数据中心机房(机房建设)方案.doc

数据中心机房（机房建设）方案技术解决方案目 录一、产品概述31.1 产品简介31.2 应用场景31.3 产品特点3二、系统架构42.1 小型数据中心简介42.1.1 支撑能力52.1.2 供配电系统设计说明52.2 机柜及冷通道封闭系统52.3 供配电模块82.3.1 智能配电模块82.3.2 不间断供电子系统102.3.3 蓄电池子系统（蓄电池，无线电池监控仪）132.4 制冷系统142.5 动环监控系统162.5.1 系统架构163.5.2 功能规划183.5.3 产品特性182.6、防雷接地系统192.6.1 电源系统防雷192.6.2 接地系统19一、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16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：1.3 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 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，优化成本 电源输入支持单/双路，UPS支持n/n+1/2n,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 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16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01个，电池柜02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5kW PDU。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。综合布线柜内也可以安装网络设备或服务器。2.1.2 供配电系统设计说明采用额定电压380415V/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10KVA UPS支持N/N+1/2N（N=1）三种配置，不支持共用电池组；20KVA UPS支持N/N+1/2N（N=1）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15min4H。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。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%。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，所以采用通透式机柜。 使用环境条件环境温度：5+40贮存温度：25+55相对湿度：85%（255）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）。 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（power distribution 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1200kg。项目技术指标尺寸规格（高宽深）2000mm600mm1100mm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RoHS2.3 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，7.5kWIT负载15kW/R6模块，支持UPS 2N架构，最大配置2台20kVA容量UPS（三进三出），最大配置3台空调（其中仅1台带加热加湿）；UPS需要N/N+1架构可通过并联UPS输出实现。内置电表，电源指示灯以及输入输出端子排，仅在双路输入时配合配电模块选用三相电指示灯，配合配电模块使用尺寸（高宽深）263mm442mm550mm308mm442mm550mm43.6mm442mm220mm总输入100A功率端子125A/4P ATS-UPS输入D63A/3P MCB-UPS输出C63A/3P MCB-UPS旁路C63A/3P MCB-空调配电3C40A/1P MCB-IT配电14C40A/1P MCB-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。l 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l 相电压、相电流、负载百分比、频率、功率因数l 总有功功率、总视在功率、总电能l 零地电压、N线电流分回路核心参数显示l 相电压、相电流、负载百分比、频率l 有功功率、视在功率、电能主回路风险告警信息l 提示告警：l 电压谐波畸变率高、电流谐波畸变率高l 电流低阈值越限、三相电流不平衡l 重要告警：l 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l 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n 提示告警：n 电流低阈值越限、输出支路异常n 重要告警：n 电流高阈值越限、输出支路大电流冲击、检测板故障2.3.2 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：P1=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UPS2000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220/230/240Vac1%输出频率同步状态，跟踪旁路输入(正常模式)，50/600.1Hz(电池模式)输出波形正弦波，THDv2%输出形式OT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1min后转旁路环境工作温度0-40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其他高宽深(mm)130430685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1-20kVA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 UPS2000-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 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 输出过载：150%负载1min 减少输出转旁路次数，运行可靠，保障客户设备供电质量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 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 10kW的负载，50%负载率，相较传统UPS，UPS2000-G年节约电量 4634kWh5、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，满足不同场景需求 机架式、塔式兼容 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%， 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/10k支持1620节电池灵活配置 15k/20k支持32-40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，界面友好可以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，6K/10K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，干接点卡通过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、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。2.3.3 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10年寿命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(电池)与放电时间不是简单的比例关系，实测结果如下表。由下表可以看出，在20小时放电倍率下，可以释放出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电池(t)数据表放电时间t放电效率(%)放电电流放电时间放电效率(%)20h1000.05C20 min43.315h96.20.064C10 min38.610h91.40.0914C9 min37.28h89.50.125C8 min36.06h840.14C7 min34.54h78.70.197C6 min32.82h70.50.342C5 min31.21h57.20.572C4 min29.350min54.13 min25.940min51.62 min20.730min47.80.956C1 min12.1恒电流计算公式：AH=（P T）/（U电池(T)）P负载功率；T放电时间；U电池组电压；电池逆变效率；电池(T) 放电效率；根据用户需求，后备时间为60分钟，UPS2000-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=0.96放电效率电池(T)=57.2%因此，AH=（P T ）/（U电池(T)）=(120001)/(4320.9657.2%)=50.6AH，50.6/501，432V/12V=36，因此，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。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198V264V AC/1Ph/50Hz-电源制式220V240V AC电压频率范围47Hz53Hz-制冷剂R410A-额定制冷量11kW回风37.8，25% RH，室外35风量2600m/h-室内机尺寸（高宽深）442mm442mm800mm-安装方式机架式安装安装在DC基础设施一体柜或IT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1kg/h选配除湿具有低载除湿功能-加热3kW选配工作温度（室内）040-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% RH95% RH-海拔高度0m4000m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IT设备及其周边环境的情况，必须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。通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示。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。主要可以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：可以向第三方网管系统提供SNMP（Simple Network Management Protocol）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。用户可以更快的发现、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。通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PUE显示。PUE显示通过速度仪表盘方式进行显示，仪表盘最大为3，单位0.1/刻度。7、工单管理（可选）工单管理是最基本的运营管理模块。通过工单的形式将告警工作任务派发，通知相关人员及时处理，确保系统安全、稳定运行。8、报表管理提供基本报表信息的显示和下载的界面，根据不同的报表类型，可以将报表展示成曲线图、饼图、柱状图等不同的图形，方便用户直观了解到报表的信息。9、门禁系统对门禁控制器以及门禁控制器的持卡用户进行管理。3.5.3 产品特性1、灵活的基础设施管理能力 能够对各类型数据中心机房的基础设施进行统一管理，实现全领域的覆盖。 实时设备监控，实现设备的高效管理。 实时环境监控，识别潜在威胁。 精确的能效分析，提供用户可定制、形式多样的能耗统计和分析方法，为有效提升能源使用效率（PUE