数据中心建设机房解决方案.docx

数据中心建设解决方案

十一月

目 录
一、 项目概况 5
二、 设计依据 6
三、 设计原则 7
四、 数据中心基础架构设计 8
1. 需求分析 8
2. 数据中心基础架构设计说明 8
五、 装饰装修设计 22
1. 机房装修总体规划 22
2. 地面 23
3. 顶面 24
4. 墙面及柱面 24
5. 隔断 24
6. 门窗 25
7. 防尘及保温设计 25
8. 防火 26
9. 防水 26
10. 照明设计 27
11. 机房承重 28
六、 配电系统 29
1. 配电设计理念及容量 29
1.1 设计理念 29
2. 配电系统 30
3. UPS供电系统 31
2.1 选型原则 31
2.2 UPS系统配置 31
2.3 蓄电池配置计算 32
2.4 方案特点及优势 33
2.5 模块化UPS的优势 33
3. 智能列头柜 35
4. 机房电气布线系统设计 37
4.1 线缆选择 37
4.2 开关插座选择 38
5. 机房接地系统 38
5.1 接地、接零的概念 38
5.2 机房接地系统具体做法 39
6. 供配电系统与其它系统配合 39
6.1 与消防系统配合 39
7.2与监控系统配合 39
七、 机房制冷系统及新排风系统 41
1. 设计原则 41
2. 热负荷估算 43
3. 系统及室外冷冻水机组配置： 43
4. 机房精密空调配置方案 45
4.1配置原则 45
4.2数据中心机房空调送风方式 46
4.3数据中心空调配置 47
4.4 UPS及配电室机房空调配置 49
5. 系统设计及工程要点 49
5.1防水患措施 49
5.2数据中心机房加湿系统配置： 50
6. 机房新风系统 51
7. 机房排风系统 52
八、 机柜及综合布线系统 53
1. 桥架选择与敷设 53
2. 机柜选择 53
九、 消防系统 54
1. 设计标准 54
2. 火灾报警系统设计 54
3. 气体灭火系统设计 55
4. 系统控制方式： 55
十、 KVM系统 57
十一、 机房基础设施管理系统 60
1. 机房管理系统拓扑 60
2. 机房安防系统 60
3. 机房动力环境监控 62
4. 机房运行及容量管理 64

一、 项目概况
信息化是国内产业优化升级和实现工业化、当代化核心环节,要实现国民经济持续迅速健康发展,推动经济构造战略性调节,不断提高人民群众生活水平,其中一项覆盖当代化建设全局战略举措,就是要大力推动国民经济和社会发展信息化。  
数据中心作为信息化系统工程建设“心脏”,正在国计民生中扮演着越来越重要角色。计算机机房环境条件是影响计算机主机及各种通讯设备长期可靠运营一种重要因素。它直接影响到设备稳定性、可靠性,使用效率和寿命。同步,计算机机房又是工作人员进行操作和监控场合,如何既满足计算机机房内设备运营环境又考虑工作人员工作环境舒服性,即以人为本、人机并重理论是当代计算机机房设计基本理念。
本次数据中心机房建设是机房建设一种重要任务,也是核心工作。但机房又与数据中心基本设施总体设计内容息息有关,只有通过对数据中心基本设施整体设计,才干实现机房合理设计,充分满足机房不断发展需求。
针对以上数据中心建设目的,结合我们近年机房建设经验,我们对本机房建设进行了充分、详尽论证,着重于安全性,可扩展性及以上各业务开展可实行性。同步,亦考虑到本机房将来作为机房核心地位,在配备上,保证了业务可扩充性。
数据通讯、数据存储、系统管理中心,作为数据解决核心某些,是建设重中之重。数据中心建议按照GB50174-原则A级机房设计。涉及如下专业系统:
1) 装修装饰系统;
2) 供配电系统;
3) 机房制冷系统及新排风系统;
4) 机柜及综合布线系统;
5) 消防系统;
6) KVM系统;
7) 机房基本设施管理系统
二、 设计根据
建设方提供使用需求及现场勘察状况。
·《电子计算机房设计规范》 (GB50174-)
·《智能建筑设计原则》 (GB/T50314-)
·《建筑设计防火规范》 (GBJ16-87 )
　　·《建筑内部装修设计防火规范》 (GB50222-95)
　　·《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 (GB50311-)
　　·《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》 (GB50312-)
　　·《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》(GB50259-92)
　　·《干净气体灭火系统物理性能和系统设计》 (ISO14520)
　　·《七氟丙烷干净气体灭火系统设计规范》 (DBJ15-23-1999)
　　·《智能建筑工程质量验收规范》 (GB50339-)
　　·《民用建筑电气设计规范》 (JGJ/T16-92)
　　·《安全防范工程程序与规定》 (GA/T75-94)
　　·《安全防范系统通用图形符号》 (GA/T74-)
　　·《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 (GB/T50169)
　　·《建筑电气工程质量验收规范》 (GB50303-)
　　·《电子计算机房施工及验收规范》 (SJ/T30003-93)
·《计算机房活动地板技术条件》 (GB6650)

三、 设计原则
依照行业先进经验,该机房设计和建设必要满足当前单位各项业务应用需求,并以如下原则进行设计:
² 可用性
由于机房关系到整个业务正常运营,因而规定达到至少5个9不间断供电、配电和制冷可用性,保证每台IT设备都能得到安全、稳定、不间断电源供应和散热能力。同步,计算机机房规定达到A级环境原则,保证温度、湿度、干净度、噪音、电磁干扰与屏蔽规定。
² 先进性
本工程涉及各系统应具备数字化、网络化、机房典型特性,须采用代表行业发展趋势国际或国内通行先进技术。
² 节能型
由于数据中心制冷系统运营费用占数据中心整体运营费用比例非常高,在建成并达到设计容量后,其运营能耗将是一种非常巨大数字。采用高效节能制冷系统,将为数据中心节约大量运营费用。因此对制冷系统节能设计提出了较高规定。详细技术指标将采用PUE值来衡量。
² 可扩容性
基于业务不断发展,以及信息系统建设发展和不拟定性,各系统设计应考虑将来发展规定,系统可实现UPS输出功率、电池后备时间、配电回路、机柜、制冷容量在线扩容。特别是要满足高功率密度机柜制冷扩容规定。规定基本设施设计最佳为原则化、模块化、热插拔、冗余设计。
² 建设绿色机房
在实现先进性、可靠性前提下,系统配备设计应达到性能与价格优化目的。系统设立除考虑建设时一次性投资外,还应充分考虑系统运营时运营成本,并使之达到最小化。
四、 数据中心基本架构设计
1. 需求分析
机房建设是一项内容复杂、专业综合性强、工期紧系统性工程,甲方对工程规定都比较高,因此,对本项目所涉及各个专业内容都必要进行专业设计。通过对设计综合评审,才干综合协调各个工种施工内容和顺序,才可以在较短时间内,指引施工对的、完善进行。此外,本工程核心某些是中心机房建设,机房是各类信息数据解决中心。机房内放置计算机设备、通讯设备、网络设备及辅助系统设备都是高科技产品,并且,又要满足系统内各类信息数据重要性、敏感性、及时性,因此,需要一种非常严格操作环境,能否稳定可靠地运营,与否能保证各类信息通讯畅通无阻,是非常重要。
机房工程建设要充分体现“面向将来”设计思想,既要立足于当前,又要能适应此后发展。通过运用当代高科技手段,努力建设一种具备国际先进水平数据解决中心。
2. 数据中心基本架构设计阐明
机房设计原则:
1、 新建数据中心按照GB50174-中A级机房原则进行规划设计建设,如果由于现场应用环境限制,可某些采用B级机房原则。
GB50174- A级机房技术规定摘录:
序号
项目
技术规定
A 级
B 级
C 级
空气调节
主机房和辅助区设立空气调节系统
应
可
不间断电源系统电池室设立空调降温系统
宜
可
主机房保持正压
应
可
冷冻机组、冷冻和冷却水泵
N+X 冗余(X=1～N)
N+1 冗余
N
机房专用空调
N+X 冗余(X=1～N)主机房中每个区域冗余 X 台
N+1 冗余主机房中每个区域冗余 1 台
(M=1、2、3……)
主机房设立采暖散热器
不应
不适当
容许,但不建议
电气技术
供电电源
两个电源供电两个电源不应同步受到损坏

两回线路供电
变压器
M(1+1)冗余(M=1、2、3……)
N
后备柴油发电机系统
N 或 N+X 冗余 (X=1～N)
N供电电源不能满足规定期
不间断电源系统供电时间满足信息存储规定期,可不设立柴油发电机
后备柴油发电机基本容量
应涉及不间断电源系统基本容量、空调和制冷设备基本容量、应急照明和消防等涉及生命安全负荷容量
——

柴油发电机燃料存储量
72 小时
24小时
——
不间断电源系统配备
2N 或 M(N+1)冗余 (M=2、3、4……)
N+X 冗余(X=1～N)
N
不间断电源系统电池备用时间
15min柴油发电机作为后备电源时
依照实际需要拟定
空调系统配电
双路电源(其中至少一路为应急电源),末端切换。采用放射式配电系统
双路电源,末端切换。采用放射式配电系统
采用放射式配电系统

2、 新建数据中心在满足可用性规定下,必要考虑数据中心运营成本。即考虑数据中心节能型,充分运用先进节能技术减少能耗成本。本次数据中心能源运用率设计指标PUE≤1.6(满载)。

PUE≤1.6是绿色数据中心标志之一!为了减少PUE值,我们应当采用如何系统架构?我们运用施耐德数据中心效率计算器来计算对比:

1. 采用双总线供电系统、老式UPS(2N)、风冷型制冷系统、周边制冷、制冷设备冗余(N+1):

2. 采用双总线供电系统、高效(模块化)UPS(2N)、风冷型制冷系统、周边制冷、制冷设备冗余(N+1):

3. 采用双总线供电系统、高效(模块化)UPS(2N)、风冷型制冷系统、紧靠热源制冷、制冷设备冗余(N+1):

4. 采用双总线供电系统、高效(模块化)UPS(2N)、冷冻水型制冷系统、周边制冷、制冷设备冗余(N+1):

5. 采用双总线供电系统、高效(模块化)UPS(2N)、冷冻水型制冷系统(带自然冷却)、周边制冷、制冷设备冗余(N+1):

6. 采用双总线供电系统、高效(模块化)UPS(2N)、冷冻水型制冷系统(带自然冷却)、紧靠热源制冷、制冷设备冗余(N+1):

不同系统PUE及电力成本对比:
系统配备
PUE(IT负载450KW,即满载)
电力成本/年(IT负载450KW,即满载,0.75元/度)
双总线供电系统、老式UPS(2N)、风冷型制冷系统、周边制冷、制冷设备冗余(N+1)
2.79
￥8,248,635
双总线供电系统、高效UPS(2N)、风冷型制冷系统、周边制冷、制冷设备冗余(N+1)
2.54
￥7,509,510
双总线供电系统、高效UPS(2N)、风冷型制冷系统、紧靠热源制冷、制冷设备冗余(N+1)
1.93
￥5,706,045
双总线供电系统、高效UPS(2N)、冷冻水型制冷系统、周边制冷、制冷设备冗余(N+1)
2
￥5,913,000
双总线供电系统、高效UPS(2N)、冷冻水型制冷系统(带自然冷却)、周边制冷、制冷设备冗余(N+1)
1.79
￥5,292,125
双总线供电系统、高效UPS(2N)、冷冻水型制冷系统(带自然冷却)、紧靠热源制冷、制冷设备冗余(N+1)
1.42
￥4,198,230
电力成本对比(红色两行配备比较)

￥1,507,815

通过以上对比,为了构建绿色机房,使机房PUE≤1.6,同步又保障机房可用性。我们必要使用如下系统架构:
双总线供电系统、高效模块化UPS(2N)、冷冻水型制冷系统(带自然冷却)、紧靠热源制冷(行级精密空调)、制冷设备冗余(N+1)、热通道封闭。
按照上述原则、设计思路及节能对比,机房为了构建绿色A级机房,机房PUE≤1.6,同步保障机房可用性。建议使用如下系统架构:
1、 配电系统--双总线供电系统:
按照A级机房规定,两个电源供电两个电源不应同步受到损坏。新建大楼总配电来自两路市电供电,并配备后备柴油发电机系统。两路市电分别与后备柴油发电机经ATS切换后输出。新建机房配电室从大楼配电室引两路通过切换后市电。整个机房配电系统采用双总线架构。
2、 UPS系统--高效模块化UPS(2N)
A级机房原则,应采用2N 或 M(N+1)冗余冗余系统。本次我们采用2(N+X)冗余UPS系统。两个模块化UPS系统分别从市电进线柜1和市电进线柜2取电,然后供应各自输出配电柜,分别输出到负载机柜。该供电系统相称于有两套供电系统,同步为负载供电,互不影响,互为备份。
UPS采用模块化UPS,效率高达96%,所有模块应具备在线热插拔功能。模块化UPS可实现模块在线扩容、更换及维修,相比老式UPS具备高可用性、灵活扩容、高维护性、高效率特点。

3、 制冷系统--冷冻水行级精密空调+带自然冷却冷冻水机组+热通道遏制系统
建议采用行级精密空调系统。行级精密空调更加接近热源,制冷回路短,使得制冷效率远远高于房间级精密空调。机柜背对背摆放,形成热通道,提高制冷效率。
同步A级机房对制冷系统冗余性有很高规定,因而我们每组机柜配备1个精密空调冗余,实现N+1冗余原则。
机房制冷系统本质就是将IT设备所产生热量通过制冷设备转移到室外去,这个过程中能量并不会消失。通过热通道遏制系统,能更好更高效将室内热量集中起来转移到室外,极大提高了制冷效率。这也是十分重要先进节能技术。
4、 软件管理系统
随着IT新技术例如虚拟化,数据中心规模随业务发展也不断增大,数据中心电能消耗也不断增高,而数据中心可用性需求和效率需求却与日俱增。
当今数据中心,需要提高管理手段,对数据中心内物理设施涉及电力配电系统、制冷系统、环境如温度、湿度、等因数实现集中监控,监控系统可以对各分散设备进行遥测、遥控;实时监视各设备运营状态,记录和解决有关数据,及时侦测故障和告警信息,并告知人员,在更严重劫难发生前及时解决这些故障,从而避免因物理设施故障导致IT设备宕机状况发生。为了提高数据中心运维管理能力,建议配备环境设备监控系统,同步为了保证可用性及经济性和可管理性,需配备运维管理平台来进行可视化管理,容量优化以及能效管理,从而以系统代替手工管理,以集中管理取代分散管理,从而保证可用性前提下,达到节能目的。

五、 装饰装修设计
1. 机房装修总体规划
机房内普通提成三个功能区:主机房区、配电室、其她功能区三个区域。机房作为特殊工作环境,其装饰设计不但规定美观,同步要符合机房特点。机房装修效果应是色彩应淡雅,装饰面层应当不反光、无眩光、不变形,灯光照度充分,以减少封闭机房内长期工作人员疲劳感。
机房接近走廊一面墙壁采用玻璃隔断。
按照A级机房建设原则,为满足设备对含尘量较高规定,除主材选用不起尘材料外,地板下及吊顶内空间均作防尘解决。
建设机房项目,我们将注意各种材料色彩配合,从而保证中心机房质地高雅,精致,线条流畅,具备当代机房风貌。
UPS及电池间:
设计思路:因重要为UPS配电设备及其需要环境因素,考虑到使用以便及经济实用又不失当代风格特点元素。
天花:构造顶刷黑灰色乳胶漆饰面。
地面:采用抗静电架空地板。
墙面:墙体、柱体采用白色乳胶漆。
整体效果在遵循了配电设备沉重感、厚实感本质进行了当代线条体现,以达到视觉上印象概念环境设计。
主机房
设计思路:作为放置服务器存储等设备场合,其重要限度为既有机房数据中心焦点,考虑到使用以便及实用又不失大方简洁当代风格特点元素。
天花:微孔铝合金天花板。
地面:采用抗静电架空地板。
墙面:墙体、柱体采用白色乳胶漆。
整体效果在遵循了当代机房科技感、大方简洁、优雅本质,以达到视觉上印象概念环境设计。
2. 地面
活动地板在计算机房中是必不可少。机房敷设活动地板重要有三个作用:一方面,在活动地板下形成隐蔽空间,可以在地板下隐蔽敷设制冷管道、消防管线等以及某些电气设施(插座等),使机房不致显得非常零乱。此外,活动地板抗静电功能也为计算机及网络设备安全运营提供了保证。
机房核心区及配电室所有采用600×600mm 无边抗静电活动地板铺设。地板基材选用木夹板材料基材,材料密度≥650Kg/ m3,防静电贴面材宜选用HPL三聚氰胺面材,地板底层导通件应采用铝箔,耐用、阻燃、隔音。规定采用原装配套支架,可调支撑应采用八爪型四周支撑式,应可增长对角横梁以承受将来地板增长载荷(最高可增长100%负荷)。规定地板与四周啮合性好。地板铺设高度300mm。注意支架安装调校,保证各处地板处在同一水平面。
为保证抗静电地板铺装效果,对铺装抗静电地板地面均采用水泥砂浆找平,表面压光地面基层清理找平工艺,地面找平后涂刷地板防尘漆。地板下四周墙壁也需抹平刷防尘漆。
机房核心区及配电室地板下采用20mm 以上厚橡塑保温材料做保温解决,以防止下层楼板结露。
机房核心区及配电室地板下必要采用防水解决。特别需要考虑精密空调下方防水解决,规定设计防水堤、地漏,并提出相应保护、防止办法。
异型活动地板提供各种规格电线、电缆进出口,应光滑、防止损伤电线、电缆。
规定重要设备摆放部位抗静电活动地板做地板支架与地面锚固解决设计。
机房主通道门下或分区隔断门下分区地板如存在不同高度应做橡胶面设备运送缓坡、阶梯解决。阶梯可选用大理石面。
3. 顶面
机房规范规定机房顶部必要进行防尘、防火、防潮、吸音、减少电磁干扰和美观。本次需对原顶面进行抹灰找平,进行防尘解决,主机房、配电间顶面需粘贴20mm厚橡塑保温板进行保温解决, 电池间、配电间顶面基本完毕后涂刷深色漆以机房最低梁为水平起点向顶部包括楼板及梁柱进行喷涂,以便区域内墙面与顶部经纬分明,美观大方。在主机房安装微孔铝合金天花,在安装天花之前需对原真顶找平进行防尘及保温解决。装修完毕后主机房净高为2800mm。
4. 墙面及柱面
机房墙面及柱面材料选用新型室内彩钢板建材一次成型钢制墙板隔墙系列。该种材料作为机房墙面,不但满足建筑不燃、抗震规定,其隔音、隔热、防静电性能也能使机房环境更加稳定,同步由于其产品可移动特点,可以更加复合将来发展扩充需要,材料喷涂规定为汽车亚光喷涂生产线,喷涂产品不但具备哑光特点,并且它漆膜硬度2H以上指标,色差在0.47以内,燃烧性能级别为A级,不但有助于工作人员长期工作,并且也满足机房防火、防尘、防划使用规定。
5. 隔断
隔断采用拉丝不锈钢包框钢化玻璃隔断,通透、当代、高强、安全特点决定了它在机房建设中不可或缺。这种隔墙安全、牢固、壮观气派,透视效果极好,衬托了机房宏观形象。在玻璃隔墙实际使用中,最初用做饰面不锈钢镜面板尽管外观靓丽,但终因易产生眩光而被逐渐裁减,代之以发纹不锈钢饰面。玻璃块之间以及玻璃与不锈钢固定骨架之间均打高档玻璃胶。

6. 门窗
为保证机房安全性可靠性,避免外界热量对机房产生不利影响,本次机房设计原有窗户所有密封解决后,再进行石膏板封堵解决,并在机房内侧进行保温、防尘等解决后用和机房墙面一致格满林彩钢板包饰。
机房门应采用和走廊隔断一致防火钢化玻璃门,机房设立两道双开门,门宽1500mm,为子母门以便后期设备进出。所有门高度均为2300mm,且必要安装有门锁和门禁,所有门均应安装闭门器。
7. 防尘及保温设计
结合机房特点,地面保温隔热功能实现将采用如下技术方案:即在已完毕平整度解决楼面上满铺发泡橡塑保温板,用地板胶粘牢,并在橡塑板上再铺一层薄钢板,在达到保温隔热功能同步,又可有效防尘并减小风阻,并达到平整美观效果。
采用上述办法,一方面完全可以实现机房保温隔热、保持干净度基本规定。
本方案中橡塑保温板被广泛用于楼宇、管道保温隔热,施工以便,保温效果明显。橡塑保温板厚度为10MM,这样解决即实现了上述目的功能亦不会对地板下送风空间有较大影响,我们完全没有必要到下一楼层顶棚进行保温施工作业,多单位多专业交叉施工会给建设方带来许多不必要麻烦。
对防止水解决,本方案采用对于重要计算及设备地板下作为砌筑防水坝来更好保护,并且在防水坝外围设立下水口,达到良好排水防范效果。
至于防鼠问题,则应在围护构造上解决,尽量不留孔洞。特别在管、槽穿墙位置作好封堵,要绝对保持围护构造严密。

8. 防火
本次机房装修主材与辅材所有选用为非燃性或难燃性材料,所有可燃材料均作防火解决。机房火灾重要属于A类火(可燃固体表面火)和C类火(电火),而机房是各种电气线缆汇集地,是最易发生电气火灾部位之一,因而本机房设计了专业气体自动灭火系统。

9. 防水
水患对机房计算机设备危害巨大,机房防水是一项非常重要工作。机房内能有与水关于管道通过,须将涉及消防、暖气等管道在内水管所有拆除。除此之外,还须保证机房内空调漏水和机房外水患对机房导致威胁,方案设计在机房大门和加装防水门槛以防止机房外面水进入机房,各窗口及门边均了做防水解决设计,同步空调上下水管途径和空调底部做防水围堰和导流槽设计以便空调或管路发生漏水后将水导流到机房外界排水处。
10. 照明设计
设计原则:
机房照明按国标《电子计算机房设计规范》和《建筑照明设计原则》规定进行设计。光线明亮且柔和,布局合理,符合规范规定,且操作以便,为工作人员创造良好工作环境。照度: 机房:照度>500lx。其他辅助房间:照度>300lx。灯具采用LED灯具。
应急照明
应急照明符合规范规定,工作照明不应低于普通照明照度值10%,安全事故照明照度值不低于普通照明5%,疏散照明照度不低于0.5lx。应急照明灯具采用正常照明灯具,自带蓄电池进行应急照明,正常状况下采用市电供电,当市电停电时,切换至蓄电池供电。
疏散批示
所有疏散批示标志须符合规定。所有疏散出口标志须设在疏散出口顶部,疏散走道及其转角外。走道上顶 棚设立标示间距不应不不大于 20m,走道上墙壁(1.0m 如下)设立标示间距不应不不大于 10m, 地面上设立标示间距不应不不大于 5m。
开关装置
照明开关须为 10 或 16 安单极,微(间)隙型开关须符合关于规规定。当照明开关用于荧光灯或感性负载时不应将额定电流减少。照明器开关须为绝缘开关装置系统,并提供一线路或两线路联动开关。所有外围开关装置外壳须为镀锌金属防水并达至保护指标。光灯管光器开关装置须符合安全、性能及高频干扰之规定。职能调光器须为模件化设计并涉及可控硅及关于控制和电路接线。控制荧光灯 管组件中须装有硬触发电路以免除装置负载电阻。当荧光灯管调光器于断开位置时,灯管 加热回路应同步切断。
11. 机房承重
依照《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-)对计算机机房承重荷载等指标规定如下,主机房、电池间及电源间荷载值达到如下规范指标。
内容
技术规定

A级
抗震设防分类
(KN/m2)
不应低于乙级
—
主机房活荷载原则值
(KN/m2)
8~10(即800~1000KG) 组合值系数=0.9
频遇值系数=0.9
准永久值系数=0.8
很据机柜摆放密度拟定荷载值
主机房吊挂荷载
(KN/m2)
1.2
—
不间断电源室活荷载原则值(KN/m2)
8~10
—
电池室活荷载原则值(KN/m2)
16
15
14
13
蓄电池组双列4层摆放
蓄电池组双列3层摆放
蓄电池组双列2层摆放
蓄电池组双列1层摆放
监控中心活荷载原则值(KN/m2)
6
—

因而建议核算相应机房设计承重原则,与否满足机房规定。
六、 配电系统
1. 配电设计理念及容量
1.1 设计理念
在设计中遵循国际先进电脑中心及大型数据中心运营管理理念,充分体现专业化技术发展趋势。在提供安全、稳定、可靠数据中心机房运营动力环境为基本,充分考虑长期运营成本,同步将先进运营管理模式融入方案设计之中。
在整个设计过程禀承了如下设计理念:
þ 规范性:符合有关原则和规范、符合行业惯例;满足总体建筑及消防验收及使用规定,满足不同计算机设备不同级别用电需求。
þ 先进性:选用先进方案和技术,充分考虑行业内各专项技术发展趋势。
þ 可靠性:具备可靠稳定电力供应,保证电力供应连性。配电系统选型中均选用主流、稳定产品,在设计上重点某些充分考虑了无单点故障。
þ 开放性:本配电系统工程使用设备均具备良好原则接口和有关通讯合同,完全可以满足不同系统对其进行通讯检测监视。
þ 环保:所选用材料均按照环保、阻燃,无有害气体,耐用,同步也考虑将来环保规定。
þ 经济性:设备及材料选型均遵守性价比原则及市场上容易采购原则并综合考虑长期维护和运营成本。
þ 安全性:在安全设计上满足有关机房安全规范等规定。
þ 可扩展性:考虑到将来不断发展需要及投资效益,在配电系统设备摆放和系统可扩展性等各个方面都预留了合理余量及可扩充灵活性,使机房投资及此后发展都得到可靠保障。
þ 可管理性:所选用重要设备具备智能化、可管理功能,可以通过集中监控系统实现先进集中管理监控,实时监控、监测整个配电系统运营状况,实时报警,为数据中心机房安全、可靠运营提供最有力动力保障。
2. 配电系统
计算机设备供配电系统提供电源质量好坏直接影响着计算机系统稳定性和可靠性。在GB 50174-《电子信息系统机房设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率均有详细分级规定。
机房计算机设备涉及计算机主机、服务器、网络设备、小型设备等,由于这些设备进行数据实时解决与实时传递,关系重大,因此对电源质量与可靠性规定最高。设计中考虑采用UPS不间断电源,最大限度满足机房计算机设备对供电电源质量规定。
配电室建议有两路不同市电输入,同步配备柴油发电机系统。两路市电与柴油发电机系统切换后配电给两端母排,为机房各个用电负载供电。
由于本次数据中心筹划按照A级机房原则设计,因而,建议从总配电柜两段输出母排分别取市电,然后输出到市电配电柜1、市电配电柜2。
在机房配电室内布置ATS切换柜1、ATS切换柜2、UPS配电柜1、UPS配电柜2和机房动力配电柜。
ATS切换柜1、ATS切换柜2 (4极) 分别实现两路市电与柴油发电机间切换,并为UPS配电柜A、机房动力配电柜提供电力。
UPS配电柜1、UPS配电柜2供电。
机房动力配电柜(3P)将引自大楼配电室两路市电电源经ATS切换后,配电给机房精密空调、室外机、柜机、新风机、应急照明、市电插座配电等。
机房配电室
大楼配电室某些

3. UPS供电系统
2.1 选型原则
◆ UPS系统高可用性
必要具备良好冗余能力,以保证机房供电系统高可用性.
◆ UPS系统扩容能力
选取可以顺利扩容模块化UPS系统[可以满足初期负载(300KW)及远期扩容后(500KW)需求],在远期负载增长是可以顺理平滑实现系统扩容。
◆ UPS系统运营效率
减少UPS系统运营成本,对于大型UPS系统.每年运营费用是非常庞大,因而需要选取效率高UPS系统, 同步兼顾UPS系统可靠性与效率平衡(UPS系统负载带载率越低,其运营效率越低,运营成本也就越高)。
◆ UPS系统智能监控
可以实现柜UPS系统状态参数及输出配电智能监控,报警,以实现机房供电高可用性.
◆ UPS系统安装空间及承重
将UPS机柜与UPS输出配电柜并排放置,共同使用维护空间。
2.2 UPS系统配备
从以上选型原则及容量计算出发,我们建议采用二台模块化UPS系统构成2N系统,作为机房UPS供电系统。满足A级机房原则。
建议机房初期采用二套单机容量UPS系统作为供电系统保护电源. 满足初期负载需求,同步该设备应满足将来机房扩容需求。
UPS供配电系统应包括:UPS输入输出柜、功率模块柜、带配电维修旁路柜以及电池保护柜。并且UPS系统所有模块均可实当前线热插热拔(无需转旁路)。
方案考虑机房建设可用性、灵活可变化、设备整洁化一、可维修性,并实当前TCP/IP统一网络平台上实现机房设备“即插即用、即管理”。
机房前端电力来自大楼配电室,输出到ATS双电源切换柜,通过切换输出到UPS配电柜和机房动力配电柜中。通过UPS配电柜一路输出(3相)引一路电源至UPS系统,通过UPS系统调节后输出至UPS系统输出配电柜,之后通过两路输出引到机房内两个精密列头柜,实现对每个服务器机柜配电。

模块化UPS图示

2.3 蓄电池配备计算
数据中心断电后延时时间取决于UPS系统蓄电池延时时间和制冷系统延时时间。数据中心断电后,如果制冷系统不能保持持续运营,虽然UPS可以持续为IT设备供电,数据中心也会由于环境温度持续升高,浮现宕机危险,因而UPS系统过长延时时间对于整个数据中心延时是没有任何意义。
此外,机房上游供电系统架构,对于机房整体可用性影响非常大,因而合理可靠供电系统是必要。
本次UPS系统单机满载延时30分钟。

2.4 方案特点及优势
◆ 高可用性: 模块化UPS系统具备冗余功能;例如在负载≤450KW时实现(N+2)冗余功能;如果负载≤425KW时可以实现(N+3)冗余功能,依次类推.完全可以满足既有负载对供电系统高可用性规定。
◆ 扩容简朴: 模块化UPS可以通过增长功率模块方式实现系统扩容, 只需要在前期将配电按照500KW配备,将来不需要其她工作就可以实现系统扩容。
◆ 维修以便: 模块化UPS所有模块需可支持热插拔功能,故障鉴定简朴精确,可以在几分钟之内将故障模块换下。
◆ 模块化UPS对前端配电及发电机容量规定小,电气参数需满足如下规定:
输入功率因数 满载: >0.995
半载: >0.99
25% 负载: >0.97
输入电流谐波: <5%
因而与前端配电及发电机配比可以达到1.2:1。
◆ 模块化UPS系统运营效率高:
该系统效率在正常运营时>96%
相比老式UPS主机在效率指标上至少高出4%, 每套系统年节约费用约13万元(500KW负载计算,0.75元/度)。
2.5 模块化UPS优势

方案一
方案二

模块化双总线2(N+X)
老式UPS双总线2N
备注阐明
可用性
在为负载供电每路供电途径,UPS系统冗余度可以依照负载不同而变化,负载越轻,UPS冗余度越高;因而,该方案可用性最高.
在为负载供电每路供电途径,UPS系统冗余度不能随着负载不同而变化,及只有一种冗余度.可用性较好

对于双总线模块化UPS 系统,每个供电途径带载率最大为50%,也就是说,模块化双总线系统实际可觉得2(N+N).系统冗余大大提高,提高了整个系统可用性.
可维护性
系统各模块均具备热插拔功能,故障恢复速度快.且两套系统部件可以互换以备应急需要。
老式UPS内部构造模块化,但维修需要将该UPS断电.
可以对系统迅速恢复,满足重要负载供电规定.
可管理性
人机界面为触摸式显示屏,可以监控参数涉及:电压,电流,频率,功率因数,电池组状况,故障报警,运营日记.并可以通过运营图显示设备运营状态.
输出配电状况:可以监测随机配备配电柜各输出MCCB支路电流状况.
远程监控功能: 随机配备WEB管理卡,可以通过WEB浏览方式对UPS系统进行远程监控.
人机界面为普通LCD显示屏. 可以监控参数涉及:电压,电流,频率,功率因数,电池组状况,故障报警,运营日记.
无法监测输出开关支路电流状况
远程监控功能: WEB管理卡为选件.
更高管理性及良好人机界面,可以以便管理人员更好理解系统.节约管理人员精力.
可扩容性
通过增长功率模块就可以最大扩容至250-500KW,扩容简朴,不会影响到负载,且成本低.
扩容相对负载,且需要同步为两个供电途径增长UPS,占地面积大
满足将来5-机房扩容需要.
UPS输入及手动维护旁路柜
原则配备,并可以支持电流监控开关状态功能.
人机界面为触摸显示屏,可以文字及图形显示设备工作状况.
选配
更高配备使得系统性能价格比更好.
UPS输出分派柜
原则配备,并可以支持电流监控开关状态功能.

选配

显示界面
10英寸彩色显示人机界面为触摸显示屏,可以文字及图形显示设备工作状况.
液晶显示面板

监控
原则配备远程WEB管理卡.
选配

占地面积
3平方米/套*2.
当扩容到250KW时,占地面积不需增长,仅增长功率模块即可。
2平方米/套*2.
当扩容到240KVA时,占地面积需要增长4平方米*2
模块化系统有更高功率密度,适应更复杂现场环境.
搬运就位
可以通过模块部件搬运,到达现场后在组装在一起,因而不受电梯载重,运送通道狭窄影响.
单机重量达500公斤/台.设备占地面积1.5平方米/台.高度达1.9米; 并且无法拆卸,因而设备就位相对麻烦.
适应负载环境,节约安装费用.
运营费用
按照负载满载(250KW)计算,每个供电途径UPS设备带载率为50%, 此时UPS效率为96%
按照负载满载计算,每个供电途径UPS设备带载率为50%, 此时老式UPS效率普通为92%
如果负载为250KW,效率高出4%,每年就可以节约电费近8.8万元左右,因而,模块化系统可以节约顾客在运营方面费用.

3. 智能列头柜
本工程采用双回路供电方式,每个服务器机柜均配备2路32A PDU,并通过机柜内PDU给机柜设备供电。每台设备(机柜)均为双路UPS供电,机柜内UPS供电采用不少于24孔PDU。
智能列头柜前端电力来自于2台UPS输出配电柜,机房配备智能列头柜PMM,形成双回路配电,然后通过这两个配电柜将两路电源分派到机柜内部安装两个配电排,服务器直接从此两个配电排取电即可。PMM采用服务器机柜柜体,尺寸规格为W600*D11000*H。
为满足IDC机房高可管理性,高可用性,高密度等需求,该配电柜需采用通用设计,最大总输入电流不不大于400A,最大配备开关数不不大于70极单相,可依照自己现场使用需要来决定输出开关数量并选取总输入开关大小。
智能列头柜采用模块化设计,其所有配电模块均可实当前线热插拔,使运维人员无需宕机及高温作业,对已有核心电源分派进行重新设计。
智能列头柜需标配了支路电流监测、输出开关状态监测、输出配电模块状态批示灯、电子标签等功能。可以实现对每个机柜电流监控和报警,实现精密配电,减少顾客误操作引起局部断电事故。
PMM与普通配电柜最大区别就是它可以实时监视各个回路耗电量完整演变过程,使管理者清晰理解每个断路器历史负载率。PMM模块是监视和管理输入和输出支路来限制故障风险和投资成本有效手段。
PMM重要特点如下:
² 通过Multiclip电流配送装置可实当前线调节三相平衡
² 通过两级报警阀值消除过载风险
² 优化各支路功率密度
² 不必手动测量电路监视
² 本机或远程显示易于获得信息
² 可实现远程报警和现场报警
² 减少零地电压,提高可靠安全性能

智能列头柜
4. 机房电气布线系统设计
所有电缆