模块化机房建设方案.docx

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模块化机房建设方案

吉林省某电子认证服务有限公司机房建设方案

2017年10月

正文目录

1概述

吉林省某电子认证服务有限公司机房建设工程的机房建设位置位于大楼第16层，机房面积约123平方米，根据功能区别将机房划分为3个区域：

监控区，用于人员监控机房及负责人员出入检查。

模块化机房区：

部署网络、服务器等设备机柜及配电、UPS供电区域。

屏蔽机房区：

CA核心设备区域。

我们针对某电子认证服务有限公司（以下简称“某公司”）机房建设的需求，全面、综合考虑了各种因素，充分展现了先进、完善、可靠的保障技术，完全能够满足机房系统以及工作人员对机房环境的温度、湿度、洁净度、风速度、电磁场强度、电源质量、噪音、照明、振动、防火、防盗、防雷和接地等要求。

确保计算机系统充分发挥其功能、延长设备使用寿命，保证电子计算机等网络设备能够安全、可靠运行；满足工作人员操作过程的灵活、安全和方便等性能特点。

机房建设遵循较为先进、实用高效、安全可靠、节能环保的设计理念，不仅要达到国家《电子信息系统机房设计规范》[GB50174-2008]和《电子计算机场地通用规范》（GB/T2887-2000）规定的机房要求标准进行设计建设。

同时满足国家相关消防要求。

可以满足某公司当前及未来发展对机房实体环境的需求。

总体设计方案保证安全可靠，确保系统安全可靠的运行。

保证计算机机房工作人员的身心健康，延长机房内各系统的使用寿命。

通过采用优质产品和先进工艺，为网络信息、计算机设备、以及工作人员创造一个安全、可靠美观、舒适的工作场地。

2总体设计

2.1总体设计概况

为满足现代机房快速建设、功能齐全、灵活扩展、方便管理的需求，建设一个标准化机房，整合了供配电、制冷、监控、机柜、布线等多个系统的数据中心产品解决方案，各系统采用标准化设计，既相互独立又密切配合，能够全方位的满足您的需求。

同时需设计机房供、配电系统（包括机房内的主设备用电、辅助设备用电）、防雷接地、机房新风系统、机房空调系统、机房综合布线、环境监控（漏水检测系统、温湿度探测、烟雾探测、配电柜、空调、UPS）、机房消防报警及灭火系统、机柜系统等几部分。

本机房建设包括一个主机房,主机房中包含监控室（包括操作台,显示屏幕）,一个模块化机房（包含配电列头柜,空调,网络机柜）,一个屏蔽机房,一个市电配电箱.

2.2总体设计规划

机房采用科士达IDM模块化设计，共18个可用机柜，两台25KW空调

●在规划出的机房位置先砌出机房墙体，之后墙面与棚面涂刷防尘漆。

●进行机房的基础装修，包括金属夹芯板墙面、铝扣板吊顶、静电地板铺设、空调上下水、防雷接地。

●供配电系统采用国家B类信息机房建设标准。

●单机柜功率密度按照3kW设计，电池后备时间2小时。

●精密空调采用两侧送风方式进行制冷。

●机房内采用一套动环监控系统，包括门禁及视频监控等

2.3机房平面布局图

2.3.1机房平面图

2.3.2模块化单元

根据本机房面积及结构，本次提供的模块化机房单元为每组24个机柜，其中2个强电列头，2个弱电列头，18个服务器机柜。

按每个服务器机柜3KW的功率，每个模块化机房单元的最大功率为54KW。

3建设内容

3.1供配电系统

供配电系统作为机房的动力保证系统，安全等级毋庸置疑，机房要求不间断运行，如何建设一套安全的供配电系统是本节的主要内容。

按照GB-50174-2008《电子信息系统机房设计规范》中对机房供配电的要求，配电系统采用TN-S接地系统，重要设备必须采用UPS供电。

机房供配电系统包括：

市电输入配电、UPS系统、UPS输出配电三部分组成，为了实现对机房不间断供电，UPS系统是重点建设对象。

又因为机房总是随着用户的需求而始终处于不断的发展当中，这就要求在供配电系统的建设中还要考虑到未来的扩展能力，尽量避免不必要的重复建设。

3.1.1供电电源

低压配电系统采用380V/220VTN-S系统。

机房配电按一级负荷进行设计，各自使用相对独立的配电系统。

各用电设备进行分相负载，均匀合理配电，并留有扩展的余地。

机房的供电向机房内各机柜及空调等基础环境设备和照明等提供可靠的电力供应，计算机主机、涉密设备、存储、网络等信息设备由UPS提供可靠的电力供应保证。

由大楼一楼总配电室引一路市电至机房配电柜，供给UPS及动力用电。

其中，某公司机房配置1套市电配电柜、1套UPS配电柜；机房用电设备按负荷性质分为计算机设备负荷和辅助设备负荷，计算机设备和动力设备应分开供电。

市电主电缆采用一条ZR-YJV4*120+1*70电缆从大楼一楼总配电室引入机房市电配电柜。

从市电配电箱引电缆到UPS主机，再由UPS输出电缆到UPS配电柜。

市电配电箱主要为内、外网机房及相关操作间的空调及插座、办公用电和照明系统进行配电。

UPS配电箱主要为机房的各列头柜和其它重要设备进行配电。

选用智能配电柜，柜内部分器件使用高端电气产品。

3.1.2电源分类

一类电源为UPS供电电源，由UPS输出电源柜引至各机房，通过上走线桥架分路送到各模块内配电列头柜，再经柜内PDU分接计算机电源处，电缆用阻燃电缆敷设。

二类电源为市电供电电源，由市配电柜分别送至空调、照明配电和插座配电，再分路送至灯具及墙面插座。

电缆用阻燃电缆，照明支路用塑铜线，穿金属线槽及钢管敷设。

配电柜、箱应有短路、过流保护，其紧急断电按钮与火灾报警联动。

配电箱、柜安装完毕后，进行编号，并标明柜、箱内各开关的用途以便于操作和检修。

配电柜、箱内留有备用电路，作机房设备扩充时用电。

3.1.3　插座

机房内用电插座分为两大类，即UPS插座和市电插座。

机房各工作间均留有备用插座安装在墙壁下方供设备维修时用。

3.1.4　电缆（电线）

电缆（电线）在铺设时应该平直，电缆（电线）要与地面、墙壁、天花板保持一定的间隙。

不同规格的电缆（电线）在铺设时要有不同的固定距离间隔。

电缆（电线）在铺设施工中弯曲半径按厂家和当地供电部门的标准施工。

铺设电缆时要有留有适当的余度。

3.1.5UPS

UPS系统能够为您解决的问题：

根据某公司机房建设，共计建设17个服务器机柜，每个机柜满配为3kw，总功率为51KW的负载，建议采用1台100KVAUPS为负载提供纯净的正弦交流电。

3.1.6UPS后备电池

UPS配套电池组承担了在市电断电的情况下为UPS提供电源的工作，保障在市电断电的情况下机房内的计算机系统仍能在一定时间内正常工作，因此，电池组在UPS系统中充当着非常重要的角色。

考虑到成本及使用性能，作为后备电源使用，电池多采用阀控式密封铅酸蓄电池，循环充放电次数达300次以上，使用寿命5年以上。

电池计算公式：

（恒功率法）

电池恒定放电功率＝负载功率÷（n×单组电池数量×?

）

?

-逆变效率n-电池单体格数，12V蓄电池为6。

12V200Ah蓄电池恒功率放电时间表：

本方案采用64只12V200Ah蓄电池，能够满足UPS满载后备2小时以上的需求。

3.2空调制冷系统

3.2.1送风方式的选择

1.密闭冷通道行级水平送风：

如下图所示，两列机柜正面相对摆放，并对通道进行密封，行级空调与机柜并列安装，采用前送风后回风方式，确保制冷气流充满整个密闭通道内，保障对每个机柜的高效制冷。

该制冷方式适用于中高热密度解决方案（单机柜功率≥5KW），与传统的下送风制冷方式相比，节能25%以上。

2.密闭冷通道下送风：

封闭通道下送风方式同样能获得很好的制冷效果，但是受通孔地板和送风压力的影响，在封闭通道的宽度为标准的1.2米时，单机柜的制冷量不超过5KW时可以采用该方案。

多台精密空调集中部署，为多个模块单元制冷，每个模块单元为20个机柜，多台精密空调通过地板下风道为每个模块单元制冷，根据每个具体模块的实际总功率，可以通过调节模块化单元的风道大小的方式调节制冷量。

本次方案建议使用封闭通道下送风方式部署制冷系统，此方案比传统机房的制冷方式耗电量节省25%。

杜绝冷热空气混合，提高机柜级的制冷效率，比常规的送风方式更高效节能，降低运维成本。

空调负荷计算方法

拥有足够的制冷量是调节机房温湿度环境的首要保证，合理的计算机房制冷量需求，不但能够保障机房合理的温湿度环境，还能节约成本。

机房内主要热量的来源如下：

●设备负荷（计算机及机柜热负荷）；

●机房照明负荷；

●建筑维护结构负荷；

●补充的新风负荷；

●人员的散热负荷等。

●其他

1.传统机房热负荷分析：

根据以上各部分对热负荷的计算要求我们可以知道，机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。

因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。

根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷补充的新风负荷、人员的散热负荷等，可根据计算机房的面积测算。

根据本项目机房的用途，可考虑按照机房设备发热量和机房面积两部分进行测算。

具体如下：

功率及面积法：

Qt=Q1+Q2

Qt：

总制冷量（KW）

Q1：

室内设备负荷（设备铭牌功率×同时系数0.6~0.8）

Q2：

环境热负荷（=0.10～0.18kW/m2×机房面积）。

2.模块化机房热负荷分析

在模块化机房中，由于封闭了制冷通道，热负荷的主要来源为IT设备散热及结构热负荷，计算中可以不用考虑其他的负荷，如照明、人员等的散热。

结构热负荷主要表现为模块温度（集中于冷通道）低于外部环境温度发生的热交换，考虑该因素，为了保证充分制冷，特别是在中高密度机柜功率（>5KW）设计时，需要额外增加10—20%的制冷冗余，确保充分制冷，避免局部热点的产生。

功率冗余法：

Qt=Q1（1+Q2）

Qt：

总制冷量（KW）

Q1：

室内设备负荷（设备铭牌功率×同时系数0.6~0.8）

Q2：

制冷冗余（设备负荷的10-20%）

3.2.2制冷方式的选择

常规精密空调的制冷方式有风冷、水冷、冷冻水冷、乙二醇冷等四种，考虑到对环境的适应性，在数据机房中，主要运用的是风冷和冷冻水冷两种精密空调机组。

现针对风冷和冷冻水冷机组的特点进行相关对比，以便提供最优的解决方案。

1.风冷、冷冻水冷空调的原理

风冷机组分为室内机和室外机，管路循环制冷剂为R22/R410A等气液态混合冷媒，通过压缩机进行气态液态的转换来进行制冷，而冷冻水冷机组分为室内机、冷水主机和冷凝器/冷却塔，管路循环制冷剂为冷冻水，通过冷水主机制造冷冻水来进行制冷。

2.机组特点对比：

名称

风冷机组

水冷机组

设备造价

低

较高

建造工程量

无需专业工程设计，工程量小，工期短

需专业设计，工程量主要集中于管路建设，工期偏长

安全可靠性

机房内进水仅为加湿水管，对机房影响小

循环冷媒为水，管路出现泄漏会严重威胁机房安全

能耗

适中

较风冷节能

安装要求

室外机相对于室内机的垂直高度在-5~20m以内，管程60m内为宜，增加需配延迟组件。

无特别硬性要求，适应现场环境能力强

后期维护

仅室内机与室外机维护，工作量小

室内机、冷却塔、水冷主机，管路、水泵都需要定期巡检维护，更换循环水，过滤器等，工程量大，成本高

环境要求

-40℃～＋45℃

-35℃～＋45℃

综合考虑，冷冻水机组的建造成本和后期运维成本较风冷机组更高，同时因为在机房内引入了水源，降低了机房安全可靠性。

本方案中我们推荐采用风冷型精密空调机组，普遍适用于各类机房，建造成本低，后期维护简单，安全可靠。

3.2.3自热冷节能技术

机房内部常年维持在24度左右，且机房精密空调一年四季都在制冷，当室外环境温度低于机房内部温度时，自然界存在丰富的冷源，如何有效利用自然界冷源成为数据中心节能的重要途径。

本次机房建设可自然冷节能精密空调，根据统计，北方地区，全年节能率达20%以上，长春节能可达近40