艾特网能微模块方案书.docx
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艾特网能微模块方案书
艾特网能数据中心机房
BM解决方案
深圳市艾特网能技术有限公司
2016年7月
1BM系统简介
模块化数据中心方案，是当今行业中主流及领先的应用方案，在各行业的大中小型机房中广泛应用，并受到行业专家及用户高度认可。
包括腾讯、阿里、国家超算中心、各国有银行、各国家及省市政府单位、学校、各托管IDC及云计算中心都大量应用并对其便捷性，可扩容性、低运营成本（节能高效性）、高可管理性、整洁美观给予了高度评价。
此项目考虑到机房布局，机柜数量等特定因素，同时考虑到后续扩容的便利性，支持在线扩容无需掉电及避免二次工程及施工、节能突出节约运营及维护成本、方案整体美观整洁兼容性好、维护时避免因不同厂家设备损坏出现扯皮，故障界面不清晰等问题，建议使用艾特网能BM（DataCenteriBlockModule）模块化机房方案。
2需求分析及方案配置
2.1需求分析
根据前期与贵公司的交流，机房基本信息及要求如下：
该数据中心机房面积约110平方米。
单柜负载3kW。
UPS选择模块化UPS，电池放置于微模块内。
根据机房面积部署机柜。
具体需求总结见表2-1。
表2-1机房需求调查表
机房概况
机房面积
110m2
服务器机柜数量
26
网络机柜数量
4
设备功耗
单机柜功耗3kW
后备时间
1
配电需求
ATS自动切换开关
需要
输出配电柜
需要
UPS需求
按实际负载配置
80KVA
考虑后期扩容能力
需要
机房空调需求
按实际负载配置
4台38KW；
集中监控需求
UPS，空调
需要监控
温湿度
需要监控
烟感
需要监控
告警管理
需要监控
机柜需求
服务器机柜
根据机房面积部署
机柜附件和柜内配电
需要
2.2方案配置
参考设计要求，针对以上需求情况，我们为贵公司设计了专业的机房动力环境解决方案—BM微模块。
2.3机房工艺布置
机房内设备工艺布置采用艾特网能iBlockBM整体机房解决方案，布置一组BM封闭冷池微模块。
模块包括标准服务器机柜26台，网络机柜4台，列间风冷空调4台，配电柜2台，模块化UPS2台，电池柜6台，冷通道封闭组件1套。
模块布局示意图如图2-1所示：
图2-1BM模块布局
图2-2BM现场布局图
3艾特网能BM系统介绍
3.1制冷系统
3.1.1CoolRow系列列间机房专用空调
CoolRow是艾特网能公司推出的目前业内性能最好的列间机房空调，采用了代表业内先进技术，达到目前业内最高性能水平风冷&水冷3.3以上及冷冻水25以上的高能效比，以及100%以上显热比。
“品味虽贵必不敢减物力、炮制虽繁必不敢省人工”，我们坚持关键物料必须行业前三的供应商选择标准，坚持产品性能参数测试合格出厂。
“真材实料、物美价廉”就是艾特网能的产品口号，并愿接受任何形式的第三方测试以及厂检等。
3.1.2CoolRow机房空调特点
1）EC变容量供冷技术（选件）：
EC驱动电机，比普通驱动电机节能20%左右；变容量按需供冷，制冷精确，节能效果好；电机变功率调节运行，节能性优于窜气卸载的变容量模式；30~100%软起动，启动电流小。
2）电子膨胀阀节流技术（选件）:
控制精度高,反应速度快，精确制冷且系统稳定；与负荷匹配精准，节能效果好。
优于业内热力膨胀阀配置。
3）满柜式大面积蒸发器：
优于业内半柜“V”型蒸发器或“/”型蒸发器，换热面积最大，换热效率最高；蒸发器表面迎风风速小，减少风机压头及功率。
4）分段式冷凝水收集系统：
冷凝水积水盘分段收集冷凝水，减少下部表冷器飞水现象，确保冷凝水排水通畅无溢流。
优于一体式积水盘设计。
5）全覆盖式风机设计：
风机柜内全覆盖均匀布置，机架上下供冷均匀；蒸发器表面风速均匀，无死角，换热效率高。
优于业内半覆盖风机布置。
6）蒸发器亲水膜涂层：
提高换热效率，减少绝热损失。
优于行业白板蒸发器
7）正温度系数电子再热器（选件）：
热量温度负反馈调节，实现温度电流双保护；插拔更换，维护简单。
优于电子管翅式加热器。
8）可拆卸电极加湿器（选件）：
体积小，易拆装；封闭加湿，效率最高；自动冲洗且可拆卸维护，维护费用低。
优于远红外加湿器及全封闭电极加湿器。
9）多角度送风导流设计（选件）：
可根据机房实际布置情况选择45°单侧&双侧以及全正面水平垂直送风等多种送风方式。
优于业内纯正面送风方式和突出机架面板平面水平平行送风方式。
10）满柜式大面积过滤器：
柜门同尺寸大面积过滤器配置，过滤器面积最大，过滤效果最好，优于业内半柜式过滤器布置；G4级过滤器，优于行业普遍的G3配置，效果更好；金属框架，可重复使用。
11）水管上下灵活走管设计：
机组标配水管上下走管预留接口，可根据实际需要灵活选择走管形式。
优于业内单种走管，其它形式需非标的设计。
12）室外风机变频无极调速：
可根据室外温度变化变频无极调节风机转速，节能、降噪、寿命长。
优于业内斩波调速风机的能耗和寿命。
13）整机能效业内最高：
满柜式大面积蒸发器、全覆盖式风机设计、CFD风道气流优化模拟、控制系统能效管理功能、冷凝器风机变频无极调速等多项节能技术应用，整机综合能效比风冷&水冷3.3以上及冷冻水25以上、显热比高达100%以上，处于业内领先水平。
3.2供配电系统
3.2.1.1艾特祁连UM大容量系列产品介绍
额定容量：
20-800kVA
额定电压：
380/400/415VAC
额定频率：
50/60Hz
拓扑结构：
双变换在线式，模块化
输入输出制式：
三相输入/三相输出
3.2.1.2艾特祁连UM系列设计理念
信息技术不断更新进步，人类的信息处理和传递已经走进飞速发展的时代。
信息技术的迅速发展对其能源供给提出更高要求，艾特网能基于多年的经验，为客户提供可靠、高效、易用、智能的大容量塔式UPS解决方案。
祁连UM系列UPS是艾特网能发布的高端模块化UPS。
采用在线式双变换设计，基于DSP全数字化控制，为客户提供可靠、高效、易用、智能的UPS。
祁连UM聚焦于可靠、节约、智能、简易的解决方案，可为以下领域提供可靠、高质量的供电保证：
大型数据中心（互联网数据中心、企业数据中心）
电信、金融中心机房，政府、能源、电力、交通、ISP及大企业的核心机房
地市县级电信机房、中小金融机构主机房、政务网、地市县级政府机房
电信营业厅、呼叫中心、企业和政府的办公室、中小企业计算机房
3.2.1.3特性与价值
1）高可用性设计
●全面的模块化设计，关键部件均支持热插拔
全模块化设计，功率模块、旁路模块、控制模块均支持热插拔，按需扩容，易于维护，可平滑扩容至800kVA。
边成长边扩容，有效节约投资。
传统大型UPS供电系统为了避免中途扩容所带来的断电风险，往往采用一步到位的建设模式。
这不仅使建设初期的投资大大增加，而且导致供电系统长时间运行在低效率。
祁连UM采用模块化设计，避免了传统UPS系统停机扩容的弊端，实现系统平滑升级扩容。
机房供电系统建设实现按需扩容，有效减少客户初期投资与运营成本。
●平均维护时间大幅缩短，有效提升可用性
可用性为系统开始一项任务时处于可工作或可使用状态的概率，一般与MTBF（平均故障间隔时间和）和MTTR（平均无故障时间）相关，即MTBF越大，系统可用性越高，MTTR越小，系统可用性越高。
热插拔设计大幅降低了系统的故障修复时间，有效改善了系统可用性。
经过培训的工程师即可进行故障模块更换，使系统快速恢复正常。
避免了传统UPS停机、分析、修复的冗长过程，系统的修复时间可以缩短至10分钟以内。
2）高可靠性
●完善的冗余设计
能源控制单元、通讯总线等均采用冗余设计
风扇采用容错设计，单个风扇故障仍可带载50%，两个风扇故障可带载30%
●优异的电网适应性
宽电压输入范围：
138-485Vac，305V-485V可支持满载，305-138V线性降额至40%负载
6kV/5kA的防雷设计，有效降低雷击失效率
●优异的负载适应性
输出PF达到1，比传统UPS多带载25%以上
PFC技术的采用，使现代服务器、路由器、存储等IT负载的输入功率因数可以达到0.95以上，如果使用传统输出功率因数0.7-0.8的UPS，将大大增加在UPS主机方面的投资。
对于功率因数不低于0.5的感性、容性负载无需降额
●优异的环境适应性
40℃可满载工作，充电容量等也不降额
三防漆加强涂覆，适应粉尘、盐雾等恶劣环境
3）高效率
●低负载下保持高效率，最常用负载率段即效率最高段。
由于冗余配置（为保障供电可靠性UPS系统一般采用并机或双母线配置）与过度配置（系统规划可能考虑3-5年的扩容需求）等原因，传统数据中心中UPS系统长期运行在10%-40%的低负载率下，实际运行效率远远低于宣称效率，由UPS导致的电力损耗一般可达到整个数据中心电力损耗的6%-10%。
艾特UPS在低负载下保持高效率，保障客户UPS在20%-40%的低负载率段也可高效运行。
40%负载率下可保持96%的高效率
20%负载率下可保持95%的高效率
●智能休眠设计，保障极低负载率时UPS系统高效运行
极低负载率（10%-15%以下）时，祁连UM可通过启用智能休眠，使部分模块进入待机状态，提升系统负载率至最佳范围，从而改善运行效率。
即使休眠之后，祁连UM系统仍会保持至少一个模块的冗余，并在系统负载增加时立即唤醒休眠模块，确保系统安全可靠。
●ECO模式效率可以达到99%以上，获取极致节能效果
在电网较好地区，可以通过启用ECO功能，将运行效率提升至99%以上，节约能耗开支。
ECO模式下，负载默认由旁路供电（旁路输入许可范围可设置），同时逆变处于待机状态。
当市电异常时，UPS可快速切回逆变模式，保障负载供电质量。
4）便捷易用
●占地面积小，工程界面友好
单柜功率密度达到320kVA，节约占地面积50%
完全前维护设计，操作简便
40-200kVA支持靠墙安装
40-200kVA上下进线兼容，无需边柜
●智能电池管理，有效延长电池寿命
智能均浮充转换与温度补偿
可使能电池休眠，避免长期浮充缩短电池寿命
电池健康度自动检测，在失效前可发出预警
电池节数30-46节可调，易于维护
●低谐波及高功率因数，有效降低配电系统投资
THDi<3%&PF>0.99减少对电网的谐波污染
软启动技术可提升油机配比至1:
1.1
5）智能管理
艾特祁连UM系列支持多种通讯协议：
ModBus、SNMP等多种通讯协议，标配：
RS485接口、FE接口、N+X并机通讯口、干接点
●Web网页轻松管理UPS系统（配合SNMP卡使用）
查看UPS实时运行数据，可对UPS进行相关操作
可对SNMP卡应用软件和UPS监控软件升级
可对SNMP卡进行配置
●NetEco监控系统，提供完善的监控方案
实时监控UPS系统的工作状态，可对UPS进行在线操作
支持延时关机，适时安全关闭计算机应用系统及操作系统
提供邮件告警、短信报警等多种报警上报方式
支持USB，SNMP，Modbus网络通讯
3.2.2艾特网能智能精密配电柜
艾特网能智能精密列头配电柜符合YD/T585-2010的相关技术要求。
智能精密列头配电柜安装于通信局站通信设备机房内机列的端首，为本列通信设备进行交流电源分配和电量参数监测。
380V（或220V）交流输入电源进入柜体后，火线通过“窥口铜接线端头”连接在总断路器上，然后经总断路器→电流互感器→汇流排→若干个支路断路器→用户负载；工作地线进入柜体后，通过“窥口铜接线端头”连接在汇流排上→然后经工作地铜排→用户负载，完成交流电源的分配功能。
3.2.2.1主要特点
柜体内部布线方便、可靠、美观
交流防雷防护功能
电量监测功能：
三相电压、三相电流、有功与无功功率、电能等功能
告警功能：
电压、电流、频率超限告警，开关断和缺相告警
具备RS485通信接口，便于远程监控
3.2.2.2技术指标
使用环境
Ø环境温度：
-5℃～+40℃
Ø相对湿度：
≤90%
Ø海拔高度：
≤2000m
电气性能
Ø绝缘电阻：
配电设备中，各带电回路导体之间及任一导体与机壳（或地）之间的绝缘电阻≥10MΩ
Ø抗电强度：
AC2500V，50Hz,1min,不击穿，无飞弧
Ø交流电源分配设备额定电压：
380V或220V
结构
Ø电源分配柜采用模块化设计，安装方便，配置灵活。
Ø电源柜组成=柜体+总开关模块+支路开关模块+总断路器+支路断路器+零线模块+智能监控单元。
Ø电源柜正面电气元器件。
也可根据客户需求做成主路正面，备路背面。
3.2.3PDU
每机柜配置两条可拆卸、可更换的固定式配电单元（PDU），用于机柜设备电源的引入、分配、保护、分合、接插。
PDU为竖条形一体化结构，正面可拆装。
220V/32A单相输入。
输出设置4位16A国标（或C19接口），12位10A国标（或C13接口）。
带总指示灯。
具有抗雷击、抗浪涌保护性能。
可根据用户需求配置热插拔检测表头（下图左）。
可根据应用需求为每个输出支路配置独立的过流、短路保护装置（下图右）。
PDU采用优质板材框体。
电源输入采用接线端子引入，方便电源线接入，保证每个插座最大能承受10A或16A的电流，每个端子的所连接的电缆额定截面积为6mm²。
电源输入处设置接线座，方便电源线（火线、零线和保护地线）接入；分配板总路输入电源线接口可以连接35mm2以下的电缆，每个输出端口采用不小于1.5mm2阻燃铜电缆连接；分配板采用的断路器和插座，通过3C认证，质量可靠，符合通信机房安全要求；工作电压为交流220V，满足24小时不间断运行要求。
3.3
服务器机柜
3.3.1突出特点
a.国际领先的散热设计
Ø前后“超级网孔”门设计
Ø高密内六角网孔，开孔率高达72%
Ø适应数据中心冷热通道设计
Ø弧形门设计，通风面积更大，且美观大方，符合现代机房审美标准
Ø机柜分前进风与下进风方式，满足不同的环境使用独特的组合式结构设计
b.机柜框架采用组合式设计
Ø侧门板采用上下板设计及机柜内部固定，方便拆装，进一步提高设备的安全性
Ø丰富的选配件，满足各种应用需求
Ø兼容平板包装运输，降低60%的运费
c.可靠的电源分配设计
Ø主备双路输出，使用安全稳定
Ø多样的配电方案满足各种应用需求
Ø独特的远程监控与管理，使用更方便
d.科学的线缆管理
Ø后部采用专用线缆管理通道，方便对大量数据线的敷设、管理和操作
Ø顶部采用双通道走线槽与走线梯的无缝配合，方便排线和检修
3.3.2服务器机柜配置
3.4封闭冷池系统
艾特网能BM封闭冷池，主要由以下组件组成：
玻璃天窗组件、玻璃隔离门组件、钢制假墙组件、消防联动系统组件、环境监控单元组件。
功能特点：
Ø实现冷热通道隔离，合理有效的利用冷量，防止冷热横穿，冷量丢失。
Ø改变了传统的先冷却环境，后冷却设备的状况，合理的利用资源，节约用电。
Ø给设备提供一个非常稳定的工作环境。
3.4.1玻璃天窗组件
根据安装需求不同，有三种天窗可以选择：
活动天窗（也称翻转天窗）、功能天窗及固定天窗。
该方案中消防气体管道位于机房顶部，所以选择活动天窗及功能天窗。
a.活动天窗
活动天窗适用于顶部安装消防气体管道，可以与消防系统联动，当冷通道内部出现异常，温度过高或是出现烟火时，天窗自动打开，消防系统喷洒的消防气体可以迅速喷洒到通道内部，避免火灾发生。
b.功能天窗
用于安装电源、温湿度传感器、烟感、摄像头以及消防联动控制单元等。
c.固定天窗
适用于底部安装消防气体管道，当冷通道内部出现异常，温度过高或是出现烟火时，喷洒的气体从底部通风地板快速喷洒到冷通道内，避免火灾发生。
3.4.2玻璃隔离门组件
本次设计选择旋转推拉门，它适用于冷通道正面左右两侧需要安装其它机柜的封闭冷通道。
主要特点：
密封性较好，左右门板可以实现自动关闭。
双开门整体与机架通过螺钉联接，门板下部安装密封毛刷，保证密封冷通道系统的密闭性。
端门为左右双开结构，门页中间带有大面积透视钢化玻璃，常闭状态。
3.4.3钢制假墙组件（根据项目情况选配）
根据楼柱与微模块封闭通道的相对位置不同，选择对应的假墙组件，以保证通道的密闭性。
假墙一机房楼柱内嵌在单列机柜内，在机柜前后方向设置钢制假墙，使通道内形成
封闭通道，同时保证机房美观。
假墙二机房楼柱内嵌在机柜内并凸出机柜，在机柜前后方向及机柜宽度方向设置假墙，是通道形成封闭。
假墙三单列通道假墙，假墙完全独立与地板固定，与机柜形成封闭通道。
3.4.4消防联动系统组件
活动天窗供电电源：
主备两路输入，给天窗电磁锁提供稳定的电压。
技术参数：
输入电压：
AC220V输出电压：
DC12V最大输出电流：
25A最大输出功率：
300W
活动天窗磁力锁：
锁定活动天窗，通电吸附天窗，断电天窗自动打开
技术参数工作电压：
DC12V额定功率：
≤2.5W吸附力：
F≥10KG（可吸附起表面平整10KG物体）
活动天窗驱动系统：
驱动天窗打开，当消防系统或是监控系统提供异常信号给驱动单元时，驱动单元通过继电器控制天窗断电打开
3.5监控系统
艾特网能BM系统采用iMonitor数据采集单元实现对设备量、安全量、环境量的监控，连接方式全部采用RJ45网口连接，易于建设实施，工程量小。
通过一个IP地址实现对“供电/散热/环境/配电（甚至不同品牌设备）”的一站式监控，节省公司带宽资源。
监控界面支持不依托于任何软件，只需要一台可以上网的电脑就可以随时随地的了解机房信息，同时支持短信、邮件、电话告警功能，真正达到无人值守机房，机房的任何异常会第一时间通知到管理者。
iMonitor监控系统具有如下特点及优势：
Ø可以在一个监控平台内实现对机房环境、机房设备、机房安全、机房门禁系统的集中监控，极大地提高了机房管理人员的工作效率；组网方式灵活，能够方便地实现异地集中监控；
Ø基于B/S架构，不需要安装任何客户端软件或其他第三方软件，安全可靠；
Ø覆盖从微型机房、小型机房、中型机房、分布式机房、模块化机房的全方位解决方案；
Ø超强的设备接入能力，无工程化设计；
Ø人机界面友好，容易掌握，在完善监控功能的同时不增加管理人员的掌握难度。
Ø提供丰富的告警方式，如现场告警、屏幕告警、短信告警、邮件告警等；
Ø告警阀值可灵活设置，体现人性化管理。
Ø具有完善的数据管理功能
一旦发现异常事件，系统即自动执行预定的控制策略，同时启动报警，报警可以有几种方式，如报警窗口、实时打印、语音提示、电话语音、电子邮件、短信等。
如图所示。
使用时，可以选择其中一种或多种报警；当有多个报警同时发生时，系统通过事件等级，排队报警事件，并逐一报警，其中的电话号码、手机号码、电子邮件等由用户设置。
报警具备灵活定义功能，可以分别设置设备的报警方式以及相关管理人员，比如可以设定以下报警方式：
精密空调故障通过电话语音方式通知精密空调管理人员并发送电子邮件给主管人员，而消防报警可通过手机短信方式通知消防管理人员并发送电子邮件给主管人员。
这种方式大大增加管理的灵活度。
监控对象
艾特网能iMonitor监控系统可实现对配电、设备（UPS、空调等）、机房环境、机房安全、门禁系统的集中监控。
3.5.1UPS监控
艾特网能所有UPS产品均可无缝接入iMonitor监控系统。
监控平台实时监视UPS整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部分的运行状态与参数。
系统可全面诊断UPS运行状况，实时监视UPS的各种参数。
一旦UPS报警，将自动切换到相应UPS监控子系统的运行画面。
用户还可根据需要对重要的报警事件设置电话语音拨号的报警功能。
对于重要的参数，可作曲线记录，系统可查询一年内相应参数的运行曲线，并可显示查询选定具体时间相应时间的参数值，当天（以天为单位）该参数的最大值，最小值，方便管理员全面了解UPS的运行状况，及时地发现并解决UPS运行中出现的各种问题。
3.5.2空调监控
艾特网能所有空调产品均可无缝接入iMonitor监控系统。
监控平台可实时、全面诊断空调运行状况，监控空调各部件（如压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等）的运行状态与参数，并可通过网络远程修改空调设置参数（温度、湿度等），实现空调的远程开关机。
对重要参数，可作曲线记录，用户可通过曲线记录直观地看到空调机组的运行品质。
空调机组即使有微小的故障，也可以通过系统检测出来，及时采取步骤防止空调机组进一步损坏。
对严重的故障，可按用户要求加设电话语音报警。
3.5.3视频监控系统
本监控系统的作用是对机房及主要通道的事态、人流进行宏观有效的监控和管理，并对防火、防盗所发现的异常情况进行图像取证。
前端设备选用半球形摄像机用于机房内监控，后端使用液晶显示器作为显示设备，使用硬盘录像机作为记录设备。
3.5.4机房环境监控
环境监控包括温湿度检测、烟雾探测、红外探测等。
3.5.4.1环境监控单元组件——温湿度传感器
封闭冷通道内，配置多个温湿度传感器，通过RS485端口上传至数据采集器，作为空调实时调节的输入。
每个微模块安装标书要求配置2个温湿度传感器，分布于通道的两侧。
每个机架配置1个温湿度传感器。
本次配置的BSSTH11RS温湿度传感器，利用半导体敏感元件来测量空气中的温度、湿度，适用于室内环境测量，当敏感元件被监测到环境温度、湿度，输出智能数字信号。
该变送器装在最能代表被测环境状态的地方，避免安装在空气流动不畅的死角处。
产品特点：
薄型设计，轻巧美观。
独特风道设计，防止电路温升影响传感器真实测试。
LCD点阵显示。
专利结构技术，易于安装，易于维护。
精度高，一致性好。
RS485通讯模块输出
防护性能极好
主要技术参数：
额定电压
DC12V
测量范围
温度：
-20℃~70℃
湿度：
0～100%rh
测量精度
温度：
±0.5℃
湿度：
±3%rh
输出范围
RS485serialoutput
温度：
LCDdisplay-20℃~70℃
湿度：
LCDdisplay0～100%rh
RS485Type
多点,双工位（静态及动态变量）
连接
2线，最大通讯距离,1200m,端子直接连接
地址
0-255,通过按键选择
协议
MODBUS
数据格式
1起始位,8数据位,无奇偶,1终止位
波特率
2400bit/s,4800bit/s,9600bit/s,19200bit/s,通过按键选择
通信指示
RX/TX
电气隔离
通信端口之间:
AC500V，1mA，1分钟
通信端口与主电路之间:
AC500V，1mA，1分钟
EMC指标
快速瞬变电脉冲群抗扰性试验：
符合IEC61000－4-5标准，差模2KV共模4KV。
静电放电抗扰性试验：
符合IEC61000－4-5标准，接触静电放电6KV，非接触静电放电8KV
底座接线端子
v+
（1）系统电源＋线
v-
（2）系统电源-线
RS485+（3）系统传输＋线
RS485-（4）系统传输－线
有效工作面积
10-20m2/只
安装方式
室内墙面
升级会员 