第6章 數據中心基礎設施規劃

如何規劃數據中心容量一直是困擾數據中心管理者和從業者的一個重大問題。當數據中心的建設意向提出之后，數據中心的建設容量到底該多大？到底該按照哪些因素去規劃數據中心的容量？立項的數據中心到底該按照那種方式去建設？如何使將要建設的數據中心能夠面臨以后10年的業務成長？如何使數據中心保持可靠性、經濟性和節能環保的有機統一？對以上諸多問題，都必須在數據中心規劃過程中予以解答。

6.1 新一代數據中心容量規劃制約模型

新一代數據中心容量規劃制約主要集中在IT規劃、供電、制冷與空間四個方面。

6.1.1 IT規劃

IT規劃是以整體發展目標和戰略以及各部門的目標與功能為基礎，結合所屬行業信息化的實踐結果和信息技術的發展趨勢，提出信息化的遠景、目標和戰略，制定信息化的系統架構、確定信息系統各部分的邏輯關系，以及信息系統的架構設計、選型和實施策略，通過對信息化目標和內容進行整體規劃，以全面、系統地指導企業信息化的進程和信息技術的應用。

IT規劃是信息化建設的基本綱領和總體指向，核心內容是要從組織目標和信息化戰略中抽取信息需求和功能需求，形成組織總體的信息化框架和系統整體模型。通過信息化，使信息技術手段應用到組織的生產、運營和管理中，利用信息技術來改造和提升組織的綜合能力。

由IT規劃而產生的組織信息資源規劃，將明確組織在（近期與遠期）一定時期內，對IT系統的整體需求計劃，包括為實現信息化目標所需確定的IT系統定位、IT系統規模、IT系統架構、IT系統配置。其中，IT系統定位決定了數據中心的建設等級，IT系統規模決定了數據中心的建筑空間，IT系統架構決定了數據中心的信息路由，IT系統配置決定了數據中心的場地布局等。由此可見，IT規劃是企業數據中心建設的前提與依據。

IT規劃過程中，問題主要集中在以下兩個方面。

1）數據中心業主往往沒有辦法對業務的發展做出清晰的預測。無論是電信、金融行業還是政府，企業級數據中心的業務發展呈現出快速卻又不規則的發展模式。增長率在一段時間內會非常高，但在另一段時間內又有可能停滯，基本上很難直接呈現出一種相對穩態的發展趨勢。這種業務的大起大落往往對數據中心的規劃者造成相當大的困擾。

2）邊界限制因素越來越多。數據中心規模越來越大，對數據中心的選址、區域劃分、土建、承重、裝飾裝修、供電、制冷、強電、弱電、綜合布線、照明、防雷接地、消防、監控與門禁等各個不同的維度提出了新的建設要求。

在諸多邊界條件中，數據中心最重要的三個制約條件是：供電、制冷、占地面積（空間制約）。這三個關鍵的因素對于數據中心容量規劃的影響既相對獨立，又相互滲透，互為表里。

數據中心容量三維限制模型如圖6-1所示。

6.1.2 供電

供電容量等是目前數據中心容量規劃中最重要的邊際條件。在實際工程建設過程中，以實際供電容量確定數據中心容量的案例不在少數。

供電的制約在工程實踐中往往會有下列兩種情況。

（1）對于現成的大樓，大樓基礎供配電提供給數據機房的電能往往是受限的。

（2）對于專門應用于數據中心的建筑，其容量往往受制于中壓市電的容量。

不同電壓等級線路由于受制于線路的種類和供電的距離，其送電的能力也各不相同，如表6-1所示。

因此，對于數據中心在市電需求與規劃上有如下建議。

（1）核定用電需求，一般采用10kV供電電壓。

（2）當數據中心中期、終期規劃用電負荷較大時，宜在建設初期選擇35kV及以上供電電壓，以免供電容量不足成為數據中心發展的制約瓶頸。

（3）采用35kV及以上供電電壓時，可視數據中心建筑形式決定變電方式。單幢建筑宜采用35/0.4kV直降方式。園區式多幢建筑宜采用35/10kV、10/0.4kV二級降壓方式。

（4）高可靠性機房要求：應從兩個獨立的電網變電所的專用輸出回路上分別引入一路市電電源，以專線方式沿不同的敷設路由引接至數據中心。每一路市電電源的供電容量應能滿足全部負荷或全部一、二級負荷的需求，包括機房設備、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備等。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，正常時應并列運行。

（5）較高可靠性機房要求：可從兩個獨立的電網變電所或從一個電網變電所的兩段獨立的供電母線上分別引入一路市電電源，以專線方式引接至數據中心。每一路市電電源的供電容量應能滿足全部一、二級負荷的需求，包括機房設備、機房空調、機房照明、蓄電池充電及建筑設備中的一、二級負荷。兩路市電電源的供電容量應為全冗余，正常時應并列運行。

（6）一般可靠性要求機房宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩市電電源時，宜為冗余關系，也可作為供電容量擴展關系。

6.1.3 制冷

數據中心各設備的散熱特性復雜，功率密度也越來越大，如圖6-2所示。

因此，制冷對于數據中心的限制主要體現在以下方面。

（1）設計的制冷系統能夠滿足不同設備在不同階段的制冷要求，從而使數據中心初期規劃的電資源和空間資源能夠得到充分的合理使用。

（2）需要針對不同的功率密度（熱密度）做出不同的制冷方案規劃，如圖6-3所示。

由于數據中心制冷系統的建設是一個系統工程，所以除了機房空調主機之外，還會與建筑結構產生廣泛的聯系。

（1）機房樓層的凈空高會直接影響送風方式的選擇。能否采用靜電地板，靜電地板的高度是否影響上走線橋架的布置及照明的分布？數據中心凈空高必須考慮如下因素：靜電地板高度（或者上送風風道高度）、機柜高度、兩層上走線橋架高度、照明高度、天花上回風高度等。實際經驗表明，新一代數據中心機房凈空高一般大于等于4.5m為宜。

（2）室內機、室外機的距離會直接影響冷卻方式的選擇。一般來講，當室外機高于室內機時，建議最大垂直距離為25m；當室外機低于室內機時，建議最大垂直距離為5m。建議管道總長不超過60m，超過上述限制，就不再推薦采用風冷的機組。

（3）房間的建筑形狀也直接關系到機房的氣流組織。機房空調的送風距離一般是15m。如果超過這個距離，就建議采用對吹的方式。因此，對數據中心房間做區域分割時，一般會建議單個子機房的距離不超過30m。

（4）制冷系統的管道對于建筑物的空間也有一定的開銷。

（5）制冷主機的體積一般較大，對建筑的空間也有一定的要求。

數據中心對能量的需求最終體現在對電能的需求上。據統計，空調系統是數據中心機房的能耗的第二大戶，僅次于IT設備的能耗。因此，合理地設計制冷系統能夠確保在滿足數據中心制冷需求的基礎上盡量減少對于電能的需求。

6.1.4 空間制約

數據中心的面積始終是數據中心建設者、管理者最為關注的因素之一。數據中心占用的土地是一個不可再生的資源，始終是困擾IT經理人的一個重要的問題。在當前流行的主流IT技術（刀片式服務器、虛擬化等）的背后都有“減少占地面積”的因素。

數據中心對于選址有著嚴苛的要求，取得合適的地點建設合適規模的數據中心需要付出越來越昂貴的代價。數據中心空間的制約主要體現在兩個方面：初始空間和擴容空間。

據IDC 2008年報道，在新一代數據中心所面臨的挑戰排序中將數據中心空間制約排在第三位。

目前，國內新一代數據中心在500m2以上的機房達35%，而且這趨勢依然在增強之中。

中國下一代數據中心樣本規模分布如圖6-4所示。