2020年数据中心机房机房建设方案

数据中心机房机房

建设方案

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数据中心机房（机房建设）方案

技

术

解

决

方

案

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目录

一、产品概述.............................错误!未定义书签。

1.1产品简介..................................错误保定义书签。

1.2应用场景..................................错误保定义书签。

1.3产品特点..................................错误味定义书签。

二、系统架构.............................错误!未定义书签。

2.1小型数据中心简介........................错误味定义书签。

2.1.1支撑能力..............................错误!未定义书签。

2.1.2供配电系统设计说明.................错误!未定义书签。

2.2机柜及冷通道封闭系统...................错误味定义书签。

2.3供配电模块...............................错误!未定义书签。

2.3.1智能配电模块.........................错误!未定义书签。

2.3.2不间断供电子系统....................错误!未定义书签。

2.3.3蓄电池子系统（蓄电池，无线电池监控仪）错误!未定义

书签。

2.4制冷系统..................................错误味定义书签。

2.5动环监控系统.............................错误保定义书签。

2.5.1系统架构..............................错误!未定义书签。

3.5.2功能规戈！J...................................................错误!未定义书签。

3.5.3产品特性..............................错误!未定义书签。

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2.6、防雷接地系统........................错误保定义书签。

2.6.1电源系统防雷......................错误!未定义书签。

2.6.2接地系统.........................错误!未定义书签。

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一、产品概述

1.1产品简介

小型数据中心是新一代数据中心基础设施解决方案，集配电系

统、UPS系统、制冷系统、监控系统、机柜系统、布线系统、防

雷系统于一体。

高度集成配电、UPS、机架空调、监控等在一个基础设施一

体化柜内，灵活扩展IT机柜数量。单个模块最多支持8个机柜，

IT机柜支持1〜6个，IT负载支持15KW及其以下，单柜最大功率

支持5KW/R。模块配置250mm单排通道，支持冷/热通道可选。

1.2应用场景

＞垂直行业的分支机构机房

＞中小型企业

＞机房扩容

＞临时机房

在整个机房网络中所处的位置：

L3产品特点

1、低SUE,节省安装空间，降低空间占地

ATSE、配电、指示灯、UPS、空调及监控集成在一个柜子，至少

节省一个柜位安装空间

基础设施一体化柜中可同时安装2台机架式空调

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2、安全可靠

1）轻载除湿

＞空调可根据机房温、湿度，自动进行轻载除湿和制冷的逻辑

切换

＞可实现最低10%IT负载条件下运行，达到业内最低

2）应急散热

＞制冷故障，应急风扇启动，延缓通道内温升速度，为数据备

份预留时间

＞应急风扇UPS供电，保证应急时可靠启动

3、快速部署

＞配电、UPS、空调、监控、通道工厂预装

＞线缆工厂预制

＞冷媒预充注，内外机接口处螺纹连接，免焊接

＞支持地面安装，无需架空地板

＞免咨询设计，免工程装修，现场只需并柜，线缆端接

4、按需配置

＞依据IT负载大小，提供两种大小不同的IT功率段方案，按需

部署，实现成本最优，方案最优

＞机柜数量灵活可选，可提供2柜、3柜、4柜、5柜、6柜、7柜

及8柜解决方案，依据负载安装空间实现按需部署，优化成

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本

＞电源输入支持单/双路，UPS支持n/n+l/2n,空调支持n+1,可靠

等级按需掌控

5、高效节能

＞一体化机柜+冷/热通道设计，有效隔离冷热气流，从而提高

制冷效率

＞机架式空调，近端制冷，节能高效

＞直流变频压缩机，EC风机，相对于定频空调至少节能15%

＞湿膜加湿，相对电极加湿，节能至少90%

6、智能管理

＞采用即插即用的监控模块，机架安装，支持两路电源输入，

保证供电可靠性

＞监控模块可实时采集系统电量，也可检测温湿度、水浸、门

磁、烟感、空调，确保IT设备运行在一个可靠的环境

＞本地大屏LCD人机界面，无线通讯，实时显示系统各项运行

参数

＞短信告警，确保告警信息第一时间传递给运维人员，以便及

时了解告警信息

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二、系统架构

2.1小型数据中心简介

模块化数据中心解决方案主要定位为风冷场景的小型数据中心

解决方案，IT机柜1〜6个，机房面积在30m2以内，主要应用于

政府垂直行业城市数据中心和区县级机房，金融行业小型二级分

行和大型网点以及中小企业自用机房等数据中心场景。

2.1.1支撑能力

按照客户实际情况确定IT机柜、网络柜、电池柜的数量，单

模块最多支持8个机柜入列;其中IT机柜1-6个，网络柜0~1个，

电池柜0~2个;单模块支持最大IT功率15KW,单柜功率密度最大

5KW;UPS可选10KVA或20KVA;其中，DC基础设施一体柜集成

指示灯模块、配电模块、UPS模块、监控模块、制冷模块于一个

机柜内。

为避免维护线缆对服务器的影响，推荐客户配置网络柜。网络

柜配置5kWPDUo综合布线柜支持最大288根网线或288根光

纤，为保证线缆的维护，推荐客户最大配置240根网线或光纤。

综合布线柜内也能够安装网络设备或服务器。

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2.1.2供配电系统设计说明

采用额定电压380〜415V/50Hz三相供电；可选ATSE模块，支

持双路电源输入；配电模块集成UPS配电、空调配电、IT配电、

监控配电及防雷配电；

采用机架式UPS,可选择3U高20KVA或2U高10KVA,均具

备19英寸安装接口。其中10KVAUPS支持N/N+1/2N(N=l)三

种配置，不支持共用电池组；20KVAUPS支持N/N+1/2N(N=l)

三种配置，支持共用电池组。

备电方式灵活多样，支持电池柜入列、电池柜外置、电池架备

电及电池包备电。

电池柜入列时，电池柜与IT机柜尺寸一致，外观统一。电池

柜不入列或者电池架备电不受安装位置限制。备电时间支持

15min~4Ho

2.2机柜及冷通道封闭系统

采用模块化机房部署方式：一个模块包括配电模块、服务器

机柜、精密空调模块、密封通道等配置，如图所示。

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封闭冷通道而场景

机柜系统尺寸统一，采用前后风道，密封冷通道宽度为

250mm。

机柜：

机柜前后门通风率70%o机柜的垂直安装立柱上标示有每

“U”的准确位置。机柜的前门、后门及侧板均可锁定，用提供的专

用钥匙打开。机柜底部设有防鼠过线底板。机柜系统依据使用门

的形式分为通透式机柜和半密封机柜。其中通透式机柜主要应用

于双排布局和不密封通道的场景。采用玻璃门的半密封机柜应用

于单排密封通道布局。本期项目由于是双排布局，因此采用通透

式机柜。

＞使用环境条件

环境温度：5℃-+40℃

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贮存温度：-25℃〜+55℃

相对湿度：＜85%（25℃+5℃）

IP等级：IP20

＞外观

模块化数据中心配置的机柜尺寸统一，机柜符合19英寸标

准，采用前后风道。机柜外观如图所示。

机柜涂覆层表面光洁、色泽均匀、无流挂、无露底；金属件

无毛刺、无锈蚀；各部件均无锋利棱角，避免对人体造成伤害。

机柜门板、侧板平整，无扭曲、无变形，也不明显抖动；门

板开孔均匀。

机柜标志应齐全、清晰、色泽均匀、耐久可靠。机柜正面和

背面上方应设有用以标注序号的标签或位置（可带有logo）,列

头、列尾机柜朝外的侧板上应设有用以标注列号的位置。

机柜及其附件、涂覆层、标志、饰物等均采用难燃或不然材

料。

机柜颜色：黑色，亚光，机房灯光下无晕眩感。托盘颜色为

浅灰色（具体按建设方要求）。

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＞特性

机柜满足如下特性:

1.前后门通风率不低于70%。

2.机柜内后部可安装两条竖装PDU(powerdistribution

frame)。

3.机柜的垂直安装上标示有每个“U”的位置。

4.机柜的前门、后门及侧板均可锁住，并只能用专用钥匙才

能打开。

5.机柜静载不小于1200kgo

项目技术指标

尺寸规格(高X宽X

深)mmx600mmxl100mm

安装空间单机柜有42U可用空间，方孔条可前后调节，机柜

后侧设置两条竖装PDU安装位置

风道前后风道，满配可安装42条1U假面板

结构组成前门单开门，后门双开门，有侧板。前后门通风率

70%,门体开启角度110。。

表面要求机柜外表面喷涂户内粉，满足A类环境的使用要

求。喷涂颜色黑色。

材质高强度A级优质碳素冷轧钢板

IP等级IP20

接地和防静电预留接地螺钉和防静电手腕插座

环保要求满足RoHS

2.3供配电模块

2.3.1智能配电模块

配电模块由机架式ATS单元、机架式供配电输入输出单元和

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指示灯模块组成。

参数配电模块ATS配电模块指示灯模块

系统参数单路输入，7.51^，或。负载・内置电表，电源指示灯以三相电指示

15kW/R6模块,支持UPS2N架及输入输出端子排，仅在灯，配合配电

构，最大配置2台20kVA容量双路输入时配合配电模块模块使用

UPS（三进三出），最大配置选用

3台空调（其中仅1台带加热

加湿）；UPS需要N/N+1架构

可经过并联UPS输出实现。

尺寸（高263mmX442mmX550mm308mmX442mmX550mm43.6mmX

X宽X442mmX220mm

深）

总输入100A功率端子125A/4PATS-

UPS输入D63A/3PMCB--

UPS输出C63A/3PMCB--

UPS旁路C63A/3PMCB--

空调配电3XC40A/1PMCB--

IT配电14XC40A/1PMCB--

10英寸LCD彩色触摸屏，全图形化显示与操作，同时支持

11国语言。

•显示主回路、各分路开关及防雷开关状态，显示主回路及分

回路电流信息

主回路核心参数显示

•相电压、相电流、负载百分比、频率、功率因数

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•总有功功率、总视在功率、总电能

•零地电压、N线电流

分回路核心参数显示

•相电压、相电流、负载百分比、频率

•有功功率、视在功率、电能

主回路风险告警信息

•提示告警：

•电压谐波畸变率高、电流谐波畸变率高

•电流低阈值越限、三相电流不平衡

•重要告警：

•主路频率异常、电流高阈值越限、主路防雷器状态、电流互

感器接线反

•缺相、过压、欠压、主路掉电、主路输入开关脱扣

分回路风险告警信息

■提示告警：

■电流低阈值越限、输出支路异常

■重要告警：

■电流高阈值越限、输出支路大电流冲击、检测板故障

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232不间断供电子系统

机房内IT设备采用UPS系统供电方式，UPS采用模块化

UPS,提高机房供电可靠性。

IT设备供电：

>IT设备供电架构为单路供电，机柜内配置独立单路PDU；

>USP系统为IT设备提供可靠的系统电源，提供UPS系统维

护旁路，确保了负载可在线维护；

>规划机房IT设备总功耗：P]=4rack*3kw/rack=12（kW）；

本次方案根据用户需求，采用20kVA机架式UPS一台。

UPS规格参数

容量20kVA/18kW

型号UPS

输入

输入输出制式单相输入单相输出/三相输入单相输出/三相输入三相输出

额定输入电压220/230/240Vac

输入电压范围L-N:80-280Vac

输入频率范围40-70Hz

输入功率因数0.99

电池电压±(192-240Vdc)

输出

输出电压220/230/240Vac±l%

输出频率同步状态，跟踪旁路输入（正常模式），50/60±0.1Hz（电池模式）

输出波形正弦波，THDv<2%

输出形式0T接线端子排

系统效率高达95%

过载能力125%负载5min后转旁路；150%负载Imin后转旁路

环境

工作温度0℃-40℃

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储存温度-40℃-70℃

相对湿度0%-95%(无冷凝)

工作海拔高度1000m

噪音<58dB

其它

高X宽X深(mm)130X430X685

重量32kg

通讯功能RS485、USB、SNMP、干接点等

认证CB、CE、泰尔认证、CQC节能认证、ECA认证

针对办公室、营业厅、接入设备、小型服务器等小型供电场

景，推出了l-20kVA小容量UPS供电解决方案。该系列产品兼容

机架式塔式安装，可适应客户不同安装需求，80-280V超宽输入

电压，电网适应能力强，效率高达95%,为客户提供绿色供电。

一、可靠

1、5kA防雷设计，有效降低雷击失效率

＞70%以上的雷击事故是从电源线侵入的

＞从雷电灾害损失事例类型来看，90%以上涉及电脑网

络及通讯系统，而且基本上都有UPS电源

＞UPS-G系列5kA防雷设计，高出业界2kA的水平

＞输入端口差模、共模6kV防浪涌设计，高出业界4kV

的水平

2、高电网适应性及负载适应性，确保供电质量

＞输入电压范围：80V-280V

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＞输入频率范围：40Hz-70Hz,具有良好的油机适应性

＞减少切换电池次数，避免故障高发区

＞减少电池充放电次数，延长电池寿命

＞输出过载：125%负载5min

A输出过载：150%负载Imin

＞减少输出转旁路次数，运行可靠，保障客户设备供电

质量

（而疝）（?卬册®）C〉

川心仇做“处J文化中

3、提前预警，变事后维护为事先保养，消除潜在断电风险

＞母线电容电解液的干涸，容量下降

常见失效

胆及现象＞风扇转轴润滑油干涸、进入灰尘

等，使转速下降

＞电池失效表现为备电时间减少

4、效率高达95%,获全球首批能源之星认证

＞系统效率：6kVA:94%;10kVA:94.5%;

15kVA/20kVA:95%

＞ECO模式效率可达98%以上

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＞10kW的负载，50%负载率，相较传统UPS,UPS-G

年节约电量4634kW-h

5、智能电池管理有效提升电池寿命50%

＞电池节数可调，当有电池故障时，取出故障电池后，

剩余电池可继续为系统备电，同时也便于电池利旧

＞根据负载状况及放电时间，自动调整放电终止电压

＞自动均浮充转换，有效延长电池寿命，温度补偿功

能，防止电池过充电或欠充电

＞检测电池充电状态，及时告警，防止热失控发生

＞电网条件较好的地区可使能电池休眠，延长电池寿命

6、多种安装方式及输入方式，满足不同r一r一

场景需求!不杀最

＞机架式、塔式兼容单加加I

＞支持多种输入制式

7、6k以上多达4台并机及分级下电功能，灵活配置

＞自适应并机，易于构成N+X配置

＞环状并机线，消除单根并机线故障引发的影响

＞一卡监控整个并机系统

二、高效

在线模式下，6k效率可达94%,10k效率可达94.5%,15k/20k

效率可达95%,

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输入功率因数高达0.99以上，节约配电投资

在市电较好地区可使能ECO功能，进一步提高效率，节约能

源

三、易用

自适应并机功能，支持四台并机

6k/l()k支持16〜2()节电池灵活配置

15k/20k支持32-4()节电池可调，更易维护兼容机架/塔式安装

标配LCD,支持多种语言，且可随安装方式不同而旋转，界

面友好

能够对负载进行分级下电保护，给客户重要负载提高更长时

间和更可靠的保护

四、智能

电池节数可调，6K710K机型支持20-16节电池，15/20KVA

支持32-40节电池可调，当有电池故障时，取出故障电池后，剩

余电池可继续为系统备电

电池智能充放电管理及智能休眠，自动均浮充转换，温度补

偿，电网条件较好的地区可使能电池休眠，延长电池寿命，检测

电池充电状态，及时告警，防止热失控发生；

支持多种监控选配卡，SNMP卡和ModBus卡实现监控组网

需求，干接点卡经过I/O信号对UPS的状态进行监控；

UPS可满足不同应用场景的电源系统，主要应用于通信机房、

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网络间、营业厅、实验室、仪器室、控制室、办公环境、计费中

心、精密控制室、过程控制中心等场所。

233蓄电池子系统(蓄电池，无线电池监控仪)

1、蓄电池选型

本项目UPS蓄电池系统设计选用山东圣阳电源股份有限公司

生产的寿命SP系列阀控免维护密封铅酸蓄电池。

一、蓄电池配置方案

电池的放电效率(n电池)与放电时间不是简单的比例关系，实

测结果如下表。由下表能够看出，在20小时放电倍率下，能够释

放出100%的能量，而在1小时放电倍率下，只能释放出57.2%的

能量。

铅酸免维护蓄电池不同时率下放电效率n电池⑴数据表

放电时间t放电效率(%)放电电流放电时间放电效率(%)

20h1000.05C20min43.3

15h96.20.064C10min38.6

10h91.40.0914C9min37.2

8h89.50.125C8min36.0

6h840.14C7min34.5

4h78.70.197C6min32.8

2h70.50.342C5min31.2

Ih57.20.572C4min29.3

50min54.13min25.9

40min51.62min20.7

30min47.80.956C1min12.1

恒电流计算公式：AH=(PXT)/(uxnXn电池(T))

P-负载功率；

T一放电时间；

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U—电池组电压；

n一电池逆变效率；

n电池(T)一放电效率；

根据用户需求，后备时间为60分钟，UPS-G系列UPS的参数

值如下：

UPS负载功率P=12KW

放电时间T=1小时

电池组电压U=432

电池逆变效率n=0.96

放电效率n电池(T)=57.2%

因此，AH=(PXT)/(UXHXH电池(T))=(1X1)/(432X

0.96X57.2%)=50.6AH,50.6/50^1,432V/12V=36,因止匕，本项

目，12KW负载需要配1组36节12V50AH的圣阳SP12-50蓄电

池。

开放式电池组架根据机房现场尺寸进行制作，以满足机房现

场安装要求。

2、无线电池监控仪

2.4制冷系统

风冷机架式空调室内外观如下图所示，性能参数如下表所示。

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风冷机架式空调室内机参数

项目参数值备注

制冷类型风冷直膨式-

电压范围198V〜264VAC/lPh/50Hz-

电源制式220V-240VAC

电压频率范围47Hz〜53Hz-

制冷剂R410A-

额定制冷量HkW回风37.8C,25%RH,室外

35℃

风量2600m3/h-

室内机尺寸（高X宽X442mmX442mmX800mm-

深）

安装方式机架式安装安装在DC基础设施一体柜或IT

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项目参数值备注

机柜

排水方式兼容上、下排水，支持强-

排水

走管方式兼容上/下走管-

过滤网等级G3-

加湿lkg/h选配

除湿具有低载除湿功能-

加热3kW选配

工作温度（室内）0℃〜40℃-

工作温度（室外）-20℃〜+45℃标配

存储温度-40℃〜+70℃带冷媒时-40℃〜+55℃

存储湿度5%RH〜95%RH-

海拔高度0in~4000m超过1000m需要降额使用

认证CE、CCC>ROHS认证和-

REACH指令

2.5动环监控系统

2.5.1系统架构

数据中心机房支撑着数据中心系统的正常运营，任何一个由于

环境条件变化、设备故障和人为失误造成的意外给系统带来的不稳

定性甚至中断，都会造成巨大的损失。为了减少这种损失，保证数

据中心的安全运行，必须有一套先进可靠的集中监控系统。该系统

必须能够随时随地观察到机房内rr设备及其周边环境的情况，必须

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能及时地发出预防性报警，通知有关人员，采取措施，防止事故发

生。

本数据中心机房项目建议配置模块化机房兼容的机房智能管理

系统。

是面向机房基础设施管理的新一代智能管理系统，可实现对数

据机房基础设施层的动力、环境、视频、门禁等设备的实时数据、

设备状态、告警等的管理。支持各种机房视图和报表展现，用户可

方便查看机房设备实时状态。提供标准的平台，可灵活配置、柔性

扩容、分层级管理，适应模块化和集装箱数据机房等多种应用场

景。

经过柔性拓展的物理架构和模块化设计的思路，管理平台既能

对单个数据中心基础设施进行管理，也能对多个分地域的数据中心

基础设施进行集中统一管理。管理平台与网元的组网方式如图所

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智能微模块提供WiFi与ZigBee无线组网功能。支持手机移动

APP接入无线接入场景，部分南向部件（天窗执行器、照明执行

器、多功能传感器、门禁执行器）同时支持ZigBee无线组网。

具有良好的可视化界面，根据实际需求可提供全面的管理功

能。主要能够监控以下范围的设备：

动力设备：精密空调、不间断电源（UPS）、高压直流电源

（HVDC）、配电柜、自动切换开关（ATS）等。

环境设备：多功能传感器（红外传感器、烟雾传感器、温湿

度传感器）、水浸传感器等。

视频设备：摄像机、VCN500（网络硬盘录像机）。

门禁设备：集成标准的门禁管理系统，实现对门状态、刷

卡、权限等关键信息的管理和监控。

标准的网管接口：能够向第三方网管系统提供SNMP

（SimpleNetworkManagementProtocol）形式的接口，以满足与

第三方系统的信息交互。系统提供多协议扩展机制，满足不同设

备的接入。

3.5.2功能规划

1、系统管理

系统管理提供日志管理、安全管理、用户设置、系统配置等功

能。

2、资源管理

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接入管理系统的设备都称为物理资源，设备管理实现资源接入并

对这些资源进行管理。

3、视图管理

视图管理，以设备视图直观的反映设备的物理位置信息和运行状

态，实时监控整个网络中设备的运行情况。

4、故障管理

故障管理功能主要包括监控、显示和统计、清除、确认、屏蔽告

警等。用户能够更快的发现、定位并解决网络或设备故障。

5、性能管理

性能管理，对设备的关键性指标进行监控，并对采集到的监控数

据进行统计。经过可视化的操作界面，方便用户对设备运行进行管

理。

6、能效分析（可选）

管理系统提供独立的PUE动态显示界面，界面包含各机房的

PUE显示，以及总的PU