机房设计方案教学文案.docx

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机房设计方案教学文案

数据中心设计方案

1.1配电系统

1.1.1电气系统概述

随着计算机技术的蓬勃发展，以及精密电子设备的广泛使用，供电质量的好坏越来越影起人们的重视，对于电子信息系统机房，要充分考虑到服务器、网络设备的功率和数量，电源系统部份要有充分的冗余，并需要采用模块化设计，可根据需要进行方便的扩充。

一个良好的方案设计及先进、可靠的电气线路才能满足中心机房电源系统的质量需求。

一个完善的计算机供配电系统是保证计算机设备、场地设备和辅助用电可靠运行的基本条件。

要求建立高质量、高度安全性、高可靠性、并具有灵活扩展的供配电系统。

一个高品质的机房供电系统体现在：

1.高可靠、无单点故障、高容错；

2.具有灵活扩展的模块化结构；

3.在不影响负载运行的情况下可进行在线维护和切换；

4.有防雷、防火、防水、抗电网浪涌等功能；

1.1.2设计目标

项目建设配电系统预期实现以下目标：

1、设计出结构合理、功能完善、安全可靠的机房供电系统；

2、实现机房双回路供电，达到国家B级机房标准，符合GB50174-2008、TIA942的相关规定；

3、清晰的配电系统层级管理；

4、高容错的供电系统，实现不停机情况下在线维护；

5、供电系统要将设备用电（服务器、网络交换设备等）和辅助设备用电（空调等）分开；

6、配电柜具有模块化和单元体配电结构，并采用自动空气开关控制，设过负荷、短路保护；

7、配电系统具有高可靠性，灵活扩展的能力；

8、智能监控报警系统，实现机房配电的高可管理和安全性；

9、配电柜总开关具有火警联动功能装置。

电源主进断路器带有分离脱扣线圈，可与消防联动；并带辅助触点，一旦发生火情，自动切断电源，使精密空调，新风机组立即停止工作，以利及时消除灾情。

1.1.3机房供电系统等级及供电方式确定

根据机房对供电系统的要求，模块化机房设计为B级机房，按照机房B级标准，具体参数如下：

级别

项目

B级

稳态电压偏移范围，%

±2%

稳态频率偏移范围，HZ

≤±0.2Hz

电压波形畸变率，%

3--5

允许断电持续时间，ms

0--4

机房除了按照B级标准为机房提供电力供应外，为提高机房设备的供电系统可靠性，采用如下方式：

◆采用频率50HZ、电压220V/380V供电系统，采用一级供电；

◆机房供电双路输入，供电系统可靠性达到99.9%以上；

◆机房供电分为设备（服务器、交换机、存储等）供电和辅助设备（空调等）供电；

1.1.4机房供电系统设计

供电系统容量确定

机房供电系统总容量决定机房设备的安全运行，机房建设关键在于正确的确定供电系统容量，为了保证机房建设后能满足现在及将来扩容的需要，我们将机房供电系统总容量通过下面方式确定：

机房设备：

按照机房物理空间所能容纳的机柜数量进行功率确定，机房预计放置11个服务器机柜。

1、主机房设备负荷估算：

服务器机柜11台4KW。

主服务器机柜功率=11×4KW/台=44KW；

2、主机房空调用电负荷估算，2台制冷量50KW精密空调（一备一用）。

空调用电量=1台×50W×0.35/台=17.5KW；

3、机房照明、新风、插座等辅助设备用电约10KW。

4、机房用电总功率：

机房用电总功率=（主服务器机柜功率+空调用电量+辅助设备用电）/0.8=（44KW+17.5KW+10KW）/0.8=89.4KVA；

5、机房总供电容量=机房用电总功率=89.4KVA，机房输入的总电流为：

三相134.1A，考虑机房配电设计的冗余，所以机房总开关建议选用160A/3P开关。

1.1.5机房方案规划

模块化机房的电力供应划分成为三层结构来考虑，在机房供电的设计、施工和管理中明确各层功能和作用，确保机房供电的安全可靠，实现机房供电系统层级管理，供电系统三层结构如下：

第一层，机房供电接入层（包括低压配电房电力接口、低压配电房到USP配电房电缆）；

第二层，机房供配电层（包括设备市电配电、UPS输入输出配电、辅助设备配电）；

第三级，机柜配电（包括精密列头柜和机柜内电力供应PDU）

供配电系统拓扑图如下：

供配电系统拓扑图

该系统具有如下特点：

1、双母线供电，从配电结构上系统的实现供电高可靠性；

2、清晰的配电系统层级管理；

3、供电系统无单点故障；

4、两路电源互为备用，每路电源均能承担全部负荷；

5、高容错的供电系统，实现不停机情况下在线维护；

6、智能监控报警系统，实现机房配电的高可管理和安全性；

7、模块化产品设计，实现部署灵活快速，简化机房配电；

8、所有产品具有热插拔功能，提高了系统可靠性、可维护性和可扩展性；

9、将设备用电（服务器、网络交换设备）和辅助设备用电（空调）分开；

10、具有防雷、防水、抗电网浪涌等功能；

11、电源主进断路器带有分离脱扣线圈，可与消防联动；并带辅助触点，一旦发生火情，自动切断电源，使精密空调，新风机组立即停止工作，以利及时消除灾情

1.1.6机房方案设计

配电房设置1台精密配电柜、1台精密列头柜。

精密配电柜主要负责输入机房的市电及柴油发电电源切换后给UPS、精密空调及辅助设备供电，机柜排采用“精密列头柜+PDU”的方式完成供电。

机房供配电方式采用“UPS+精密列头柜+PDU”模块化方案。

列头柜是“机柜排”级的电源分配控制设备，与机柜PDU配合应用实现为机柜排中各台机柜供电。

UPS输入输出配电柜与列头柜相连，确保列头柜供电的可靠性。

列头柜主要功能具有电源输入、输出分配、控制与过载保护、输入电量、输出支路状态监控等功能。

 PDU（电源分配单元），是专为机柜内服务器等设备提供电力分配的机柜专用电源分配单元。

产品系列具有多种规格配置为不同的用电环境提供最适宜的机柜式电源分配。

配电系统图如下：

1.1.7配电柜系统设备选型

思默特公司集IDC机房供配电系统设计、管理经验，推出新一代SPDM系列机房服务器精密配电柜。

思默特SPDM系列精密配电柜，专为计算机机房设计，有服务器机柜一样的尺寸和外观，具有外观美观、灵活扩展、分步实施的功能，给机房配电的建设和管理带来了全新的体验。

它主要应用于金融、电信、通讯、企业、政府等数据中心和机房，整个配电系统采用标准的机柜兼模块化结构设计，融入了系统系统防雷、电网隔离、电源的选择与判断等，真正的做到了与机房环境相匹配，为机房能源配电提供了有力保障。

产品图片

SPDM系列精密配电柜外观图

产品性能

Ø结构灵活美观

柜体的前门、后门、两侧侧板均可灵活拆卸，可以实现前、后、双侧面维护。

机架底座可同时安装万向脚轮和支撑脚，便于移动、固定。

Ø产品安全可靠

柜体均采用冷加工一次滚压成型型材框架结构，具有高强度与高抗压性。

框架采用1.5mm厚冷轧钢板加工，方孔条（内角规）、层板、安装梁2.0mm材料，侧门及其他部件均采用1.2mm冷轧钢板。

柜体选用的高密度网孔前门和对开网孔后门，通风孔通风面积大于柜门面积的75%，提供最佳的水平空气流动环境。

开关均采用思默特产品，符合IEC947-2IEC898标准，性能、可靠；思默特SPDM系列精密配电柜在原厂完成组装调试，通过严格的系统测试，确保整个配电系统安全可靠。

思默特SPDM系列产品的功率模块采用三相五线输入。

系统在线运行时，无论输出的负载是否平衡，输入市电的零线均无电流、无电压，因此可以满足关键设备对零、地电压的安全要求。

SPDM系列产品符合CE73/23&93/68（低电压安全）和89/336（EMC），澳大利亚和新西兰EMC标准（C-Tick），以及以下UPS产品标准：

*IEC62040-1-1-使用操作区一般安全要求

*IEC62040-2-EMC，C3级

*IEC62040-3-性能要求和测试方法

操作使用安全、可靠，所有开关须安装在开关模块箱内，带有开口的防护板后面，只有操作手柄及按钮可见；调试检测简单、明确，确保系统性能质量的稳定。

精密配电柜设置有良好的接地保护装置。

思默特配电产品在出厂前通过严格的系统测试，确保整个配电系统安全可靠。

Ø智能监控

配备7寸全彩触摸显示屏，显示主路电气参数、支路电气参数、空开状态及各种报警信息。

。

显示屏主路监控包括：

电压、电流、电能、频率、总功、有功功率、无功功率、功率因数、负载百分比、历史趋势图等参数。

显示屏支路监控包括：

支路实时电压、电流、功率、电能、负载百分比。

智能监控系统数据报表分析等功能。

开关状态：

实时监控主路和支路的开关状态。

本地声光报警：

a.主路故障报警包括：

主路过压、主路欠压、主路过流（或过载）、频率超限、主路电流三级越限预警。

b.支路故障告警包括：

支路过流（或过载）、支路电流二级越限预警。

触摸屏设置相应权限，非授权人员不能进行参数设置。

触摸屏保存5000条报警信息，便于故障分析。

配置远程RS485通讯接口，可将采集到的参数传送到机房监控系统，机房管理人员能实时监测设备运行状态。

Ø使用简单性

所有开关都安装在带有开口的防护板后，只有操作手柄及按钮可见，操作方便简单。

采用预制模块，设计安装简单。

面板触摸屏可查看整个开关柜的配电及安全情况，操作简单。

远程集中监控，机房管理人员能实时掌控设备运行状态，监控简单。

Ø监控界面

主路软件界面

支路参数软件界面

参数设置软件界面

产品特点

所有开关都安装在带有开口的防护板后，只有操作手柄及按钮可见，操作方便简单。

配电柜设有独立的供电母线排，保证了供电系统的稳定和安全。

配电柜提供多种可选的走线方式，上下走线可根据具体要求来实现。

采用预制模块，设计安装简单。

过流保护。

配电柜采用模块化设计，能根据客户要求灵活配置，保证元件布置合理、匀称，全系列配电柜都符合国家相关标准，具有网孔门防护使操作安全，外表美观。

所有开关元件均采用思默特产品，符合IEC947-2IEC898标准，性能安全、可靠。

SPDM技术参数

技术参数

规格

外形尺寸（W×D×H）

H（mm）

W（mm）

D（mm）

*可定制

2000、2100

1000、1100、1200

200、300、400

重量

80-240kg（根据配置）

额定功率

20～800KVA

电气参数

额定绝缘电压

交流50Hz/60Hz，690V

额定工作电压

交流50Hz/60Hz，三相380V，单相220V

输入部分

Un＝380V（3L＋N＋PE）或Un＝220V（1L＋N＋PE）

输出部分

最多支持126路单相输出（根据需求定制）

输入开关分断能力

≥25kA

输出开关分断能力

≥6kA

浪涌保护

可选OBO浪涌保护模块

防护等级

IP20

使用环境

环境温度

-10℃-+65℃

相对湿度

95％（不凝露）

海拔高度

≤2000m

其它

非多尘环境，无强烈震动和冲击的场合

1.1.8机柜PDU配电单元

PDU外观图

外壳采用电泳铝合金材料，能够有效抵抗射频、电磁波干扰；精湛的表面喷涂、防氧化、耐酸碱，提高使用寿命。

每个PDU出厂前经耐压测试、接地/绝缘电阻测试、极性测试、负载测试等多项测试，品质保证。

额定电压：

AC250V；额定频率：

50Hz/60Hz；额定电流：

32A；最大输出功率：

10KW。

模块采用冲击强度搞、耐温、抗紫外线（UV）PC/ABS塑胶材料，熔化温度：

230~300℃，阻燃特性符合UL94-V0标准，能够有效避免因插座引火灾事故的发生。

所有插座的插套组件应采用独具良好弹性、耐磨性、抗磁性、耐蚀性的磷青铜材料，精细加工，整体冲压成型，高可靠接触，单极拔插寿命试验不少于5000次，安全耐用无松动和打火现象，保证输出高可靠的电气导通性和连接性。

内部的插座模块之间、各种功能模块之间的连接方式全部采用专用端子连接。

内部连接采用分组连接，可均衡电流电压值或起到分流作用。

在前一个插座无输出时，不影响其它插座的输出。

采用输入线缆单端输入，电源线接入PDU的接线端子，插头有极性标识，以便于接线时区分火、零、地线，端子及线缆材料符合抗阻燃性、遇明火不燃烧。

PDU垂直安装于机柜两侧便于接线。

PDU采用12个10A交流国标输出插孔，所有插孔符合GB1002和IEC标准。

1.1.9机房照明规划方案

Ø机房照明设计标准

由于机房里各功能区的分工不同，对照明中的照度要求也不相同，机房区的平均照度可距地1400的直立工作面照度大于500LUX。

Ø机房普通照明设计方案

机房灯具建议采用松业反射式高档电镀格栅式日光灯组，规范为：

300×1200，灯管采用荷兰飞处浦灯管，亮度高，无眩光，照度均匀，噪音低，起动快。

给人一个崭新、安全、高效、舒适的工作环境。

Ø机房应急照明设计方案

机房功能区的1/10保证照明由市电供电，停电时由UPS供电，设置自动转换装置；9/10普通照明由市电供电。

1.2机柜系统

1.2.1机柜需求及技术要求

机柜系统是机房IT设备运行的重要平台。

对于计算机本身而言，机柜有着和UPS电源重要的辅助作用。

一个好的机柜意味着保证计算机可以在良好的环境里运行。

所以，机柜所起到的作用同样重要。

机柜系统性地解决了计算机应用中的高密度散热、大量线缆附设和管理、大容量配电及全面兼容不同厂商机架式设备的难题，从而使数据中心能够在高稳定性的环境下运行。

本项目配置11台19英寸服务器机柜，机柜净安装高度为42U；（宽×深×高）600mm×1100mm×2000mm

1.2.2精密机柜外观

机柜外观图

1.2.3精密机柜性能

Ø结构灵活

左右整体侧门可快速拆装，方便工作。

可同时安装万向脚轮和支撑脚，便于移动、固定。

安装万向轮和可调节支撑脚

网络机柜前后各有两条高强度钢竖直方孔条，方孔条上印有1-42U标示，方便施工及固定设备；方孔条安装于机柜横梁，可方便的前后移动。

网络机柜有宽敞的布线空间，每个机柜可选配2条垂直线槽。

机柜零部件为标配产品，具有良好互换性。

垂直理线槽

机柜顶部前后左右均设计有4个进出线口，进出线口采用采用模块状毛刷进行密闭，防止损伤线缆。

机柜底部配备可封闭通风板。

每个服务器机柜前后各配标准安装角规一对，位置可以前后移动，框架、底部加固以达到增强机柜强度的效果。

内框架设计19英寸EIA标准方孔条，可前后灵活调整安装尺寸，完全支持兼容Dell、HP、IBM等机架式服务器滑动轨道的安装；前后门开启130°；可以轻松实现“无缝并机”。

机柜理线环并机螺丝

Ø产品安全可靠

柜体均采用冷加工一次滚压成型型材框架结构，具有高强度与高抗压性，闭门后无左右晃动，能抵御冲击、摔到、剧烈晃动所带来的损坏，可抗相于8级地震。

框架采用1.5mm厚冷轧钢板加工，方孔条（内角规）、层板、安装梁2.0mm材料，侧门及其他部件均采用1.2mm冷轧钢板。

机柜整体结构坚固，机柜与机柜之间紧固，机柜承重:

动态负载≥1000KG,静态负载≥1500KG，柜内配可置气流遏制盲板，保证冷通道的密封性，可选配搁板和L型导轨，搁板承重不小于80KG，导轨承重不小于45KG及其它安装配件。

柜体的门、立柱、侧门、底（顶）安装有6M末端接地螺栓，并在接地螺栓处贴有国家规范要求的接地端子标符号，并采用截面积6mm2铜线相互连接，且保护接地系统的母线采取黄绿双色线并有PE字母标识。

机柜与机房接地装置不少于两点可靠连接，充分达标末级接地。

机柜前门为高密度单开、后门为高密度双开全网孔门，通风孔通风面积大于柜门面积的75%，提供了最佳的水平空气流动环境，满足大功耗设备散热的需要。

网孔门

Ø工艺精湛

机柜外观设计高雅，工艺精湛，尺寸精密。

柜体及零部件颜色黑色，带细沙质感，表面脱脂、酸洗、磷化、镀锌、清洗、静电喷涂、烤漆，符合欧洲ROSH标准。

粉末涂层采用采用进口ICI粉沫，附着牢固，防氧化，防尘，防水，耐酸碱。

柜体及零部件表面光洁，均匀、纹理自然，无结瘤、缩孔、起泡、针孔、开裂、剥落、粉化、颗粒、流挂、露底、生锈、夹杂脏物等缺陷，涂覆标志符合GB/T4054-1983的要求。

机柜内的零部件、开孔边缘平整光滑、无毛刺及裂口等。

门上配置有高质量带把手的安全专业弹跳式门锁，门锁能承受一定的撞击而不损坏，并具有防锈、防潮能力，门锁能正常开启上万次。

所有前后柜门均有发泡缓冲胶条，提供较好防护，开关门有良好的手感，机柜的门与机架的密合度严密，机架、门、锁牢固。

1.3UPS系统

1.3.1概述

本项目共设置11个服务器机柜，每个机柜的功率为4KW，因此机房的服务器设备的用电总量为44KW。

根据机房的配电设计规划，1台60KVA的UPS并机完全能满足机房用电需求，UPS后备时间为1小时。

1.4精密空调系统

机房内的服务器、网络设备和其他一些重要设备都是高精密的电子设备，对机房环境有严格的要求，其中最重要的是温度、湿度和洁净度。

即是所谓的三度要求。

过高的室温会使设备失效率急剧增大，使用寿命下降。

温度过低，磁盘、磁带容易断裂。

而温度的波动又会产生“电噪音”，导致机器不能正常运行。

湿度过低，容易产生静电，对机器产生干扰。

湿度过高，设备内的焊点，插座接触电阻及各种设备的控制电路漏电加大，造成机器运行不稳，严重的损坏服务器和网络设备。

足够小的灰尘颗粒对计算机及网络通讯设备的正常运行影响很大，特别是存储设备、小型机在洁净度很低的环境内很容易损坏。

GB50174-2008等相关规范对机房环境的“三度”和其他一些参数指标有明确的规定和要求。

表1机房环境要求

项目

A级

开机

停机

温度

23±1︒C

5~35︒C

相对湿度

40%~55%

40%~70%

温度变化率

小于5︒C/h并不得结露

洁净度

每升空气中大于或等于0.5um的尘粒数小于18000

压强

与室外压差大于9.8帕

送风速度

大于3m/s

噪声

小于68db

要满足以上环境要求，需要使用机房空调系统。

机房空调系统是机房设备正常运行的重要保障。

1.4.1空调系统配置

本项目采用2台制冷量为50KW的机房精密空调。

服务器设备所需制冷量=用电量*0.8=44KW*0.8=35.2KW，从计算接口可以看出配置2台50KW制冷量的精密空调完全能满足机房内的制冷需要，并冗余1。

1.4.2新风系统

将机房外的含有灰尘的新鲜空气直接导入机房，加温或降温、除湿、除尘处理后经管道送至机房，从而大大改善了机房内的空气质量。

本方案引入大厦外新风，加装亚高效过滤网。

选用新风处理机，可实现100%新风输送。

送风温度为22度正负5度。

1.5机房环境监控系统

1.5.1概述

随着信息技术的发展和普及，计算机系统及通信设备数量与日俱增，规模越来越大，中心机房、计算机系统和通讯网络已成为各大单位业务管理的核心部分。

为保证其安全正常运行，与之配套的机房动力系统、环境系统、消防系统、保安系统必须时时刻刻稳定协调工作。

如果机房动力及环境设备出现故障，轻则影响电脑系统的运行，重则造成计算机和通信设备报废，使系统陷入瘫痪，后果不堪设想。

因此对中心机房的动力及环境系统进行实时集中的监控极其必要。

公司在九十年代初开始研究机房监控管理，集多年监控系统开发之经验，结合最新自控和软硬件技术，针对机房场地的具体特点，自主开发了思默特机房监控系统，实现了机房集中分布式监控和智能化专家管理，在电信、金融、海关、税务、电力、公安、交通等许多行业的机房中得到良好的应用，系统支持B/S和C/结构，支持广域网监测，系统设计先进、运行稳定、操作方便获得用户一致好评。

1.5.2设计原则

系统选型高起点：

a.技术先进性：

选用国际最新的专业厂家产品

b.系统高可靠性：

系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品

c.系统运行管理方便：

软件系统中文化，组态开发，操作方便

d.技术支持能力强：

承建单位技术实力强，服务完善

e.系统可扩展性能强：

模块化结构有利于扩展与维护

投资少：

系统选型具有高性能价格比

建设时间短：

在较短的时间内完成系统的安装调试

1.5.3机房环境监控系统组成

系统架构

机房监控系统由硬件系统和软件系统组成。

硬件系统包括监控主机、智能多通道控制器、采控模块、监测模块以及计算机网络。

软件系统包括监控系统平台和设备驱动程序。

系统主要特点

●简单直观的操作

系统软件基于实时多任务Win2000/XP操作系统，在图形用户界面（GUI）环境中，以窗口和控件的方式构造监控系统。

操作方式类似于Office的Word等可视化开发软件，用户只要有简单计算机软件操作知识，稍加培训，即可信任所有操作。

●丰富的界面组态

用户可按自己的意愿构造美观的人机交互界面。

系统提供丰富的控件及控件库可供用户自由组态，所有控件的大小、颜色等属性均可自由设置。

●超强网络连接功能

客户软件通过计算机网络与代理软件系统连接，计算机网络可以是局域网，广域网或国际互联网，传输介质可以是以太网、FDDI光纤网、ATM、ISDN、PSTN及DDN等，传输协议为TCP/IP。

客户软件能检测到远方代理运行状态，自动恢复连接。

●强大的Web功能

系统采用Browser/Server方式，通过浏览器可实时查看监控系统界面。

●自定义报警

用户可自定义报警级别及图形、颜色、声音、电话等报警方式，同一事件可设置一种或多种报警方式。

当发生报警事件时，采用相应的报警方式。

●开放式接口

系统缺省为用户提供丰富控件和图库，若用户有行业特殊需要，可以根据要求定制开发控件及开发图库。

客户系统对这些扩充没有任何限制，而且基本结构不用改变。

●开放式数据库接口

系统默认数据库采用SQLServer2000，也支持Oracle,Sybase，MYSQL等等，使系统从根本上脱离了数据库的限制，也就是可支持各种类型数据库。

●丰富的管理功能

思默特不仅仅是单一的监控系统，同时是一个管理系统，增加了机房设备管理、报警确认管理、事件处理管理等许多十分必要而且有效的管理工具，机房的监控和管理一体化,更加突出体现整体智能机房的概念。

●通用性

监控系统的设计符合国际工业监控开放式设计标准。

●可靠性

a.监控系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响被监控设备正常工作；

b.全部硬件采用国际著名的工控设备，可靠性高，平均无故障时间大于20万小时。

c.监控系统的所有测点都带有自校验功能，确保数据可靠无误，从而不产生误报现象。

●兼容性

支持各种著名厂家提供的智能设备，如STULZ、LIEBERT、RC、HIROSS等机房精密空调，MGE、EXIDE、SICON、LIEBERT、IMV等UPS。

支持所有提供开放协议（如RS-232/422/485、Lonworks、SNMP等协议）接口的设备。

●安全性

a.系统具有专家诊断功能，能监视到设备各部件的运行状态和工作参数，提示故障部件及原因并及时报警。

b.强大的电话语音功能，对各种设备的报警及专家处理提示均可采用语音系统。

一旦有事件发生，系统会轮流拨打所设置的号码（手机、电话），采用语音通知有关人员，并且