數據中心國標B級與Uptime Tier III等級的級別對比-孫長青

孫長青,註冊暖通工程師,高級工程師,規劃設計部總工程師,IDC單位設計總監等,有多年從事數據中心規劃設計、諮詢顧問、甲方自建設計部等全過程的實戰經驗,對數據中心有一定的瞭解,同時,做過10多個數據中心的Uptime設計認證工作,對國標GB50174及Uptime理論多有感觸,對數據中心能評指標、IT負載率、數據中心蓄冷系統等有些瞭解,對數據中心如何降低PUE也略有經歷。經過總結多年來的實戰心得,方有此文,以便大家更加了解數據中心等級的核心理念,同時對國情和國際理論間存在的差異有所認識。
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在上篇《國標A級與Uptime TierIV等級的級別對比》中,針對國標A級和Uptime Tier IV各個角度進行了對比,由上篇可知,《數據中心設計規範》(GB50174-2017)A級機房的基本要求是容錯,Uptime Tier IV等級機房的基本要求也是容錯。它們之間有很大差距,上文通過多個角度進行了對比分析。

當然,上篇文章中的A級和UptimeTier IV是各自標準中的最高等級,並不是所有的數據中心都會選擇最高標準去執行,因爲級別越高,可靠性保障的要求越高,造價就會越高,在不需要最高安全等級的情況下,拔高標準去做最高等級的數據中心,往往會付出不必要的代價。

各標準中還有其他等級,也是數據中心建設過程中經常被選取的標準,比如國標B級和Uptime Tier III,這兩個級別有些相似之處,又不完全相同,國標B級的核心詞彙是冗餘基礎上的設備容錯,而定義中又有冗餘設備故障而系統不中斷的要求,Uptime Tier III的核心詞彙是在線維護,而Uptime Tier II的核心詞彙是冗餘組件/單路徑,可見,國標B級的等級要求介於Uptime Tier III和Uptime Tier II之間。剩餘的其他等級,比如國標C級、TierI、Tier II等級,在一般規模以上的數據中心中都不常用,基本沒有新建數據中心會參選這幾種標準去建造。

那麼,對於國標B級和Uptime Tier III的異同,在此也需要了解一下,更好的爲數據中心級別的選定做爲理論基礎。

1、《數據中心設計規範》中對B級的規定如下:

3.2.4 B級數據中心的基礎設施應按冗餘要求配置,在電子信息系統運行期間,基礎設施在冗餘能力範圍內,不應因設備故障而導致電子信息系統運行中斷。(備註:冗餘設備檢修或故障不會導致系統中斷)

選址:6.1.7 新建A級數據中心的抗震設防類別不應低於乙類,B級和C級數據中心的抗震設防類別不應低於丙類。B級機房對選址過程中與危險點的距離也有要求。

暖通:機房專用空調 N+1冗餘。冷凍水供水管網——只需要單一路徑。

電氣:不間斷電源N+1配置。柴油發電機作爲後備電源時,不間斷電源最少備用時間7min。

8.1.13 B級數據中心宜由雙重電源供電,當只有一路電源時,應設置柴油發電機組作爲備用電源。

柴發:8.1.14 後備柴油發電機組的性能等級不應低於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最大平均負荷的需要。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。

規範附錄A:當供電電源只有一路時需設置後備柴油發電機系統。

8.1.15柴油發電機應設置現場儲油裝置,儲存柴油的供應時間應按本規範附錄A的要求執行。當外部供油時間有保障時,儲存柴油的供應時間宜大於外部供油時間。柴油在儲存期間內,應對柴油品質進行檢測,當柴油品質不能滿足使用要求時,應對柴油進行更換和補充。

消防:13.1.3 B級和C級數據中心的主機房宜設置氣體滅火系統,也可設置細水霧滅火系統或自動噴水滅火系統。

2、Uptime Tier III的基本要求:

a) 一個可同時維護的數據中心擁有冗餘容量組件,以及多個獨立分配路徑來爲關鍵系統提供服務。對於電力中樞和機械分配路徑,只需要一條分配路徑來隨時爲關鍵環境服務。

電力中樞是指從現場發電系統(例如,引擎式發電機、燃料電池)的輸出到 IT 不間斷電源 (UPS) 的 輸入的電力分配路徑以及爲關鍵機械設備服務的電力分配路徑。機械分配路徑是指將熱量從關鍵空間移除到室外環境的分配路徑。例如,冷凍水管路、冷卻水管路、製冷劑管路等等。

b) 所有 IT 設備都具有雙電源且正確安裝,與現場架構的拓撲相匹配。如不滿足該要求則須使用轉換 裝置如小型機架式轉換開關。

c) 支持‘N’容量的 12 小時現場燃料儲存。

Uptime Tier III 的結果實效測試:

a) 所有單一容量組件和分配路徑的元件都可以有計劃地從系統中移除,而且不會對任何關鍵環境造成影響。

b) 以任何理由將冗餘組件和分配路徑從系統中移除時,應有足夠的永久安裝容量來滿足現場需求。

看定義,《數據中心設計規範》B級機房的核心詞彙與Uptime Tier III機房的核心詞彙不太一樣,Uptime Tier III是在線維護,《數據中心設計規範》B級要求的是冗餘基礎上的設備容錯。而對其各自等級的具體細節要求,是有所不同的。

3、多個角度進行對比分析

3.1 關於基本要求

《數據中心設計規範》中,B級數據中心的基礎設施應按冗餘要求配置,在電子信息系統運行期間,基礎設施在冗餘能力範圍內,不應因設備故障而導致電子信息系統運行中斷。

B級機房系統對冗餘的要求爲設備冗餘及冗餘設備的容錯。分配路徑方面,對暖通管網系統只要求單一管路,但是對電源系統要求雙重電源供電。

Uptime Tier III中,同時維護的數據中心擁有冗餘容量組件,以及多個獨立分配路徑來爲關鍵系統提供服務。對於電力中樞和機械分配路徑,只需要一條分配路徑來隨時爲關鍵環境服務。

Uptime TierIII要求一條分配路徑處於活躍狀態,其他路徑可處於冷備狀態。其配置需要滿足關鍵設施的在線維護。

兩者之間存在一定的差異,按B級的要求,所有冗餘設備平時應處於熱備狀態,對供電電源要求雙重電源供電,而對冷凍水路徑方面則沒有冗餘要求。而按Uptime TierIII要求,則冗餘設備及分配路徑平時均可處於冷備狀態,檢修時能有備份替代滿足運行即可,而對供電電源及冷凍水分配路徑均需要有冗餘。

3.2 關於不間斷電源

《數據中心設計規範》對UPS(不間斷電源)要求,N+1配置即可實現機房的B級配置。Uptime Tier III 中UPS(不間斷電源),也是要求UPS滿足在線維護的要求,一般也需要N+1的UPS配置。

在國標B級和Uptime Tier III中,採用一路(N+1配置UPS)不間斷電源和一路市電的配電方式均可滿足要求。

3.3 關於柴發

《數據中心設計規範》B級數據中心發電機組並不是必選項,有兩路市電電源即可不用柴發。當供電電源只有一路時,需設置後備柴油發電機系統。另外,對柴發的運行時間要求沒那麼嚴格,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。

Uptime Tier III 要求柴發要能連續運行,也就是功率級引擎式發電機能夠在不限小時數內以額定千瓦運行。

所以,B級機房按照主用功率來選取的柴發機組,滿足數據中心B級機房要求的,但是主用功率無法滿足數據中心Uptime TierIII的要求。

再看柴發的柴油儲備,都明確要求儲油時間爲12小時,唯一的區別是,國標有額外的補充措施:當外部供油時間有保障時,儲存柴油的供應時間宜大於外部供油時間。這也就意味着外部供油的時效性將決定儲油時間,如果在柴油供油便利地區,園區儲油時間可縮短;如果在柴油供油困難地區,園區儲油時間將不得不延長。

3.4 關於消防

《數據中心設計規範》B級機房對消防提出了明確的要求。

Uptime TierIII對消防沒有做任何要求。也就是Uptime對消防系統不做考察。

總結

通過以上對比分析大家可以看到,由於國情、關注點、出發理念的不同,《數據中心設計規範》的B級與Uptime體系的級別TierIII,具體到各個細節點的時候,還是有較大的差距。至於大家覺得哪個更好,還是需要根據現實的自身情況進行比較確定,具體實施的時候,是要嚴格遵守國標B級,還是嚴格遵守Uptime TierIII,或者兼容幷蓄兩者的優點,需要再考慮經濟性、可靠性、市場需求等,做出最適合自己的選擇。

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