技術前瞻
國家標準《數據中心設計規范》GB50174--2017解讀

國家標準《數據中心設計規范》GB50174--2017解讀

2020.03.17

《數據中心設計規范》為國家標準,編號為GB50174-2017,自2018年1月1日起實施。其中,第8.4.4、13.2.1、13.2.4、13.3.1、13.4.1條為強制性條文,必須嚴格執行。原《電子信息系統機房設計規范》GB50174-2008同時廢止。

    一、數據中心是一切信息化的基礎

    **在政府報告中指出:新興產業和新興業態是競爭高地。要實施高端裝備、信息網絡、集成電路、新能源、新材料、生物醫藥、航空發動機、燃氣輪機等重大項目,把一批新興產業培育成主導產業。制定“互聯網+”行動計劃,推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合,促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展,引導互聯網企業拓展國際市場。

    云計算、互聯網、物聯網、大數據等現代信息技術已成為國民經濟的重要支柱。信息化的基礎是數據中心,可以說,沒有數據中心就沒有信息化的發展。

    二、規范編制目的

    1、電子信息技術平均2.5年發展一代,每一代IT技術的發展都意味著其支持技術的發展,即數據中心環境要求、建筑與結構、空氣調節、電氣、電磁屏蔽、網絡系統與布線、智能化、給水排水、消防等技術的發展,這些技術的發展需要相關技術規范的支持。

    2、GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》于2008年發布實施,到2015年《電子信息系統機房設計規范》已運行了7年,意味著電子信息技術已發展了3代,需要規范做相應修改。

    3、將《電子信息系統機房設計規范》更名為《數據中心設計規范》的主要目的是適應目前國內數據中心的建設需要以及更好地進行國際交流。

    三、規范編寫原則

    1、可實施性原則

    本規范在執行國家相關法律、法規和規范的基礎上,注重設計方法的可操作性和可實施性,為設計人員提供實用的設計方法。

    2、先進性原則

    《數據中心設計規范》在滿足中國數據中心行業發展的前提下,吸取國外有關數據中心設計的優點,結合中國數據中心行業的具體情況,增加補充具有數據中心行業特點的相關條文規定。主要圍繞數據中心的可靠性、可用性、安全、節能、環保等方面的進行編寫,具有一定的技術先進性和前瞻性。

    3、科學性原則

    本規范提出的設計原則和方法歸納總結了國內外數據中心行業的經驗,是眾多行業專家經過多年實踐總結出來的,是以現行有效的相關法規、標準、規范為基礎,并充分考慮數據中心行業的特點和特殊性。

    4、協調性原則

    本規范提出的設計原則和方法與相關的國家、行業的法規、標準、規范相協調,同時還考慮了與相關國際標準的銜接、協調。

    5、規范化原則

    本規范在編制過程中嚴格遵守住房和城鄉建設部頒發的《工程建設標準編寫規定》(建標[2008]182號)的要求,以確保本標準編制的規范化。編寫工作階段分為:準備階段、征求意見稿、送審稿、報批稿。

    6、強制性條文

    凡涉及工程建設的質量、安全、衛生、環保、節能和國家需要控制的工程建設標準,并注意與其它國家標準、規范相協調。

    四、部分修編內容介紹

    1、根據互聯網和云計算數據中心技術的發展,對A級數據中心性能要求進行補充。

    (1)A級數據中心的基礎設施宜按容錯系統配置,在電子信息系統運行期間,基礎設施應在一次意外事故后或單系統設備維護或檢修時仍能保證電子信息系統正常運行。A級數據中心涵蓋B級和C級數據中心的性能要求,且比B級和C級數據中心的性能要求更高。意外事故包括操作失誤、設備故障、正常電源中斷等,一般按照發生一次意外事故做設計,不考慮多個意外事故同時發生。設備維護或檢修也只考慮同時維修一個系統的設備,不考慮多系統的設備同時維修。在一次意外事故發生后或單系統設備維護或檢修時,基礎設施能夠滿足電子信息設備基本運行需求。

    (2)A級數據中心同時滿足下列要求時,電子信息設備的供電可采用不間斷電源系統和市電電源系統相結合的供電方式。

    1)設備或線路維護時,應保證電子信息設備正常運行;

    2)市電直接供電的電源質量應滿足電子信息設備正常運行的要求;

    3)市電接入處的功率因數應符合當地供電部門的要求;

    4)柴油發電機系統應能夠承受容性負載的影響;

    5)向電網注入的總電流諧波含量不應超過10%。

    此條規定的主要目的是在保證可用性的前提下,降低數據中心總體擁有成本(TCO)。電子信息設備屬于容性負載,柴油發電機系統應能夠承擔容性負載的影響;當電子信息設備產生的電流諧波超過10%時,應進行諧波治理。

    (3)當兩個或兩個以上地處不同區域的數據中心同時建設,互為備份,且數據實時傳輸、業務滿足連續性要求時,數據中心的基礎設施宜按容錯系統配置,也可按冗余系統配置。這是A級數據中心的一種情況,主要適用于云計算數據中心、互聯網數據中心等。當兩個或兩個以上在同城或異地同時建立的數據中心互為備份,且數據實時傳輸備份、業務滿足連續性要求時,由于數據中心之間已實現容錯功能,因此其基礎設施可根據實際情況,按容錯或冗余系統進行配置。

    2、根據近年來數據中心建設情況,對數據中心選址增加了補充條款,數據中心選址應符合下列要求:

    1)電力供給應充足可靠,通信應快速暢通,交通應便捷;

    2)采用水蒸發冷卻方式制冷的數據中心,水源應充足。

    3)自然環境應清潔,環境溫度應有利于節約能源;

    4)應遠離產生粉塵、油煙、有害氣體以及生產或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場所;

    5)應遠離水災、火災和自然災害隱患區域;

    6)應遠離強振源和強噪聲源;

    7)應避開強電磁場干擾;

    8)A級數據中心不宜建在公共停車庫的正上方;

    9)大中型數據中心不宜建在住宅小區和商業區內。

    在保證電力供給、通信暢通、交通便捷的前提下,數據中心的建設應選擇氣候環境溫度相對較低的地區,這樣有利于降低能耗。

    電子信息系統受粉塵、有害氣體、振動沖擊、電磁場干擾等因素影響時,將導致運算差錯、誤動作、機械部件磨損、腐蝕、縮短使用壽命等。數據中心位置選擇應盡可能遠離產生粉塵、有害氣體、強振源、強噪聲源等場所,避開強電磁場干擾。

    水災隱患區域主要是指江、河、湖、海岸邊,A級數據中心的防洪標準應按100年重現期考慮;B級數據中心的防洪標準應按50年重現期考慮。在園區內選址時,數據中心不應設置在園區低洼處。

    從安全角度考慮,A級數據中心不宜建在公共停車庫的正上方,當只能將數據中心建在停車庫的正上方時,應對停車庫采取防撞防爆措施。

    空調系統的冷卻塔或室外機組工作時噪聲較大,若數據中心位于居民小區內或距離住宅太近,噪聲將對居民生活造成影響。居民小區和商業區內人員密集,不利于數據中心的安全運行。

    3、根據國內外對災難備份數據中心的需求,增加災備數據中心相關條款。

    災備數據中心的組成應根據安全需求、使用功能和人員類別劃分為限制區域、普通區域和專用區域。限制區域宜包括主機房、輔助區和支持區等,普通區域宜包括應急指揮中心、外援工作區、媒體發布區、休息室、儲物室、醫療室、停車場等,專用區域包括集合區域、等候區域和中間整備區域等。

    限制區域是指根據安全需要,限制不同類別人員進入的場所。人員類別主要分為災備數據中心工作人員、用戶、設備材料供應商、參觀人員。

    普通區域是用于災備恢復和日常訓練、辦公的場所。應急指揮中心對災備數據中心進行集中監控和運營管理,當災難發生時,災備恢復人員從該中心發出災備恢復指令、協調各種資源、聯絡客戶和執行災備恢復流程。應急指揮中心應設置專線電話、獲取外部信息的設備及專用會議室。外援工作區是為用戶和設備通信供應商提供災備恢復或日常測試需要的辦公區域。媒體發布區是用于同新聞機構和外部人員交流的區域,該區域應設置在遠離限制區域和應急指揮中心的位置,并應確保只有被邀請的媒體或外部人員才能進入。休息室應設置衛生間,更衣室、淋浴等設施,以滿足災備人員短期生活要求。儲存室用于短期生活用品的儲存。醫療室可為災備人員提供緊急醫療援助。

    專用區域是提供給用戶在恢復期間使用及放置設備的場所。集合區域是集合所有災難恢復人員并下達命令的場所,集合區域可以是一個開放的空間、大廳或禮堂,能夠容納所有災難恢復人員,該區域應設置廣播擴音系統。等候區域是災難恢復人員裝卸和檢查相關設備的場所。中間整備區域用以測試電子信息設備。

    4、根據電子信息設備技術的發展、國外相關標準的變化以及節能要求,對數據中心主機房的溫度等參數進行調整。主機房和輔助區內的溫度、露點溫度和相對濕度應滿足電子信息設備的使用要求;無特殊要求時,應按照下表執行。

    

    當機柜或機架采用冷熱通道分離方式布置時,主機房的環境溫度和露點溫度應以冷通道的測量參數為準;當電子信息設備未采用冷熱通道分離方式布置時,主機房的環境溫度和露點溫度應以送風區域的測量參數為準。主機房的環境溫度、相對濕度和露點溫度有推薦值和允許值,按推薦值設計的主機房,對電子信息設備在可靠性、能耗、使用性能、壽命等方面更有利。當電子信息設備對環境溫度和相對濕度可以放寬要求時,主機房環境溫度、相對濕度和露點溫度可采用允許值進行設計。

    5、為增加數據中心備用電源的可靠性,增加后備柴油發電機組性能要求。

    后備柴油發電機組的性能等級不應低于G3級;A級數據中心發電機組應連續和不限時運行,發電機組的輸出功率應滿足數據中心*平均負荷的需要。B級數據中心發電機組的輸出功率可按限時500h運行功率選擇。

    在國家標準GB/T2820.1《往復式內燃機驅動的交流發電機組*部分:用途、定額和性能》中將發電機組的性能分為G1、G2、G3、G4,由于數據中心對發電機組的輸出頻率、電壓和波形有嚴格要求,故要求發電機組的性能等級不應低于G3級。

    發電機組應連續和不限時運行是A級數據中心的基本要求,*平均負荷是指按需要系數法對電子信息設備、空調和制冷設備、照明等容量進行負荷計算得出的數值。確定發電機組的輸出功率還應考慮負載產生諧波對發電機組的影響。

    在國家標準GB/T2820.1《往復式內燃機驅動的交流發電機組*部分:用途、定額和性能》中將發電機組的輸出功率分為四種:持續功率、基本功率、限時運行功率和應急備用功率。綜合考慮B級數據中心的負荷性質、市電的可靠性和投資的經濟性,發電機組輸出功率中的限時運行功率能夠滿足B級數據中心的使用要求。

    6、從安全角度出發,增加備用電源設計要求和接地做法。

    (1)3~10kV備用柴油發電機系統中性點接地方式應根據常用電源接地方式及線路的單相接地電容電流數值確定。當常用電源采用非有效接地系統時,柴油發電機系統中性點接地宜采用不接地系統。當常用電源采用有效接地系統時,柴油發電機系統中性點接地可采用不接地系統,也可采用低電阻接地系統。當柴油發電機系統中性點接地采用不接地系統時,應設置接地故障報警。當多臺柴油發電機組并列運行,且采用低電阻接地系統時,可采用其中一臺機組接地方式。

    我國電力系統常用的接地方式分為兩大類,即中性點有效接地系統和中性點非有效接地系統。非有效接地系統包括中性點不接地、諧振接地(經消弧線圈接地)和諧振-低電阻接地、高電阻接地系統。有效接地系統在電壓6kV~35kV時為低電阻接地系統。3~10kV柴油發電機系統中性點接地方式與線路的單相接地電容電流數值有關。由于數據中心10kV電氣設備及電纜數量有限,其單相接地電容電流一般不超過30A,故柴油發電機系統中性點接地方式選擇不接地系統。當常用電源采用低電阻接地系統,某一回路發生單相接地故障,保護電器動作跳閘不影響數據中心運行時,柴油發電機系統中性點接地方式也可選擇低電阻接地系統。當多臺柴油發電機組并列運行,接地方式采用其中一臺機組接地時,應核算接地電阻的通流容量。

    (2)1kV及以下備用柴油發電機系統中性點接地方式宜與低壓配電系統接地方式一致。多臺柴油發電機組并列運行,且低壓配電系統中性點直接接地時,多臺機組的中性點可經電抗器接地,也可采用其中一臺機組接地方式。當多臺柴油發電機組并列運行時,為減少中性導體中的環流,采用中性點經電抗器接地,或采用其中一臺機組接地方式。

    五、結束語

    隨著新一代信息技術迅猛發展,以寬帶、無線互聯網、云計算等為代表的“新經濟基礎設施”將成為投資的重要領域;信息消費、電子商務、電子金融方興未艾;電子醫療、移動能源、線上家裝蓄勢待發;“互聯網+”將帶來行業變革,潛力巨大。這一切的一切都是以數據中心為基礎,通過產業鏈實現各行業的快速發展?!稊祿行脑O計規范》作為數據中心建設標準,將為數據中心的技術先進、節能環保、安全可靠的保駕護航。

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