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數據中心環境參量(溫度、濕度、潔凈度、噪聲、靜電)要求

數據中心的環境參量要求直接決定數據中心的制冷與供電等系統建設的總體目標。


1. 溫度、濕度、潔凈度等要求

     各個數據中心的標準與規范都要求機房保持恒溫、恒濕并對潔凈度有較高的要求,來保證機房內的設備良好運行。


 

▲圖1 總長度(La+Lb)大于15m時成行排列機柜場景

▼表1 總長度(La+Lb)大于15m時成行排列機柜通道要求


    在《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)中,對A、B、C三級的機房溫度、濕度也有不同的要求。A級和B級主機房的空氣含塵濃度,在靜態條件下測試,每立方米空氣中大于或等于0.5μm的塵粒數應少于17 600 000粒。具體可見“附錄A各級數據中心技術要求”中的“環境要求”。

    在《計算機場地通用規范》(GB/T 2887—2011)中,對于機房的相關環境參數也有對應的界定,只不過范圍略寬。

    然而,ANSI/TIA 942—2014中對所有分級的數據中心環境參量有如下規定:溫度為18℃~27℃,一般設置在24℃左右,精度控制在±1℃,濕度為40%~55%RH,一般設置在45%RH,精度控制在±5%。

    關于數據中心的溫度和濕度,《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)與原《電子信息系統機房設計規范》(GB50174—2008)是有不同的。

    如表2所示,《電子信息系統機房設計規范》(GB 50174—2008)第5.1.1條是這樣規定的:“主機房和輔助區內的溫度、相對濕度應滿足電子信息設備的使用要求;無特殊要求時,應根據電子信息系統機房的等級,按附錄A的要求執行?!?


表2 《電子信息系統機房設計規范》(GB 50174—2008)中對溫度和濕度的規定


 如表3所示,《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)第5.1.1條是這樣規定的:“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;當電子信息設備尚未確定時,應按本規范附錄A執行。”


表3 《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)中對溫度和濕度的規范

 

    與舊版國標《電子信息系統機房設計規范》(GB 50174—2008)相比,《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)的主要區別如下。

    1. 明確了溫度控制點

主機房內的機柜一般按照冷通道和熱通道布置,因此導致主機房內各點的溫度不同,冷通道、熱通道、送風和回風溫度都不同(見圖8-4),服務器等電子信息設備一般是前進風,后出風,也就是從冷通道或機柜進風區域進風,從熱通道出風。原《電子信息系統機房設計規范》及ANSI/TIA 942—2014雖然對主機房有溫、濕度規定,但沒有說明是什么地方的溫、濕度。《數據中心設計規范》明確規定主機房的溫、濕度是冷通道或機柜進風區域的溫度、相對濕度和露點溫度。


     2. 溫濕度數值有變化

溫度從一個控制值(23℃±1℃)變為一個范圍值(18℃~27℃),濕度從相對濕度(40%~55%)變為露點溫度(5.5℃~15℃),同時要滿足上限相對濕度不大于60%的要求。


     3. 《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)對溫、濕度有關規定的變化背景

a. 隨著電子技術的發展,服務器、交換機、存儲設備等電子信息設備對進風區環境溫度的要求已放寬,18℃~27℃是目前國際上對服務器等設備進風溫度最普遍適用性的要求,設計時可根據具體設備要求確定設備進風區域的環境溫度。


b. 美國采暖制冷與空調工程師學會(ASHRAE)是數據中心環境要求領域最有影響力的組織,其制定和頒布的指南被全球業界廣泛認可和執行。2004—2011年,ASHRAE發布了3版《數據中心環境熱力指南》,將服務器運行的環境溫度(進風溫度)從20℃~25℃放寬到18℃~27℃,這一舉措得到了包括中國在內的大多數國家電子信息設備制造商的認可和支持?,F階段數據中心產品制造商提供的設備都能滿足18℃~27℃這一數值,且大多數設備生產廠商的產品對環境的適應溫度超出了18℃~27℃這一范圍值。國內外部分廠商生產的電子信息設備運行條件匯總如表4所示。





▲圖2 冷熱通道內的溫度分布

▼表4 國內外部分廠商生產的電子信息設備運行條件匯


c. 將環境溫度定為18℃~27℃有利于節能。我國各行各業對信息化的需求帶動了數據中心的建設,從用戶類型可將數據中心分為金融、政府、科研、企業、互聯網、運營商等,將數據中心環境溫度確定為18℃~27℃這樣一個范圍,有利于各行各業根據自身情況選擇數據中心溫度值,達到數據中心整體節能的目的。另外,中國地域遼闊,各地氣候條件差別很大,將環境溫度定為18℃~27℃也有利于節能。


d. 采用露點溫度代替相對濕度,使測量更準確。眾所周知,露點溫度和相對濕度都是表示空氣含水量的方法,當空氣中的含水量不變時,露點溫度是一個固定值,而相對濕度是隨著溫度的變化而變化的(見表8-8),故《數據中心設計規范》采用了露點溫度表示空氣中的含水量。數據中心要求控制空氣中的含水量,其目的是控制靜電和腐蝕??諝庵械暮吭降停o電現象越嚴重,電子信息設備的故障率越高,因此,從控制靜電角度考慮,空氣中的含水量越高,靜電越容易控制。而腐蝕現象恰恰相反,空氣中的含水量越高,空氣中的各種鹽類和硫化物越容易溶解,從而造成電子設備電路板產生腐蝕,因此,從控制腐蝕角度考慮,空氣中的含水量越低,腐蝕越容易控制。為了平衡這兩個矛盾,世界各國數據中心行業經過多年的實踐總結和積累,提出了主機房露點溫度在5.5℃~15℃是最合適的。

主機房環境溫度(冷通道或機柜進風區域的溫度)、濕球溫度、露點溫度和相對濕度的對應關系如表5所示。


表5 主機房環境溫度、濕球溫度、露點溫度和相對濕度的對應關系


2. 電磁場、噪聲、振動及靜電等要求


    《數據中心設計規范》(GB 50174—2017)規定如下。

    5.2.1 總控中心內,在長期固定工作位置測量的噪聲值應小于60dB(A)。

    5.2.2 主機房和輔助區內的無線電騷擾環境場強在80~1 000MHz和1 400~2 000MHz頻段范圍內不應大于130dB(μV/m);工頻磁場場強不應大于30A/m。

    5.2.3 在電子信息設備停機條件下,主機房地板表面垂直及水平向的振動加速度不應大于500mm/s2。

    5.2.4 主機房和輔助區內絕緣體的靜電電壓絕對值不應大于1kV。

    在《計算機場地通用規范》(GB/T 2887—2011)中,對于機房的相關電氣參數也有相近的規定。




摘自《新基建:數據中心規劃與設計》



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