浅谈数据中心电源的基本要求-建筑电气2009.11

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浅 谈 数 据 中 心 电 源 的 基 本 要 求
王 晔 涂 强 曹承属 (华东建筑设计研究院有限公司，上海市 200002)
Discussion about Basic Requirements for the Power Supply for Data Centers
Wang Ye Tu Qiang Cao Chengshu(East China Architectural Design&Research Institute Co．，Ltd．，
Shanghai 200002，China)
Abstract Racks with high power density are 大．许多公 司意识到需要对 IT资源进行集中的管理
growing continuously with the growing of data centers， 和运作：特别是90年代 ，服务器在计算机房出现，
thus resulting in a new challenge to the power supply and
更是催生了新型数据中心的分级设计 ．在 ．eom经济
cooling system．The classification of data centers and
的泡沫中．数据中心迎来 了繁荣 随着服务器等设备
power supply requirements by Telecommunications
的不断发展．数据中心也在不断发展。在我国数据中
Infrastructure Standard for Data Centers(ANSI／TIA一
心起步较晚，具有很大的发展空间。
942—2005)：the electricity load and the distribution
system reliability of data centers are analyzed； the
2 数据中心的分级及对电源的要求
recommended scheme for distribution system of each
levels of data centers are presented． 根 据 《数 据 中 心 电 信 基 础 设 施 标 准 》
Key words Data center Rack Power
(Telecommunications[nfrastructure Standard for Data
density Power supply requirement
Centers，ANSI／TIA一942—2005)及 Uptime Institute
的资料，数据中心可分为4级，分别为 l级、2级、
摘 要 数据中心在不断发展．高功率密度的机 3级 、4级 ．各个级别根据重要性对 电源有不同的要
架也在不断发展．这对电源供给、冷却 系统等提 出了 求．见下表
新的挑战 介绍 了 《数据 中心 电信基础设施标准》 需要说明的是 ．随着刀片式服务器 的使用 ．数
(ANSI／TIA一942—2005)对数据中心分级及对 电源 据机房 的功率密度在不 断提高 ．极端 的已经达 到
的要求：分析了数据中心的用电负荷，配电系统的可 20kW／机架 高功率密度的数据机房要求高比率的
靠性：对各级数据中心配电系统提出了推荐性方案 后台支持空间 (3 kW／机架最低 1：1；6 kW ／机架最
关键词 数据中心 机架 功率密度 电源要求 低 2：1：9 kW／机架最低 3：1)。
3 数据中心用电负荷的分析和计算
1 数据中心的定义及发展
数据中心基础设施的用电设备主要可以分为：IT
关于数据中心的定义。有很多的说法 ．从普遍认 信息技术设备用电、制冷系统用电、照明用电、配电
同的说法来看．数据中心是一个集中安置计算机系统 系统用电等
和相关组成部分．如通信和存储设备的空间 通常它 传统数据中心和采用高效冷却系统的数据中心用
有冗余的或备用的电源．冗余的数据通信连接．还有 电负荷比例见图 1、图2。
环境控制 (空调等)和可靠的安防设施。 由图 2可以看出．IT设备用 电在现代新型数据
简单的数据中心起源于2O世纪 60年代 ．随着大 中心中占到大约一半以上．但其用电量的估算一直
型计算机的出现而发展起来 大型计算机难于操作和 比较困难．使用的方式有很多种 ．功率密度是一个经
维护．对环境的要求也比较高．需要设置专门的机房 常涉及到的参数。对同一种类型、规模的数据中心，
来安装这些设备．于是出现了数据中心的雏形：到了 得到的数据可能会相差很多 ．这是由于大家采用的计
80年代 ．微型计算机产业蓬勃发展．信息业务不断壮 算方式有所不同
浅谈数据中心电源的基本要求 (王哔 涂 曹承属建 筑电乞。
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2口口9年第1 1期l ELEC Rle 警
数据中心分级及电源要求 设备制造商会采用
Tab． Classification of data center and requirements of power supply
IT设备总用电量和IT设
项? 目艇 、i 、羹i鼹 ＼誊 i_ 囊 级 2级。 ．：|¨级 备的占地面积 f仅指机
架放置所 占面积．不包
市电进线 1路 1路 2路 2路 (600V及以上，
(600V及以上 ) 来自不同变电站 括通道等面积)比值来
配电路径数 1 1 1个主供电． 2个主供电同时供电 计算．这个功率密度值
1个备用供电
一 般偏大 ：IT技术人员
系统允许
同时维护 否 否 是 是
往往采用 IT设备总用电
计算机和电信 单路电源． 单路电源． 双路电源． 双路电源． 量和 IT设备的所 占总空
设备的电源 承担100％负载 承担 100％负载 每路都能承担 每路都能承担
间面积比值来计算．这
100％负载 100％ 负载
是最常使用的方式 ．平
所有电气设备
贴有第三方实 是 是 是 是 均每个机架占用 2．6m2,
验室认证标志
对决定制冷和供配电需
电气或机械设备配 电气或机械设备配 电气或机械设备配电 电气或机械设备配电系
求比较有效：建筑师喜
单点故障 电系统的一个或多 电系统的一个或多 系统没有单点故障 统没有单点故障
个单点故障 个单点故障
欢按照 IT设备 总用 电
带旁路维修功能的 带旁路维修功能 带旁路维修功能的自 带旁路维修功能的自动 量和总的数据中心所 占
重要负载的 自 动 转 换 开 关 的自动转换开关 动转换开关 (ATS)
(ATS) 转换开关 (ATS)，当市 面积 (包括 IT设备 、
系统转换 当市电断 (ATS)，当市电断 当市电断电时 ，
电时 ， 切换 电断电时．切换至柴油
． 切换至柴油 电时．切换至柴 至柴油发电机 ． 发电机 配电房、制冷房等所有
发电机 油发电机
空 间 面积 )比值 来 设
固定的框架断路器或
固定 的塑壳 断路器 ． 插拔式框架断路器或插 计 ．这种方法在早期规
机械联锁：任何配电 拔式塑壳断路器．机械
现场开关装置 无 无 系统的开关维护时能 联锁 ：任何配电系统的 划时常被采用 ：第四种
够旁路 ．不影响重要 开关维护时能够旁路 ．
负荷 不影响重要负荷 是采用所有设备用电量
(包括 IT设备用电量、
根据 UPS安装
制冷用电量 、照明用电
容量正确配置 是 是 是 是
发电机容量 量等)和总的数据 中心
所 占面积比值来考虑。
柴油发电机 8h
油量 (如果UPS有8min 24 h 72 h 96 h 上述 四种不 同的考
(满负荷) 备用时间．柴油发
电机没有要求 ) 虑角度 ．得到的数据最

在《建筑电气》2009年11月刊中有一篇文章探讨了"浅谈数据中心电源的基本要求"。随着信息技术的飞速发展和大数据时代的到来，数据中心作为信息处理与存储的核心设施，其电力供应系统的可靠性、效率及安全性显得尤为重要。 文章内容大致包括以下几个方面： 1. **高可用性**：数据中心电源系统需要满足99.99%的运行时间（N+1冗余配置），确保在出现故障时能够快速切换到备用电源，以保证不间断供电，保障关键业务的连续性和数据的安全性。 2. **高效能**：考虑到数据中心的巨大能耗，文章强调了采用高效率的UPS不间断电源（Uninterruptible Power Supply）以及优化的配电系统设计，如PDU（Power Distribution Unit）的功率因数校正，以降低电能损耗并符合绿色节能标准。 3. **灵活性与扩展性**：随着业务需求的增长，数据中心电源应具备良好的可扩展性，便于增加或调整电力容量，以适应未来负载的变化。 4. **智能监控与管理**：文章还介绍了现代数据中心对电源管理系统的要求，即具备实时监测、远程控制和故障预警等功能，以便及时发现和处理潜在问题，确保整体系统的稳定运行。 5. **消防安全**：强调了数据中心电源系统在火灾发生时的应急措施，如配置消防电源和烟雾感应触发的电源切断装置等，以保护人员生命安全和数据中心资产。 总之，《浅谈数据中心电源的基本要求》一文详细阐述了在建筑设计与运维过程中，为满足数据中心对电力质量、效能、可靠性和安全性等方面的具体需求，应当遵循的相关技术和规范。