2.1.1 - Mô hình kiến trúc không gian bên trong TTDL.
Thiết kế bên trong phòng Data Center được thiết kế đáp ứng được tiêu chuẩn TIA 942 - Tiêu chuẩn về xây dựng cho Trung Tâm Dữ Liệu- tạo không gian trong phòng, tối ưu hóa về diện tích sử dụng, thuận tiện trong việc bố trí và vận hành thiết bị và có tính thẩm mỹ cao, đáp ứng được không gian sử dụng hiện tại và tương lai, tuân thủ theo lược đồ sau :
Sơ đồ phòng Trung tâm dữ liệu.
Sơ đồ bố trí phòng Trung tâm dữ liệu.
Các phòng trong Trung tâm dữ liệu được chia thành các khu vực riêng biệt được thiết kế bao gồm :
– Khu vực phòng thiết bị (Server room): Có không gian, diện tích để đặt được ít nhất 12 tủ Rack 19”, các Server, Storage,Network…cũng như có vị trí để đặt tủ phân phối điện, giá đặt thiết bị…..Các cửa ra vào có kích thước hợp lý để vận hành, di chuyển thiết bị. Vị trí đặt thiết bị được tối ưu để được cung cấp khí lạnh tốt nhất, cũng như dễ dàng thuận tiện trong việc thoát khí nóng. Bên cạnh đó, phòng thiết bị được trang bị thống đèn chiếu sáng, Phòng cháy, chữa cháy….
– Khu vực phòng nguồn(Electrical room): Có không gian, diện tích để chứa được đầy đủ các thiết bị hỗ trợ cho hoạt động của TTDL như: UPS, MDB, chống sét……Điều này đem lại không gian tối ưu, thuận tiện trong việc di chuyển, đặt thiết bị, cũng như dễ dàng trong thao tác, xử dụng. Phòng cũng được trang bị đầy đủ các hệ thống khác, như: làm lạnh, chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy…..theo đúng tiêu chuẩn.
– Khu vực quản trị hệ thống (NOC room): Được bố trí rất hợp lý, đem lại không gian, tầm nhìn quan sát, thuận tiện trong việc giám sát, theo dõi Trung Tâm. Việc bố trí diện tích dành cho 02 người dùng quản trị, tích hợp các phần mềm quản trị, thuận tiện theo dõi, vận hành quản lý toàn bộ TTDL.
2.2 - Hệ thống sàn nâng kỹ thuật,cửa ra vào và hệ thống trần giả. 2.2.1 - Hệ thống sàn nâng kỹ thuật.
Mô hình sàn nâng kỹ thuật
Sàn nâng kỹ thuật phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật sau :
1. Độ cao sàn giả (sàn nâng): Khu vực phía dưới sàn giả được sử dụng cho việc cung cấp phân phối khí lạnh. Độ cao của sàn giả so với sàn nhà đạt 400 mm. 2. Loại sàn giả: Tất cả các tấm sàn giả trong Trung tâm dữ liệu là loại bọc tráng
lớp chống tĩnh điện, chịu áp lực cao, không dẫn lửa.
3. Khả năng chịu tải của sàn giả: Các tấm sàn giả là loại khung kim loại có nhồi xi măng bên trong. Các tấm sàn nâng có khả năng chịu tải tập trung: 700- 1000kg/m2, trọng phân tán 3500-4500kg/m2. Tấm có quy cách 600mm x 600mm, với độ dày 30 - 38 mm không co rãn cong vênh, cạnh sắc nét, giúp mặt sàn lắp đặt khít nhau.
4. Hệ thống chân sàn có khả năng nâng cao từ 10 cm đến 50 cm tuỳ theo đặc thù thiết kế của mỗi công trình, chân đế dạng ống thép lồng hoặc ren bulông căn chỉnh.
5. Hệ thống được tiếp đất cấu trúc hỗ trợ sàn nâng kim loại (gióng ngang, đôn) tới hệ thống tiếp địa chống sét.
6. Xử lý nền dưới sàn giả: Cấu trúc phụ dưới sàn giả sẽ được đảm bảo an toàn bởi chất keo sàn giả đặc biệt có tính co giãn nhẹ có khả năng hấp thụ những rung động nhẹ. Một lớp xốp cách ly phenolic (phenolic foam insulation) được phủ một tấm nhôm. Tấm nhôm đảm bảo sàn sạch, chắc chắn và cung cấp tiếp địa tốt cho toàn bộ sàn. Các tấm nhôm được nối với nhau bởi băng nhôm. Ngoài ra khu vực sàn bê tông trong trung tâm dữ liệu cũng được xử lý cách nhiệt để tránh ngưng tụ nước.
Sàn kỹ thuật cung cấp những giải pháp tốt nhất cho hệ thống thông gió, luân chuyển luồng khí lạnh, đặc biệt rất thích hợp trong phương pháp điều hòa thổi sàn. Khí lạnh được thổi ra từ các máy cung cấp khí lạnh(PCU) luân chuyển phía dưới sàn kỹ thuật, qua các tấm sàn lỗ, đi lên trên và cung cấp làm mát cho các thiết bị đặt bên trên sàn.
Ngoài ra, trong quá trình sử dụng, có thể nhấc, di chuyển các tấm sàn kỹ thuật để sửa chữa và lắp đặt hệ thống kỹ thuật bên dưới một cách dễ dàng và thuận tiện mà không ảnh hưởng đến hệ thống thiết bị đang vận hành và làm lại sàn.
Dễ dàng lắp đặt, tháo dỡ thay thế bảo trì, được sản xuất theo tiêu chuẩn hệ thống chất lượng ISO 9001: 1994.
Sơ đồ hệ thống trần giả.
Hệ thống trần giả được làm bằng sợi khoáng đá vôi, bông khoáng đá và các phụ gia liên kết.
Là tấm trần không bắt lửa, chống cháy hút ẩm , cách nhiệt, chịu ẩm và có tính thẩm mỹ cao.
Tạo không gian để đi máng cáp điện, cáp dữ liệu và luân chuyển luồng khí nóng.
2.2.3 - Vách ngăn và vách áp tường.
Vách ngăn tường nội thất thường được làm bằng khung thép ngăn lửa trong vòng 02 giờ, đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng cách nhiệt của hệ thống . Trong báo cáo này tôi đề xuất sử dụng tường ngăn Promatect, đây là sản phẩm đáp ứng được các tiêu chuẩn của Anh BS 476 và của Úc AS 15390 về thiết kế thi công trong xây dựng cũng như tiêu chuẩn an toàn về tấm vật liệu chống cháy. Độ dày của tường ngăn gồm có :
Tấm Promatech-H, mỗi mặt dày 9ly
Dải Promatech-H rộng 50mm, mỗi mặt dày 9 ly
Len khoáng, tỷ trọng thô> 70Kg/m3, dày 50 ly, đặt ở giữa 2 lớp tấm, các tấm được đặt so le với nhau.
Tấm chắn len khoáng
Thanh đứng bằng thép cao 50mm x dày 0,6mm ở khoảng cách 610mm
Thanh U thép bao quanh trần và sàn trần sâu 50mm X 610mm
7.Vít tự ren M4 ở khoảng cách tâm 200mm
Buông neo thép M6 ở khoảng cách tâm 600mm
2.2.4 - Hệ thống vào ra, cửa sổ.
Hệ thống cửa sổ, cửa ra vào cũng phải đáp ứng được những yêu cầu của Trung tâm dữ liệu nhằm đảm bảo an ninh, an toàn cháy nổ cũng như tính thẩm mỹ:
Hệ thống cửa có khả năng chống cháy cao.
Thuận tiện và có vị trí lắp đặt hệ thống an ninh, kiểm soát vào ra. Có khung thép, có khung hoa sắt bảo vệ bên ngoài .
2.3 - Hệ thống điện: UPS, ắc quy, phân phối nguồn cho TTDL.
2.3.1 - Hệ thống UPS – Uninterruptible Power Source. 2.3.1.1 - Những yêu cầu chung.
Hệ thống điện là thành phần quan trọng , là nền tảng trong tất cả các hoạt động bên trong Trung tâm dữ liệu. UPS là một bộ ắcquy có thể cung cấp điện liên tục trong hệ thống máy tính ngay cả trong trường hợp mất điện lưới. Bộ ắcquy này được nạp trong suốt thời gian bật điện và sẽ chuyển sang chế độ phát điện để nuôi máy khi mất điện lưới.
Sơ đồ kết nối hoạt động của hệ thống điện, hệ thống UPS
Hệ thống UPS sẽ được lắp đặt trong phòng đặt hệ thống thiết bị của TTDL vị trí lắp đặt sẽ phụ thuộc vào bố trí phòng với nguồn điện lấy từ tủ cung cấp nguồn cho hệ thống UPS.
Nguồn điện trong phòng máy để cung cấp cho TTDL sẽ được đưa vào hệ thống thông qua tủ cấp nguồn cho hệ thống UPS. Bình thường lưới điện sẽ cung cấp nguồn cho cả hệ thống. Khi điện từ lưới mất, nguồn dự phòng UPS sẽ hoạt động để cung cấp điện để đảm bảo nguồn cung cấp cho các thiết bị được liên tục. Việc phát hiện sự gián đoạn nguồn điện lưới và đảm bảo cung cấp nguồn điện chất lượng liên tục cho hệ thống được các UPS thực hiện một cách tự động.
Từ tủ cấp nguồn UPS, nguồn sẽ được cung cấp cho UPS có công suất 30kVA(N+1). Trong điều kiện bình thường UPS này sẽ cung cấp điện cho các tủ UDB, đồng thời nạp điện cho tủ ắc quy. Khi điện cung cấp cho UPS 30kVA( N+1) bị gián đoạn, nó sẽ lấy nguồn từ ắc quy để cung cấp cho các tủ UDB.
Tủ cấp nguồn UDB sẽ phân phối nguồn tới các Rack, tủ quang, giá đỡ, sau đó phân phối nguồn liên tục cho các thiết bị.
Toàn bộ hệ thống UPS - PDU được kết nối theo chuẩn IP đồng bộ hóa dữ liệu với thiết bị điều khiển và cảnh báo bằng phần mềm chuyên dụng.
Hệ thống được trang bị chống sét cho đường nguồn vào gồm có thiết bị cắt sét và lọc sét
(như hình vẽ).
Trong báo cáo này, tôi đề xuất sử dụng hệ thống UPS GALAXY 5000 của hãng APC- MGE. Đây là hệ thống được thiết kế theo khối module, có sẵn độ dự phòng N+1(chế độ hoạt động online hoàn toàn, 3 module chạy, 1 module dự phòng) được sử dụng trong thiết kế nhằm cung cấp độ mềm dẻo và thích nghi linh động cho hệ thống. Việc mở rộng trong tương lai hoàn toàn dễ dàng bằng cách tăng số module cho các thiết bị (N+1) và nối song song với các module hệ thống (N+1),N có thể lên tới 6.
Hệ thống UPS GALAXY 5000 được mắc song song với nhau, cung cấp 02 nguồn ra cho thiết bị( Redundant), đảm bảo hệ thống hoạt động đủ tải, đủ công suất, và tránh được hiện tượng UPS làm việc quá tải, quá áp.
Thời gian lưu điện của hệ thống là 30 phút, với 100% tải cho các thiết bị IT, điều này cung cấp thừa thời gian cho máy phát điện khởi động cũng như khi có yêu cầu tắt an toàn (graceful shutdown) các máy chủ. Không cần thiết phải thiết kế thời gian lưu điện lâu hơn bởi vì nếu các máy phát điện không hoạt động, các máy chủ sẽ tự động tắt do nhiệt độ cao vì không được làm mát bởi hệ thống máy điều hòa chính xác vì hệ thống điều hòa sẽ không dùng điện qua UPS mà sử dụng điện lưới trực tiếp.
Hình minh họa UPS Galaxy 5000 20kVA
Có thể mở rộng và nâng cấp tới 120kVA N+1, 400V dòng sản phẩm Galaxy 5000 của APC-MGE đáp ứng nhu cầu cho các ứng dụng kinh doanh quan trọng
Thiết bị lưu điện UPS Galaxy 5000 là thiết bị lưu điện bảo vệ nguồn ba giai đoạn rất lý tưởng cho các trung tâm dữ liệu trung bình và lớn, các kho bán lẻ lớn, các văn phòng vùng và những nơi có các yêu cầu nặng về điện năng.
Galaxy 5000 bao gồm hai đầu vào chính, tự động và duy trì cấp điện thay thế, và thời gian hoạt động mở rộng với các pin thay thế nóng để tăng cường tính sẵn sàng. Phiên bản tủ rack được tối đa hoá giá trị không gian sàn bằng việc hợp nhất UPS, phân phối điện, và pin phụ thành các module.
Galaxy 5000 đạt được chi phí đầu tư thấp thông qua hiệu suất tốt nhất và giảm thiểu tỉ lệ hạ tầng điện – dây điện, máy biến thế và máy phát điện nhờ có tính năng được module hóa, cung cấp khả năng dự phòng cho các thiết bị, mở rộng công suất, bảo vệ nguồn, tăng thời gian backup…..
Với loại UPS Galaxy 5000 thiết kế theo cơ chế Online Double Conversion hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi kép từ AC sang DC, cung cấp cho bộ nghịch lưu(inverter) và nạp điện cho ắc quy. Sau đó bộ nghịch lưu chuyển ngược lại từ DC sang AC. Do đó nguồn điện cung cấp cho tải hoàn toàn do UPS tạo ra, đảm bảo ổn định điện áp cũng như tần số. Điều này làm cho các thiết bị được cung cấp điện bởi UPS hầu như cách ly hoàn toàn với sự thay đổi của lưới điện. Vì vậy, nguồn điện do UPS Online tạo ra là nguồn điện “sạch”, chống nhiễu hoàn toàn, luôn cung cấp đầy đủ cho các thiết bị trong hệ thống. Nó đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện năng quan trọng, đòi hỏi độ tin cậy cao cho các hệ thống lớn.
UPS GALAXY 5000 có cấu trúc module có thể mở rộng, thay đổi dễ dàng và có độ dự phòng N+1 đảm bảo cho hệ thống có khả năng chịu lỗi cao. GALAXY 5000 gồm các module nguồn có thể thay thế nóng, module điều khiển dự phòng. Các module nguồn này vận hành song song và được cấu hình vận hành theo kiểu dự phòng N+1. Mỗi module nguồn có chứa một bộ chỉnh lưu (converter) đầu vào, nghịch lưu (inverter) đầu ra và mạch nạp acquy. Hệ thống cũng có các module Bypass Static Switch.
Bên cạnh những đặc tính như vậy Galaxy 5000 còn có khả năng điều khiển bằng màn hình hiển thị LCD, với giao diện thiết kế thông minh, phần mềm điều khiển dễ dàng, chúng có thể kết nối dễ dàng với phần mềm quản trị của hệ thống, giúp người dùng có thể dễ dàng vận hành và điều khiển thiết bị, và khả năng quản trị từ xa qua các giao diện SNMP/Web và Modbus.
Bộ chỉnh lưu và nghịch lưu trong UPS của GALAXY 5000: Được trang bị công nghệ IGBT Sixpatch cho phép đóng, ngắt mặch bằng cách điện áp điều khiển lên hai cực G và E. Điện áp ra đo được trên van rất đồng dạng với điện áp điều khiển, bằng bảng điều khiển DSP PWM bằng xung nhịp linh hoạt và tần số. Nhằm đem lại khả năng kiểm soát hoạt động của UPS, cũng như xử lý sự cố trong trong trường hợp không tiếp cận được với UPS(Cháy, nổ..)
2.3.1.2 - Nguyên lý hoạt động.
Hệ thống UPS hoạt động như một hệ thống trực tuyến (on-line), chuyển đổi kép (double-conversion), chuyển đổi ngược (reverse-transfer) trong các chế độ hoạt động sau:
2.3.1.3 - Chế độ làm việc bình thường (ăc quy).
Bộ chỉnh lưu nạp điện từ lưới điện, chuyển đổi dòng điện AC thành dòng điện DC cung cấp liên tục cho bộ nghịch lưu và nạp điện cho ắc quy. Bộ nghịch lưu (inverter) sẽ biến đổi điện DC thành AC được lọc và điều chỉnh rồi cung cấp cho tải.
2.3.1.4 - Chế độ làm việc khẩn cấp (ăc quy).
Khi nguồn AC đầu vào bị mất, các tải AC được cấp nguồn lấy từ ắc quy thông qua bộ chuyển đổi (inverter) mà không cần bất cứ sự chuyển mạch nào.
Trong quá trình phục hồi lại nguồn AC chính, nguồn tới bộ chỉnh lưu bị hạn chế từng bước. Sau đó, bộ chỉnh lưu lại cấp nguồn cho bộ chuyển đổi (inverter) và tiếp tục nạp cho ắc qui. Tất cả các chức năng này phải được thực hiện một cách tự động và phải không gây ra ngắt nguồn cấp cho các tải.
Sơ đồ Chế độ làm việc khẩn cấp của UPS.
2.3.1.5 - Nạp điện cho ăc quy.
Khi nguồn điện lưới có trở lại, bộ chỉnh lưu và nạp sẽ cung cấp nguồn DC được điều chỉnh và lọc sẽ nạp điện cho ắc quy. Đồng thời cũng cung cấp nguồn DC cho bộ nghịch lưu. Sự chuyển đổi hoàn toàn tự động, không có gián đoạn.
2.3.1.6 - Chế độ tháo ắc quy hoặc chế độ đổi tần.
Nếu hệ thống ắc qui được tháo riêng ra để bảo dưỡng hoặc UPS được sử dụng như một thiết bị đổi tần, nó được ngắt khỏi bộ chuyển đổi ắc quy và inverter bằng cách ngắt một áp tô mát bên ngoài. UPS phải tiếp tục hoạt động bình thường ngoại trừ chức năng lưu điện.
2.3.1.7 - Chế độ tự động Bypass.
Nếu bộ chuyển đổi (inverter) bị hỏng, hay bộ chuyển đổi bị vượt quá ngưỡng quá tải, hoặc bộ chuyển đổi (inverter) bị tắt bởi người sử dụng, và khi đó nếu bộ chuyển đổi đang đồng bộ với nguồn bypass thì bộ chuyển mạch tĩnh sẽ thực hiện việc chuyển toàn bộ tải tới nguồn bypass mà không được gây ra ngắt nguồn AC cho tải. Nếu bộ chuyển đổi không đồng bộ với nguồn bypass, bộ chuyển mạch tĩnh sẽ thực hiện chuyển đổi tải từ bộ chuyển đổi tới nguồn bypass với sự ngắt nguồn AC cho tải. Sự gián đoạn này nhỏ hơn 15ms (tại 50Hz).
Sơ đồ Chế độ làm việc bypass của UPS.
2.3.1.8 - Chuyển mạch bypass ngoài khi bảo dưỡng.
UPS có khả năng chấp nhận liên kết liên động khi thực hiện tác động chuyển mạch nhân công trong trường hợp cần bảo dưỡng UPS mà không gây gián đoạn cung cấp điện cho phụ tải.
Mỗi UPS có một đường bypass bảo vệ bên trong (bộ bypass bảo vệ ngoài có thể lắp đặt