一体化机房方案设计说明.docx
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一体化机房方案设计说明
机房建设设计方案说明
一、机房概述
核心机房规划建设,机房位于大楼的三层，建筑面积76.2平方米，分为两个核心机房（一个为48.2平方米,为普通机房;另一个为28平方米,为保密机房，中间用耐火砖墙隔断）。
机房采用桥架走线方式布线，空调上送风。
楼层高约××米左右。
四周为实体墙.建设按照专业机房的标准建设，采用独立电源、专业机房装修、机房专用配电、空调设备、机房防雷接地设备、气体消防系统、防电磁干扰/防静电措施及相应系统来服务于机房，保证其长期、安全、有效地运转。
二、机房环境与建设目标
㈠机房环境：
●自然环境
本工程位于江苏省南部，属于长江下游地区，北靠长江，濒临东海，属于北亚热带海洋性气候，常年气候温和，雨量充沛，四季分明。
扬州春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，最高气温度常达36℃以上，冬季空气湿润，气候阴冷。
年平均气温（℃）：
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
气温
3.5
4.6
8.3
14.0
14.0
23.3
27.8
27.7
23.4
18.0
12.3
6.2
●场地
项目地址位于大楼三楼。
规划机房区南、北两侧为混凝土框架砌墙面和东、西侧为钢化玻璃隔墙和砖墙隔断墙。
混凝土框架结构。
楼面承重800公斤/平方米。
●服务器行风方式
服务器、网络交换机的机架安装设备应采用中间进风-两边出风的方式，利于散热。
㈡建设目标：
●根据图纸规划：
普通机房面积约48.2㎡设计布置Cube-800D机房模块2台，安装42U标准机架（2100*900*19″）16台；保密机房面积约28㎡设计布置Cube-800D机房模块1台，安装42U标准机架（2100*900*19″）8台。
●单机架配电功率4.4KW（220V*20A）
●利用XXXX科技《分布式气体环流温控技术》使IDC机房PUE值≦1.3（工信部2012年IDC机房PUE推荐标准为≤1.5）
●智能温控交换联动设计，导入自然冷源，提高降温机房运行效率。
●冷量利用率大与95%，杜绝常规机房高温点现象，降低运行成本。
三、设计要素与方案简介
1、五大要素
●采用国际先进的自然冷源利用技术将PUE控制在1.4以下；
●采用分布式气体环流技术，大幅提高冷源利用效率，减少制冷设备的投资，降低IDC机房建设成本；
●采用模块化设计，可划分独立区域，匹配变化的业务需求；
●采用国家强/弱电设计标准，满足机房强/弱电使用安全；
●采用智能温控系统，提高机房整体的易维护性。
2、设计原则
在设计时，根据目前IDC建设的主流技术，在符合国家规范的前提下，产品的选型以稳定性和先进性为前提。
我们在方案设计时尽量作到经济合理、实用可靠，在满足机房功能需求的同时为业主尽可能节省投资。
在此基础上遵循下列原则：
原则
内容
先进性
采用国际先进的分布式气体环流控温技术与自然冷源利用技术
成熟性
以适用为原则，采用成熟的、经过工程检验的低能耗方案
标准化/模块化
采用模块化的设计和标准化的产品
系统性
将机房设备与电力、空调、机架、管理、维护等关键基础元素看成一个有机的整体，合理、科学、系统地进行设计与考虑
可扩展性
考虑到未来发展，在预埋件和线缆布设上留有冗余。
对系统的管理根据需要按可分可合的要求进行组合，即在保证单元模块可独立运行的前提下，对未来系统实现整体管理作充分考虑
安全性/可靠性
系统自身安全和信息传递的安全
可管理性
在设计中，建立一套全面、完善的机房管理和监控系统。
同时在物理空间的分隔上也要充分考虑人员流动的合理性、可管理性
人性化
除了满足应用需求外，在整体设计风格上保持与贵单位的企业文化形象统一。
环保性
在设计中，采用的材料均是绿色环保材料，更大程度的满足机房的环保要求
3、设计标准引用
根据国家标准及行业标准要求，在本工程的设计中我们采用如下依据、标准：
-本工程建筑平面图纸及其有关的技术资料；
-中华人民共和国颁布的现行有效的建筑施工的各类规程、规范及验评标准；
-用户技术要求；
-机房楼层图纸及现场和周边环境的实地踏勘情况；
-我公司同类工程的施工经验。
标准号
标准名称
GB/T50174－2008
《电子信息系统机房设计规范》
GB/T50045-952005版
《高层民用建筑设计防火规范》
GB50054-95
《低压配电设计规范》
GB50052-2009
《供配电系统设计规范》
GB50343-2004
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
GB50116-2007
《火灾自动报警系统设计规范》
GBJ01-611-2002
《消防疏散标志设置标准》
GB50311-2007
《综合布线系统工程设计规范》
GB50034-2004
《建筑照明设计标准》
GB/T2887-2000
《电子计算机场地通用规范》
GB50462-2008
《电子信息系统机房施工及验收规范》
GB-9361-88
《计算站场地安全要求》
GB50019-2003
《采暖通风与空气调节设计规范》
GA/T75-94
《安全防范工程程序与要求》
4、工程主要内容
区域
内 容
三楼机房
1、电气系统
2、制冷行风系统
3、机房环境及机柜布置
4、接地系统
5、综合布线
6、安防监控系统
7、消防系统
8、门禁系统
*上表中除标注以外部分均并入原有系统运行（原系统扩建或接入）。
5、方案基本参数
5.1、机房总耗电功率
设备名称
单台功率
数量
功率合计
XXXX服务器
2.2kw
24pcs
52.8kw（UPS供电）
常规服务器
3.3kw
24pcs
79.2kw（UPS供电）
网络交换设备
300w
24pcs
7.2kw（UPS供电）
空调机组
7.5kw
3pcs
22.5kw（市电供电）
新风系统风机
1.5kw
4
6kw
照明及其他
10kw（UPS供电）
总功率
177.7kw
5.2、机柜安装数量
按现有76.2㎡面积，可安装Cube-800D型机房模块3台，安装42U标准机架24台。
5.3、制冷设计参数：
按设备安装热负荷、机房面积、空气环流效率、热辐射率、照明和人体散热等因素。
该机房制冷功率为27kw。
四、设计方案
第一部分：
电气系统
供配电系统的安全、可靠是保证机房设备安全可靠运行的关键。
机房设备属于一级负荷，按一级负荷的供电要求必须保证两个以上独立的电源供电。
电量计算说明：
UPS电量说明：
机房共24个机柜，每个机柜平均按4.8KW计算，
共需耗电约115.2KW
空调功率说明：
机房精密空调3台，每台空调功率约10kw，
共需耗电30KW。
其它电量说明：
维修插座、市电照明、新风机、排风机等用电约16KW。
机房电源供电总功率不低于177.7KW。
1.1机房的供配电等级
电源质量：
计算机设备供配电系统提供电源的质量好坏直接影响着计算机系统的稳定性和可靠性。
在GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率均有具体的分级要求（见下表）。
级别项目
A级
B级
C级
电压波动范围
±2%
±5%
-13%~+7%
频率波动范围
≤±0.2Hz
±0.5Hz
±1Hz
波形失真率
3~5%
5~8%
8~10%
允许断电持续时间
0~4MS
4~200MS
200~1500MS
Ø重要、核心IT业务用电：
负荷等级为特别重要负荷级，需要最高的可靠性保障。
设计为A类供电。
Ø数据中心空调系统用电：
由于数据中心内空调系统短期中断不会造成严重影响，而且空调系统用电量较大，启动电流较高，使用UPS保障并不实际，故提供后备发电机保障。
设计为C类供电。
Ø数据中心日常维护用电：
供清洁人员、维护人员的设备在数据中心内进行日常维护需要，无需后备电源保障。
设计为D类供电。
Ø数据中心消防系统：
主要为气体消防设备用电、消防报警监控系统用电、消防紧急广播系统用电、消防联动控制设备及数据中心消防排烟系统用电等消防设施用电。
设计为A类供电。
Ø数据中心监控、通讯系统：
通讯设备、ECC监控区、门禁、报警、闭路监控、场地设备监控、网络监控、KVM系统等均为数据中心的安全运行保障，也是用户对数据中心进行有效操作和监控的基础。
负荷等级为特别重要负荷级，需要最高的可靠性保障。
设计为A类供电。
Ø常规照明用电：
80％的灯具采用普通照明供电，允许暂时照明中断，在后备发电设备正常运行后恢复。
设计为C类供电。
Ø应急照明用电：
20％的照明设备将采用应急照明供电，主要保障主数据中心、中控室、操作间、配电间、柴油发电机室、UPS室、运输通道等区域在市电中断时不至于完全失去照明，避免混乱情况的发生。
设计为B类供电。
1.2UPS系统
本次设计UPS系统为单机柜独立供电，供电范围包括机房区域内计算机等设备，包括计算机主机、存储设备、服务器、网络设备、通讯设备和测试区的设备等。
本机房UPS供电功率应满足142.2KW需求。
1.3动力配电系统
动力配电范围
市电配电系统的供电范围是：
空调设备、普通照明、通排风、维修插座、一般动力等。
各项用电分配要尽量均衡。
空调系统电力供应
空调系统的供电由专门的空调系统配电柜提供，这是为了避免空调在启动和关闭的时候对其它回路造成的冲击。
主空调配电柜分两路，分别负责双路不同的空调配电。
针对单台精密空调，将由两路供电到达每一台精密空调。
普通电力供应
除了由综合供电UPS保护的用电设备，其他的照明系统、用电设施、普通插头等都将由市电配电柜提供电力。
并按之前所属配电等级分别提供双路供电和后备电力保障。
1.4末端配电系统
电线电缆
所有电缆都采用阻燃电缆，保障设备供电的可靠性。
设计所有的电缆都安装在金属线槽或线管内，并安全接地，以达到最大限度降低电磁干扰。
部分电缆根据消防要求采用耐火电缆。
终端低压配电盘（PDU）
此种配电箱的设计基于模块化设计概念。
这种配电箱将能提供高质量的配电，提高工作效率，更好的满足用户的要求。
1.5照明及应急照明
设计标准和要求
✧光线柔和稳定，照明均匀，无反光眩光，适合人体的生理需要，不能因电源产生干扰而影响工作人员的正常工作；
✧数据中心内在离地面0.7米处，照明不应低于500Lux；
✧应急照明系统应能在停电时保持数据中心区能基本正常工作，照度不应低于50Lux。
具体设计
✧灯具的选用：
数据中心区照明灯具采用2×36W、3×36W电子镇流节能荧光格栅灯具。
电子镇流器具有屏蔽效果，可防止产生的谐波干扰计算机的正常的运行；
✧数据中心区内设计照明度≥500Lux，数据中心内照明均匀度>0.7；
1.6接地系统
根据《电子计算机机房设计规范》GB50174-2008标准要求最高级标准，计算机数据中心接地装置应满足下列接地要求：
大楼提供两个接地点，且接地电阻不大于1Ω，分别引两路独立ZR-RVVP1*120电缆到数据中心。
✧交流工作接地，接地电阻不大于4Ω；
✧安全保护接地，接地电阻不大于4Ω；
✧防雷接地，接地按现行国标《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004执行。
数据中心应采用共用接地，接地电阻应≤1Ω。
1.7等电位网络
根据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》标准要求，电子信息系统的数据中心应设等电位连接网络。
在数据中心的防静电活动地板下，采用30×3紫铜排沿数据中心四周做一圈闭合环形的等电位连接网络，电气和电子设备的金属外壳，机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器（SPD）接地端等均应以最短距离与等电位连接网络的接地端子连接。
使数据中心内所有设备处于等电位状态。
等电位连接网络采用ZR-RVVP1*120电缆与数据中心接地的引线连接。
1.8防雷系统
计算机网络系统防雷可分为直击雷防护、电源线路防雷保护、信号线路防雷保护和接地系统。
直击雷防护
直击雷的防护都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地。
因大楼本身设计已考虑了直击雷防护，故在本方案中不另行设计。
电源第一级防雷保护（大楼总包完成）
在大楼总配电室主开关输出端，并联安装大通流量的B级三相电源防雷器，其作用是泄放掉串入供电线路上的大部分雷电流，作为电源的第一级防雷保护，其前需串联一组32A/3P空开以保护防雷器。
电源第二级防雷保护
在各机房分配电柜（箱）主开关的输出端，并联安装C级三相电源防雷器，其作用是将电源线路上的雷电感应过电压箝制在较低的水平，作为信息机房供电系统的第二级防雷保护。
第二部分：
综合布线
1、强电走桥架上层，弱电走桥架下层的方式，桥架整体悬在Cube的上方。
2、所有强电布线均采用金属线管敷设，防止幅射干扰
3、所有桥架采用开放式网格桥架
4、强电、弱电桥架分离
5、双绞线采用配线架端接方式，以便于对线缆管理。
6、桥架过防火分区时使用防火套筒。
第三部分：
制冷行风系统
设计范围：
机房区域的精密空调系统、新风系统。
设计参数：
设计参数分为空调室外计算参数和室内设计参数。
室外计算参数：
地理位置
北纬31°10'，东经121°26'，海拔4.5m
室外空气计算参数
夏季
冬季
大气压力（mbar）
1005.7
1026.6
空调室外计算干球温度（℃）
34.6
-1.2
通风室外计算干球温度（℃）
30.8
3.5
空调室外计算湿球温度（℃）
28.2
极端温度（℃）
39.6
-7.7
计算日较差
6.9
室外计算相对湿度（%）
69
74
室外平均风速（m/s）
3.4
3.3
主导风向
S
N
室内设计参数：
房间名称
开机时
停机时
温度℃
相对湿度％
温度℃
相对湿度％
主机房
23±2
40~55
5~35
40~70
辅助区
18~32
35~75
5~35
20~80
参照标准
空调系统主要设计参数达到《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008中A级标准，同时达到并超过《电子信息系统机房施工及验收规范》GB50462-2008、《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-97的相关要求。
空调负荷确定
✧总制冷量计算方法：
空调功率>=Qt（制冷量）/3=79.2/3=26.4KW
第四部分：
机房环境及机柜布置
根据图纸机房面积使用状况，普通机房机柜采用模块化布局设计，形成2个门贴门的机柜组，安装2*8个机柜；保密机房只安放一个Cube，安装8个机柜。
每8个机柜为一组合，形成独立的温控区域，由智能温度控制模块根据温度值进行风机运行控制。
机柜按内冷外热的区域隔离原则进行分区，冷空气定向流动，避免冷、热空气发生混流现象，提高冷空气降温的利用率，气流组织利用率达95%。
充分利用自然空气作为冷源降温是目前节能型机房设计的一个重要技术手段，同样是保障机房PUE值低于1.4以下运行的一种有效的方法。
机柜基本参数
✧机柜材料：
冷轧钢板；
✧机柜净重量：
≤90Kg；
✧机柜颜色：
黑色；
✧外观表面处理：
粉体喷涂
✧机柜承重载荷：
机柜静态承重载荷：
≥500Kg；
✧机柜的高度为42U
4.1机房平面布置图
第五部分、机房环境监控系统
（1）、温湿度监测（每个Cube内部安装1个）
（2）、UPS监测（1个UPS）
（3）、配电柜以及UPS输出柜电量监测（2个配电柜）
（4）、精密空调监控（3台空调监控）
（5）、空调漏水监测（3套）
（6）、防雷监测（1个市电防雷监测）
（7）、视频监控（4个摄像机）
（8）、门禁控制（1个门禁）
（9）、新风控制（1台新风）
1、对机房精密空调、UPS、机房配电、机房漏水、机房温湿度、
烟感等在统一平台上进行监控管理、告警派单、统计分析。
2、传感器布点兼顾机房环境和机柜微环境的监测，每个机柜内
布置温湿度传感器。
报警分级管理，不同的报警信息发送给不同的管理人员。
3、报警响应管理，报警信息发送后一定时间内如无响应报警信息发给其他管理人员。
4、门禁覆盖机房所有出入通道，机房出入口采取双向读卡，内部分区通道采用单向读卡。
通过设置门禁卡权限，限制人员出入特定的机房分区。
5、机房视频监控。
在核心机房安装红外半球型摄像机
6、对机房的巡检，机房内设置电子巡更点，从管理工作站可以下载巡检信息，并打印机房巡检报表。
第六部分消防系统
6.1设计参数
✧灭火浓度机房C=8%配电室C=9%
✧喷射时间机房Pt=3S配电室Pt=3S
✧环境温度T=20℃
✧海拔修正系数K=1.0
6.2设计条件
1、系统设置一个瓶站，防护区设置为组合分配防护灭火系统；
2、防护区设泄压装置，并宜设在外墙上，位于防护区净高的2/3以上；
3、保护区平时环境温度与自然环境温度相同；
4、保护区均设置通风设备；
5、灭火系统瓶站设置在保护区附近的专用房间并设有围栏。
6.3灭火方式
本工程灭火方式：
七氟丙烷灭火。
采用全淹没灭火系统的灭火方式，即在规定的时间内，喷射一定浓度的七氟丙烷（HFC-227ea）气体并使其均匀地充满整个保护区，此时能将在其区域里任一部位发生的火灾扑灭。
保护区灭火浓度为8-10%,喷射时间为8-10秒。
6.4七氟丙烷灭火方案
灭火系统的控制方式为自动、电气手动、机械手动三种
即在有人工作或值班时，采用电气手动控制，在无人的情况下，采用自动控制方式，自动、手动控制方式的转换，可在灭火控制盘上实现（在保护区的门外设置手动控制盘，手动控制盒内设有紧急停止与紧急启动按钮。
保护区要求:
✧保护区必须为独立区域；
✧保护区的耐火极限>0.5h，耐压强度>1200Pa；
✧保护区的通风系统在喷放七氟丙烷（HFC-227ea）灭火剂前关闭，并设置防火阀门；
✧喷放七氟丙烷（HFC-227ea）前，必须切断可燃、助燃气体的气源，并停止一切影响灭火效果的设备；
✧保护区的门必须采用自动防火门，保证在任何情况下均能从保护区内打开；
✧在保护区外设置声、光报警及释放信号标志；
✧为保证人员的安全撤离，在释放灭火剂前，要发出火灾报警，火灾报警至释放灭火剂的延时时间为30s；
✧为保证灭火的可靠性，在灭火系统释放灭火剂之前或同时，要保证必要的联动操作，即灭火系统在发出灭火指令时，由控制系统发出联动指令，切断电源、关闭或停止一切影响灭火效果的设备；
✧保护区设置排风设备，释放灭火剂后，要将废气排尽后，人员方可进入进行检修，如需提前进入，需带氧气呼吸器；
✧灭火系统的使用环境温度为0℃～50℃。
五、其它要求
●机房内的所有双电源设备由两路不同的电源共同供电，即双母线进机柜，由UPS输出柜共同供电。
●配电柜的主配电开关均带分励脱扣器，供事故情况下紧急切断电源用，柜上设有电压电流表以监视电源电压、电流及频率。
●配电柜设置电源应急开关，与火灾自动报警系统连动，当有火警时自动切断，也可手动切断电源。
●机房区应急照明由一路UPS电源与一路市电转换供电（自动转换，采用市电输出优先的原则）。
●机房用电插座分为计算机专用（UPS）插座和辅助设备用电（市电）插座，UPS插座可安装于地板下，也可安装于机柜上方的金属线槽上；市电电源插座沿墙安装，距地板面300MM，供辅助设备及维修使用。
●预留移动发电车接口
●机柜按ABC交错接入UPS输出柜，实现三相平衡
●机房普通照明与应急照明交叉间隔设置。
使用带隔栅的荧光灯，灯具的镜面为哑光。
应急照明与正常照明作联动：
当市电正常时，应急照明采用市电供电，当市电断电时，应急照明自动切换到蓄电池供电，保证机房内必要的照明。
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