，以便在負(fù)載不斷電的方式下進(jìn)行UPS的維修。但是這種方式有其局限性，主要是當(dāng)負(fù)載在UPS工作在旁路方式下時(shí)，缺乏可靠的電源保護(hù)。81UPS冗余供電模式（2/4）81隔離冗余方式隔離冗余方式是指一臺(tái)或者多臺(tái)UPS作為第一級(jí)電源保護(hù)設(shè)備，另外一臺(tái)機(jī)器作為二級(jí)電源，備用使用。一級(jí)電源有各自的負(fù)載總線,二級(jí)電源為所有一級(jí)電源設(shè)備提供旁路電源。工作時(shí)二級(jí)電源空載運(yùn)行，但是，在一個(gè)周波的時(shí)間內(nèi)要求它可以承擔(dān)從0%到100%的負(fù)載。當(dāng)一級(jí)電源從市電模式切換到旁路模式時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)會(huì)自動(dòng)將其與二級(jí)電源斷開。前面在UPS并機(jī)模式中提到的主從串聯(lián)熱備份供電模式、并聯(lián)熱備份供電模式均屬于隔離冗余模式82UPS冗余供電模式（3/4）82并聯(lián)冗余方式并聯(lián)冗余方式一般由2臺(tái)或者多臺(tái)相同功率的UPS組