解读GB50174《数据中心设计规范》

解读GB50174《数据中心设计规范》

一、数据中心是一切信息化的基础

李克强总理在政府报告中指出：新兴产业和新兴业态是竞争高地。要实施高端装备、信息网络、集成电路、新能源、新材料、生物医药、航空发动机、燃气轮机等重大项目，把一批新兴产业培育成主导产业。制定“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。

云计算、互联网、物联网、大数据等现代信息技术已成为国民经济的重要支柱。信息化的基础是数据中心，可以说，没有数据中心就没有信息化的发展。

二、规范编制目的

1、电子信息技术平均2.5年发展一代，每一代IT技术的发展都意味着其支持技术的发展，即数据中心环境要求、建筑与结构、空气调节、电气、电磁屏蔽、网络系统与布线、智能化、给水排水、消防等技术的发展，这些技术的发展需要相关技术规范的支持。

2、GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》于2008年发布实施，到2015年《电子信息系统机房设计规范》已运行了7年，意味着电子信息技术已发展了3代，需要规范做相应修改。

3、将《电子信息系统机房设计规范》更名为《数据中心设计规范》的主要目的是适应目前国内数据中心的建设需要以及更好地进行国际交流。

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三、规范编写原则

1、可实施性原则

本规范在执行国家相关法律、法规和规范的基础上，注重设计方法的可操作性和可实施性，为设计人员提供实用的设计方法。

2、先进性原则

《数据中心设计规范》在满足中国数据中心行业发展的前提下，吸取国外有关数据中心设计的优点，结合中国数据中心行业的具体情况，增加补充具有数据中心行业特点的相关条文规定。主要围绕数据中心的可靠性、可用性、安全、节能、环保等方面的进行编写，具有一定的技术先进性和前瞻性。

3、科学性原则

本规范提出的设计原则和方法归纳总结了国内外数据中心行业的经验，是众多行业专家经过多年实践总结出来的，是以现行有效的相关法规、标准、规范为基础，并充分考虑数据中心行业的特点和特殊性。

4、协调性原则

本规范提出的设计原则和方法与相关的国家、行业的法规、标准、规范相协调，同时还考虑了与相关国际标准的衔接、协调。

5、规范化原则

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本规范在编制过程中严格遵守住房和城乡建设部颁发的《工程建设标准编写规定》（建标[2008]182号）的要求，以确保本标准编制的规范化。编写工作阶段分为：准备阶段、征求意见稿、送审稿、报批稿。

6、强制性条文

凡涉及工程建设的质量、安全、卫生、环保、节能和国家需要控制的工程建设标准，并注意与其它国家标准、规范相协调。

四、部分修编内容介绍

1、根据互联网和云计算数据中心技术的发展，对A级数据中心性能要求进行补充。

（1）A级数据中心的基础设施宜按容错系统配置，在电子信息系统运行期间，基础设施应在一次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电子信息系统正常运行。A级数据中心涵盖B级和C级数据中心的性能要求，且比B级和C级数据中心的性能要求更高。意外事故包括操作失误、设备故障、正常电源中断等,一般按照发生一次意外事故做设计，不考虑多个意外事故同时发生。设备维护或检修也只考虑同时维修一个系统的设备，不考虑多系统的设备同时维修。在一次意外事故发生后或单系统设备维护或检修时，基础设施能够满足电子信息设备基本运行需求。

（2）A级数据中心同时满足下列要求时，电子信息设备的供电可采用不间断电源系统和市电电源系统相结合的供电方式。

1）设备或线路维护时，应保证电子信息设备正常运行；

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2）市电直接供电的电源质量应满足电子信息设备正常运行的要求；

3）市电接入处的功率因数应符合当地供电部门的要求；

4）柴油发电机系统应能够承受容性负载的影响；

5）向电网注入的总电流谐波含量不应超过10%。

此条规定的主要目的是在保证可用性的前提下，降低数据中心总体拥有成本（TCO）。电子信息设备属于容性负载，柴油发电机系统应能够承担容性负载的影响；当电子信息设备产生的电流谐波超过10%时，应进行谐波治理。

（3）当两个或两个以上地处不同区域的数据中心同时建设，互为备份，且数据实时传输、业务满足连续性要求时，数据中心的基础设施宜按容错系统配置，也可按冗余系统配置。这是A级数据中心的一种情况，主要适用于云计算数据中心、互联网数据中心等。当两个或两个以上在同城或异地同时建立的数据中心互为备份，且数据实时传输备份、业务满足连续性要求时，由于数据中心之间已实现容错功能，因此其基础设施可根据实际情况，按容错或冗余系统进行配置。

2、根据近年来数据中心建设情况，对数据中心选址增加了补充条款，数据中心选址应符合下列要求：

1） 电力供给应充足可靠，通信应快速畅通，交通应便捷；

2） 采用水蒸发冷却方式制冷的数据中心，水源应充足。

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3） 自然环境应清洁，环境温度应有利于节约能源；

4） 应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所；

5） 应远离水灾、火灾和自然灾害隐患区域；

6） 应远离强振源和强噪声源；

7） 应避开强电磁场干扰；

8） A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方；

9） 大中型数据中心不宜建在住宅小区和商业区内。

在保证电力供给、通信畅通、交通便捷的前提下，数据中心的建设应选择气候环境温度相对较低的地区，这样有利于降低能耗。

电子信息系统受粉尘、有害气体、振动冲击、电磁场干扰等因素影响时，将导致运算差错、误动作、机械部件磨损、腐蚀、缩短使用寿命等。数据中心位置选择应尽可能远离产生粉尘、有害气体、强振源、强噪声源等场所，避开强电磁场干扰。

水灾隐患区域主要是指江、河、湖、海岸边，A级数据中心的防洪标准应按100年重现期考虑；B级数据中心的防洪标准应按50年重现期考虑。在园区内选址时，数据中心不应设置在园区低洼处。

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从安全角度考虑，A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方，当只能将数据中心建在停车库的正上方时，应对停车库采取防撞防爆措施。

空调系统的冷却塔或室外机组工作时噪声较大，若数据中心位于居民小区内或距离住宅太近，噪声将对居民生活造成影响。居民小区和商业区内人员密集，不利于数据中心的安全运行。

3、根据国内外对灾难备份数据中心的需求，增加灾备数据中心相关条款。

灾备数据中心的组成应根据安全需求、使用功能和人员类别划分为限制区域、普通区域和专用区域。限制区域宜包括主机房、辅助区和支持区等，普通区域宜包括应急指挥中心、外援工作区、媒体发布区、休息室、储物室、医疗室、停车场等，专用区域包括集合区域、等候区域和中间整备区域等。

限制区域是指根据安全需要，限制不同类别人员进入的场所。人员类别主要分为灾备数据中心工作人员、用户、设备材料供应商、参观人员。

普通区域是用于灾备恢复和日常训练、办公的场所。应急指挥中心对灾备数据中心进行集中监控和运营管理，当灾难发生时，灾备恢复人员从该中心发出灾备恢复指令、协调各种资源、联络客户和执行灾备恢复流程。应急指挥中心应设置专线电话、获取外部信息的设备及专用会议室。外援工作区是为用户和设备通信供应商提供灾备恢复或日常测试需要的办公区域。媒体发布区是用于同新闻机构和外部人员交流的区域，该区域应设置在远离限制区域和应急指挥中心的位置，并应确保只有被邀请的媒体或外部人员才能进入。休息室应设置卫生间，更衣室、淋浴等设施，以满足灾备人员短期生活要求。储存室用于短期生活用品的储存。医疗室可为灾备人员提供紧急医疗援助。

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专用区域是提供给用户在恢复期间使用及放置设备的场所。集合区域是集合所有灾难恢复人员并下达命令的场所，集合区域可以是一个开放的空间、大厅或礼堂，能够容纳所有灾难恢复人员，该区域应设置广播扩音系统。等候区域是灾难恢复人员装卸和检查相关设备的场所。中间整备区域用以测试电子信息设备。

4、根据电子信息设备技术的发展、国外相关标准的变化以及节能要求，对数据中心主机房的温度等参数进行调整。主机房和辅助区内的温度、露点温度和相对湿度应满足电子信息设备的使用要求；无特殊要求时，应按照下表执行。

当机柜或机架采用冷热通道分离方式布置时，主机房的环境温度和露点温度应以冷通道的测量参数为准；当电子信息设备未采用冷热通道分离方式布置时，主机房的环境温度和露点温度应以送风区域的测量参数为准。主机房的环境温度、相对湿度和露点温度有推荐值和允许值，按推荐值设计的主机房，对电子信息设备在可靠性、能耗、使用性能、寿命等方面更有利。当电子信息设备对环境温度和相对湿度可以放宽要求时，主机房环境温度、相对湿度和露点温度可采用允许值进行设计。

5、为增加数据中心备用电源的可靠性，增加后备柴油发电机组性能要求。

后备柴油发电机组的性能等级不应低于G3级；A级数据中心发电机组应连续和不限时运行，发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。B级数据中心发电机组的输出功率可按限时500h运行功率选择。

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在国家标准GB/T2820.1《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第一部分：用途、定额和性能》中将发电机组的性能分为G1、G2、G3、G4，由于数据中心对发电机组的输出频率、电压和波形有严格要求，故要求发电机组的性能等级不应低于G3级。

发电机组应连续和不限时运行是A级数据中心的基本要求，最大平均负荷是指按需要系数法对电子信息设备、空调和制冷设备、照明等容量进行负荷计算得出的数值。确定发电机组的输出功率还应考虑负载产生谐波对发电机组的影响。

在国家标准GB/T2820.1《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第一部分：用途、定额和性能》中将发电机组的输出功率分为四种：持续功率、基本功率、限时运行功率和应急备用功率。综合考虑B级数据中心的负荷性质、市电的可靠性和投资的经济性，发电机组输出功率中的限时运行功率能够满足B级数据中心的使用要求。

6、从安全角度出发，增加备用电源设计要求和接地做法。

（1） 3～10kV备用柴油发电机系统中性点接地方式应根据常用电源接地方式及线路的单相接地电容电流数值确定。当常用电源采用非有效接地系统时，柴油发电机系统中性点接地宜采用不接地系统。当常用电源采用有效接地系统时，柴油发电机系统中性点接地可采用不接地系统，也可采用低电阻接地系统。当柴油发电机系统中性点接地采用不接地系统时，应设置接地故障报警。当多台柴油发电机组并列运行，且采用低电阻接地系统时，可采用其中一台机组接地方式。

我国电力系统常用的接地方式分为两大类，即中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统。非有效接地系统包括中性点不接地、谐振接地（经消弧线圈接地）和谐振-低电阻接地、高电阻接地系统。有效接地系统在电压6kV～35kV时为低电阻接地系统。3～10kV

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柴油发电机系统中性点接地方式与线路的单相接地电容电流数值有关。由于数据中心10kV电气设备及电缆数量有限，其单相接地电容电流一般不超过30A，故柴油发电机系统中性点接地方式选择不接地系统。当常用电源采用低电阻接地系统，某一回路发生单相接地故障，保护电器动作跳闸不影响数据中心运行时，柴油发电机系统中性点接地方式也可选择低电阻接地系统。当多台柴油发电机组并列运行，接地方式采用其中一台机组接地时，应核算接地电阻的通流容量。

（2） 1kV及以下备用柴油发电机系统中性点接地方式宜与低压配电系统接地方式一致。多台柴油发电机组并列运行，且低压配电系统中性点直接接地时，多台机组的中性点可经电抗器接地，也可采用其中一台机组接地方式。当多台柴油发电机组并列运行时，为减少中性导体中的环流，采用中性点经电抗器接地，或采用其中一台机组接地方式。

五、结束语

随着新一代信息技术迅猛发展，以宽带、无线互联网、云计算等为代表的“新经济基础设施”将成为投资的重要领域；信息消费、电子商务、电子金融方兴未艾；电子医疗、移动能源、线上家装蓄势待发；“互联网+”将带来行业变革，潜力巨大。这一切的一切都是以数据中心为基础，通过产业链实现各行业的快速发展。《数据中心设计规范》作为数据中心建设标准，将为数据中心的技术先进、节能环保、安全可靠的保驾护航。

5、下一代数据中心的五个演进方向

为了提高功率密度、效率和管理水平，如今的现代数据中心都普遍采用了云计算和虚拟化等新技术。因此，虚拟化和云服务在世界各地都有明显的增长。云计算的增长速率比一般IT技术要高得多。新的IT计算方案采用云计算模式，以及传统IT服务向云服务迁移

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是云服务增长的主要原因。

数据中心存储和处理的的云数据越来越多，云服务用户与日俱增。与之对应是数据中心正在迎来变革时刻，下面是我们对于下一代数据中心的演进预测。

软件定义的数据中心（SDDC）

软件定义的数据中心（SDDC）是数据中心内的逻辑层。安全、存储、网络、甚至数据中心都包含在软件定义的技术（SDX）领域中。这个逻辑层允许控制更多的物理和虚拟资源。

数据中心多层控制

数据中心可以托管许多不同的系统。考虑到这一点，控制层必须非常多元化。这种管理控制台现在集成到API，以方便控制不断扩展的数据中心。新的集成方式允许大数据控制、数据处理，甚至资源分配。围绕OpenStack最新发布的一个具体的例子中，管理员采用云计算模式利用网络组件做出一些非常令人惊奇的事情。例如，与OpenFlow的直接集成，网络组件允许更高水平的多租户用各种软件定义网络技术进栈。

数据中心的操作系统（DCOS）

跨越数据中心需要有跨越控制层。目前，全球数据中心提供商正在部署的数据中心运营管理这些政策、资源、用户、虚拟机，以及更多的控制层。最重要的是，用户能够创建更大规模的主动管理基础设施。

基础设施的不可知论

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未来的数据中心不会关心管理程序、存储层或正在运行的服务器平台。分层管理工具可以智能地集中资源，并提交给工作负载。这种类型的基础设施和数据中心的不可知论将允许管理员更好地扩展和创造更强大的云平台。

数据中心自动化

下一代数据中心将围绕着更好的工作流程编排和自动化服务。资源将被配置和动态配置，用户将负载平衡智能，管理员将能够专注于提高效率和高水平。

总之，数据中心的技术正在迅速发展。API层的集成、优化改进方法，以及整体密度都是影响数据中心理念的新途径。趋势表明，越来越多的用户利用IT消费化更多地进行云计算处理。这意味着数据中心将得到进一步发展。

6、数据中心将向整合化方向发展

数据中心可能是大多数企业IT工作的生命线，但许多企业正在采取措施来控制数据中心的扩张，往往导致付出很高的成本，加大了人力需求和管理的复杂性。

数据中心可能是大多数企业IT工作的生命线，但许多企业正在采取措施来控制数据中心的扩张，往往导致付出很高的成本，加大了人力需求和管理的复杂性。

当然，如今许多数据中心的地板与“洁净室”环境的地板明显不同，电缆桥架和服务器机架的环境也有很大不同。更小体积的服务器和存储设备，以及电源和冷却管理系统的小型化，使企业可以在远程建设和经营规模较小的数据中心。同时，许多企业也都选择了服务供应商经营的协同定位设备。

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但是，对于许多企业来说，高昂的成本和运行多个数据中心的复杂性已经成为一个很大的挑战，很大地推动数据中心的整合。事实上，在技术网站TechTarget的网络IT专业人士说，数据中心整合是他们2015年的首要任务，而在对2015年采购意向的一个调查中，1311名受访者中有40%的受访者表示，他们的组织计划在今年实现数据中心整合。

举个例子来说，美国政府对数据中心整合作出更多的努力，10多家联邦机构加入了联邦数据中心整合计划，计划在2015年底以减少联邦政府的高峰期建设3100多个数据中心的40%。而这个数据中心整合项目的经济目标之一是削减30亿美元的支出。

数据中心的整合既有吸引力又会面临一些问题。例如，根据TechTarget公司采购意向调查，42%的受访者表示2015年计划更新他们的数据中心基础设施。并将其业务迁移到一个更灵活、可扩展和可负担得起的数据中心环境中，包括虚拟化基础设施和广泛采用的云计算。作为他们的数据中心计划的战略组成部分，IT部门继续在云计算进行投资;41%的受访者人表示，他们将加大对云服务;而25%的受访者表示，他们打算建立一个混合云基础架构;最后，22%的人表示，他们希望升级到业界最流行的虚拟化管理程序，即vSphere的最新版本;而另外15%的人表示，他们希望采用融合基础设施解决方案。

融合基础设施拥有巨大的吸引力。IT组织希望他们主要或唯一的数据中心通过整合，可以创造更有弹性、可扩展性和可管理的基础设施。

通过部署超密集和小型化的解决方案，IT部门可以在部署应用程序和工作负载中，实现其更高效率和更高的灵活性。不仅融合解决方案有助于降低资本设备成本，而且还可以降低运营成本，如电力成本、冷却费用、人力成本和物理空间的需求，提供了可观的经济效益。

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同时，通过迁移到一个更加虚拟化的基础设施，并采用多种结构形式的云计算(如公有云、私有云或混合云)，创造一个更加灵活的IT架构。而不必购买、安装和运行更多的物理服务器、存储和网络基础设施，数据中心的数量不断扩大，IT部门可以快速运行虚拟基础架构。

这种能力可以定制老旧数据中心的不同的部署和操作，以鼓励创新，利用IT来提供现代化数据中心的资产运营基本业务。