一体化解决方案.docx
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一体化解决方案
空调、UPS技术
解决方案
华正太亿有限公司
2005年06月
1系统设计
1.1系统概述
根据容量估计和初步建设思路要求，结合艾默生网络能源产品特性和配置特点拟制了凯里供电动力机房一体化技术建议书。
系统方案中涉及到交流不间断电源系统、机房精密空调系统等。
1.2系统设计依据
1.GB2887-89《计算机场地技术条件》；
2.YD／T585-1999《通信用配电设备》；
3.YD5040-97《通信电源设备安装设计规范》；
4.YD/T1051-2000《通信局（站）电源系统总技术要求》；
6.YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》；
8.YD/T1104-2001《通信用开关电源系统监控技术要求和试验方法》；
9.YD/T1095一2000《信息技术设备用不间断电源通用技术条件》；
10.YDJ26-89《通信局（站）接地设计暂行技术规定》；
11.GB50174-93《电子计算机机房设计规范》；
12.GB7450-87《电子设备雷击保护导则》；
13.CECS72：
97《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》；
14.CECS89：
97《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》；
1.3系统设计原则及系统特点
交流不间断电源系统、机房精密空调系统解决方案。
1.3.1通用性
本系统的设计符合国家设计标准。
1.3.2可靠性
设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响其他设备正常工作；一体化供电能统筹设计保证主设备的不间断供电；
1.3.3稳定性
所有产品都经过全球主要电信商、数据网长期的运行考验，在业界具有领先的技术、领先的制造和领先的品牌；
1.3.4安全性
-符合高等级的抗扰度国际标准，工作安全可靠；
1.3.5可维护性
-主设备采用模块化结构设计，便于故障的维护处理；
1.3.6扩充性
-在系统设计中充分考虑到用户后期的扩容，做了合理的冗余设计；
1.3.7智能化设计
-系统主设备UPS、动力监控均采用智能化设计，不需要另购智能接口板；
1.3.8经济性
-系统整体设计，可合理设计设备容量，减少设备成本；同时也降低了设备的额外成本，给后期设备维护带来一站式服务；
1.4空调、UPS系统设计
1.4.1概述
根据机房初步技术要求，本方案主要包含2部分内容：
交流不间断系统、机房精密空调系统。
1.4.2UPS输出配电系统
中心机房使用的2台40KVAUPS系统交流电源输出配电，完成下一级的服务器等负载的配电，配置如下：
输入：
三相2×100A，
输出：
5路三相10路单相63A以下微型开关
所有开关放置在低压配电箱内，配电箱可以挂墙安装，也可以落地安装，配置三相电源指示灯，三相电压、电流指针仪表。
1.4.3UPS电源系统
EmersoniTrustUH33系列30KVAUPS系统是连接在输入电源和负载之间，为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备。
在市电掉电后，UPS可继续给负载提供一段时间的供电。
艾默生iTrustUH33系列40KVAUPS采用双变换结构和先进的双DSP全数字控制技术，输入功率因数高达0.98，能提供稳定、洁净、不间断的电源，并具备完备的网络管理功能。
未来可根据具体设备的供电需求将UPS平滑扩容。
每台40KVAUPS后备电池时间定为4小时。
电池配置：
电池配置方案：
一台40KUPS配备艾默生Upstar电池1组（每组180只2V/500Ah电池组）。
可保障40KVA/28KW的负载供电约4小时。
电池架配置：
电池配置1架1647*400*1014\四层卧放架。
1.4.4机房空调系统
机房设计要求
中心机房属于大型重要的计算机中心。
机房内有严格的温、湿度要求，机房内按国标GB2887-89《计算机场地安全要求》的规定配置空调设备：
级别
项目
A级
夏季
冬季
室内温度
222C
202C
相对湿度
45%~65%
温度变化率
5C/h并不得结露
同时，主机房区的噪声声压级小于68分贝
主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕
送风速度不小于3米/秒
在表态条件下，主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升
为使机房能达到上述要求，应采用精密空调机组才能满足要求。
机房冷负荷计算
中心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。
该机房面积约为300m2，内有服务器小型机等，热密度较大，按270W/m2计，该机房热负荷为
270×300/1000=81KW
艾默生推荐产品
现根据上述的计算结果，推荐选用Liebert公司先进的精密环境控制设备CM+系列精密空调产品：
✧CM50AF/CDF171一台。
✧CM50AF机组单机制冷量为45.5KW，满足冷负荷需要并有一定裕量。
✧室外机配置为CDF171冷凝器一台
1）机组采用模块化结构，布置灵活，方便以后扩容和改造。
2）空调机组采用集中上下水，上水采用自动控制上水阀，且随CM+机组赠送漏水报警器。
空调室内室外机位置建议
室内机安装建议
基本要求：
a、房间整体通风顺畅，送风、回风无障碍。
b、安装位置综合考虑，结合上下水、液管、汽管连接。
C、室内机安装处防静电地板下电缆等妨碍出风的物体较少。
如现场无特殊要求，当室外机高于室内机时，建议垂直最大距离为20米；当室外机低于室内机时，建议垂直最大距离为5米；建议管道总长不超过60米，管道长度大于30米时，需加装DX管道延长组件。
附录一（设备一览表）
中心机房动力一体化系统设备一览表
序号
名称
容量及说明
单位
数量
备注
1
40KVAUPS
ItrustUH3340KVA
台
2
2
电池
2V/500AH
节
180
系统满载备电4小时
3
电池架
架647*400*1014\四层卧放架
个
1
4
精密空调
CM＋50
台
2
精密空调
5
精密空调室外机
CDF171
台
2
精密空调室外机
6
UPS并机柜
63A*2+其他空开
台
1
7
8
9
EmersonUPS产品特点
（二）
EmersoniTrustUL33系列（20-60K）
1产品简介：
EmersoniTrustUL33系列UPS系统是连接在输入电源和负载之间，为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备，在市电掉电后，UPS可继续给负载提供一段时间的供电。
UL33系列UPS采用高频双变换结构和先进的全数字控制技术，带输出隔离变压器，能提供稳定、洁净、不间断的电源，并具备完备的网络管理功能。
2产品特点
全面提升系统可靠性的专业设计
采用第四代绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率器件和多重保护技术
先进的双DSP全数字技术，整机不需任何可调电阻，抗干扰能力强，无老化漂移问题
先进的分散式直接并联技术保证了在线扩容和系统冗余
瞬时值数字均流技术显著降低并机系统环流（<1A），电流不平衡度＜1%
优良的电磁兼容性设计
采用高裕量的功率器件，增强电网的适应能力
业内独有的UPS防雷技术，内置D级防雷
优异的输入特性
超宽输入电压范围（-45％～+15％），可适应恶劣电网条件
宽频率输入范围（50Hz±10%），保证了发电机供电时UPS稳定运行
先进的六管IGBT高频整流技术，无须附加外界设备，输入功率因数可达到0.99以上
应用瞬时值波形控制技术，大幅降低输入电流谐波（iTHD<3%）
低直流母线纹波，延长电池寿命
优异的输出特性
逆变器采用高精度矢量控制技术，输出电压稳压精度高，动态响应快，且畸变率低
逆变器具有带100%不平衡负载的能力
逆变器具有很强的过载能力及抗冲击能力
输出采用⊿/Z0隔离变压器，有效抑制输出电压的三次谐波畸变
单机在线、单机ECO、主/从热备份及冗余、扩容并机等多种运行模式下软、硬件完全兼容
可靠的数字控制、分散式智能并机技术
智能化电池管理
根据电池放电曲线自动调节放电终止电压，避免固定设置导致的电池过度放电
基于温度补偿的智能化充放电电池管理，大幅延长电池使用寿命50%以上
定期自动进行电池自检，确保电池可靠工作
精确预测电池的后备时间
全自动的电池管理，减少维护工作
完备的本机监控管理
独创的自适应UPS并机层通讯，无需任何附加设备，可以通过任意一台UPS监测并机UPS系统信息
单机提供8路输出及6路输入继电器接点
支持RS232、RS485、SNMP、MODEM多种后台通讯方式
超强的网络管理功能
系统具有电池放电预告警和自动安全关机功能
先进的SNMP卡及其相关软件，兼容10M/100M以太网，支持SNMP、HTTP、TFTP、TELNET、TTYP等协议，监控软件具备电源事件记录和分析功能，灵活多样的组网方案，可实现在Internet/Intranet上的远程监控
UPS系统具备自诊断、自保护功能，可以实现自动声光报警、E-mail和BP机报警
通过网络可以同时监控高达6万多台UPS，支持广域网解决方案
人机界面友好，便于操作和维护
全中文大屏幕液晶显示，中英文可选操作界面
操作简单，"一键开机"
支持远程、自动开机，实现无人值守
UL33系列UPS电源特性技术指标
容量
20kVA
30kVA
40kVA
60kVA
型号
UL33-0200L
UL33-0300L
UL33-0400L
UL33-0600L
主路输入
输入电压
380V（线电压）
输入方式
三相三线
功率因数
>0.99
谐波电流
<3%
电压范围
+15%~-45%
-20%~-45%之间降额使用
频率范围
50Hz±10%
旁路输入
输入电压
380V（线电压）
输入电压范围
±10%
输入方式
三相四线
频率范围
50Hz±10%
整流器输出指标
额定电压
405V
稳压精度
±0.5%
电压范围
（1.65×180~2.4×180）VDC
输出
稳态电压精度（平衡负载）
±1%
动态电压瞬变
±5%（0~100%负载变化）
动态瞬变恢复时间
<60ms
电压畸变（线性负载）
THD<2%（相电压）
电压畸变（非线性负载）
THD<5%（相电压）
功率因数
0.8（滞后）
频率跟踪范围
50Hz±2Hz
频率精度（电池逆变）
±0.1%
三相相位差
120±1°（平衡或不平衡负载）
100%不平衡负载电压时稳压精度
±2%
频率跟踪速率
<1Hz/s
逆变器过载能力
105%Po<负载<125%时，10±0.1min后转旁路输出；
125%Po<负载<150%时，1分钟后转旁路输出；
负载>150%时，200ms后立即转旁路输出
旁路过载能力
135%额定电流以下可长期过载
1000%额定电流20ms
输出电流峰值比
3：
1
切换时间（正常模式）
0
系统
系统效率（线性负载）
88%
88%
89%
90%
电池逆变效率（线性负载）
92%
93%
93%
94%
显示
LCD+LED
EMC/EMI
传导
EN50091-2
辐射
EN50091-2CLASS-A
谐波电流
IEC1000-3-4
抗扰性
IEC61000-4-2.3.4..6.8.9.11LevelIII，
IEC61000-4-5LevelⅣ
安规要求
CCEE
噪音（2m）
<60dB
<65dB
空载环流（1+1）
<1A
空载环流（3+1）
<2A
电流不平衡度（1+1）
<1%
电流不平衡度（3+1）
<2%
绝缘电阻
>2M（500VDC）
绝缘强度
（输入、输出对地）2820Vdc，1min无飞弧
电涌保护
达到IEC60664-1规定的Ⅳ类安装位置要求，即承受
1.2/50μs+8/20μs混合波能力不低于6kV/3kA
防护等级
IP21
电池节数
12V电池30节
物理尺寸（W×H×D）mm3
600×1400×860
600×1400×860
800×1800×860
800×1800×860
重量（kg）
440
528
654
811
附录三艾默生力博特CM＋系列机房专用空调介绍
一、CM+系列描述
ChallengerM+（挑战者M+）─用途广泛的精密空调系统
描述：
✧模块化精密空调系统ChallengerM+系列，模块化设计。
✧制冷量范围宽，从20kW~100kW，适用范围广。
应用范围：
中、大型交换机房和移动机房
计算机房和数据中心（IDC）
高科技环境及实验室
工业控制室和精密加工设备
标准检测室和校准中心
UPS和电池室
生化培养室
医院和检测室
特点：
：
模块化结构设计，组合方便，可现场拆装;
全正面维护，无需侧面维修通道;
高技术“V”型蒸发器盘管，使热交换更快，更有效率。
“V”型结构有利于蒸发器表面的空气分配更加均衡;
先进的涡旋式压缩机，高效、节能;
独特的风扇驱动系统，使送风系统运行更加平稳，送风效果更佳;
获得专利的、可现场清理及调整极板的电极式加湿器;
与机器同尺寸的空气过滤器，能更有效的减少空气浑浊度，提高了过滤器使用效率;
大屏幕LCD带图形、全中文菜单显示器，为管理人员提供最佳的数据;
标准RS232通讯接口，开放的通讯协议;
优点：
紧凑的结构，使占地面积最小;
革新的皮带张力自动调节机构，能大大减少磨损，最大限度的提高送风系统的使用寿命;
多种冷却方式，包括风冷、水冷、乙二醇冷却及冷冻水等，有利于适应现场的实际条件;
备选S72.4监控软件，在同一场地可监控多达99台机组;
备选Link-Up场地监控器，可互相连接多达24台机组，形成不同的动作组群及区域以作顺序转换运作及备用状态。
二、CM+系列数据
ChallengerM+风冷型技术数据
型号（CMA/W）
20
30
40
50
60
70
80
90
100
机组参数-制冷量（24℃DB,17.1℃WB,50%RH）
总冷量KW
19.1
28.3
37.9
45.3
58.4
65.6
73.3
78.6
89.1
显冷量KW
18.2
24.6
34.3
43.3
51.4
57.4
60.5
72.3
78.1
主风机离心式风机，自调式皮带驱动马达
标准风量（M3/h）
5760
7740
13320
14400
16200
16560
16560
23400
24840
机外静态压力（Pa）**25~100
风机数量
1
1
2
HG2
2
2
2
3
3
蒸发器盘管-螺纹钢管，冲缝型铝翘片
迎风面积（M2）
0.92
0.92
2
2
2
2
2
3.08
3.08
压缩机-涡旋式-R22
压缩机数量
1
1
2
2
2
2
2
2
2
加湿器-电极式加湿器
加湿量-kg/Hr
4.5
4.5
5
5
7.5
7.5
7.5
10
10
再热器-单极管翘状加热型
加湿量-KW
6
6
6
6
9
9
9
12
12
空气过滤器-过滤效率20%，ASHRAE52-76标准
尺寸-mm
790*760*100
数量
1
1
2
2
2
2
2
3
3
机组耗电量
满负荷电流（FLA）
25.8
35.8
37
38.7
57.3
58.7
62.1
69.7
83.8
风冷冷凝器-标准环境温度35OC
型号
CS078*1
CS113*1
CD141*1
CD171*1
CD194*1
CD194*1
CS141*2
CS141*2
CS171*2
CS078*2
CS078*2
CS113*2
CS113*2
机组尺寸（mm）
长
834
834
1664
1664
1664
1664
1664
2494
2494
阔
877
877
877
877
877
877
877
877
877
高
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1950
机组重量
风冷机
300
320
545
570
669
654
669
864
869
三、ChallengerM+机组的特点
1、同等制冷量条件下，占地面积最小（40-80KW机组：
1664*877*1950）。
侧面及背面不需要维护空间，前面只需要600mm维护空间。
2、可拆卸后搬运，保证重新组装与整机无差别，适合特殊场地搬运（如利用小电梯或狭小通道）。
3、出厂设计即适合环保制冷剂（R407C、R410A），如目前选用R22，当考虑换用环保制冷剂时（如2008年全面禁止R22时），可通过简单的技术处理实现。
4、低噪音设计。
5、大表面积的V型蒸发器盘管，双系统坚持整机概念，保障单机运行时风量不变。
确保节能。
6、成熟的具有模糊逻辑控制的可拆卸式电极式加湿器。
具备可设定的自动冲洗功能，机组自动定期大水量冲洗加湿罐，延长加湿罐维护时间，增加寿命。
7、超大屏幕240X128矩阵LCD全中文显示屏，图形化显示多种信息，并提供帮助菜单。
8、提供先进的LECS15C微处理控制器，直接提供RS232接口，提供监控协议，无需另配监控卡。
四、CHALLENGERM+机组的设计
✧
采用真正的模块化设计思路。
生产的单制冷回路和双制冷回路ChallengerM+系列精密空调，可以提供单机的制冷量为20KW至60KW，并可组合在一起。
即能满足现阶段的使用，又能适应未来发展的需求，具有非常广泛的应用范围。
它采用了先进的微处理器控制技术，完全满足机房对环境的精密控制要求。
并且机组控制器可完成各机组间的定时切换及故障切换，同时便于空调系统的集中管理。
ChallengerM+机组标准型的加湿系统是可拆式电极罐式加湿器。
✧
应用高能效比的谷轮（Copeland,艾默生子公司，世界上最大的涡漩式压缩机生产厂）公司涡漩式（SCROLL）压缩机。
涡漩压缩机的活动部件的减少使机组的噪声及震动降低很多；压缩机的压缩过程连续、平稳；压缩机的排气过程旋转角度超过540度；在吸气及压缩过程中没有热量交换；在压缩过程中制冷剂气流方向没有改变；减少了气流损失；涡漩式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击；启动电流低。
✧
采用了交互“V型”盘管，采用了带内螺纹的铜管及冲缝型翅片，比采用传统式盘管的机组有更高的传热效率。
采用“V型”结构盘管可使制冷系统的循环与制冷负荷相匹配，并且通过盘管表面的气流更加平稳，最大限度的降低机组噪声。
✧
1.
采用可拆卸并可自动调节、冲洗式加湿罐。
为了适应许多水质很差的地区使用，它采用了独特的控制技术并使用了“模糊逻辑”控制软件。
它可以根据水的电导率，自动调整电极的电流值。
同时，它可以根据水的硬度，确定加湿罐的冲洗次数。
加湿器为可拆装式，对加湿器进行清洗后可继续使用，一方面，可以延长加湿罐的使用寿命；另一方面，可以使加湿器达到最高的使用效率。
因此，它可以用在水的电导率特别高的环境-常常是在很偏远的地区。
✧为了确保机组具有良好的通用性，ChallengerM+采用了皮带驱动的风机系统，它可以非常灵活的使用不同尺寸的皮带轮，在很大的范围内调整风机的转速，并且可以得到不同的机外余压。
此外，ChallengerM+采用了一种独特的皮带张力调整系统，可避免在运行过程中出现皮带过松及过紧的现象，消除了风机丢转的弊病，大大的延长了皮带的使用寿命。
✧
采用先进的微处理控制器并附带RS232接口。
ChallengerM+的微处理控制器配有带背景灯的大屏240X128矩阵LCD显示器，正常情况下，可以显示回风的湿度和湿度及机组的序列号，设定点的温度和相对湿度，和工作状态显示（制冷、加热、加湿、去湿），风机状态以及各种报警。
图形显示最近48小时内的温度和相对湿度的曲线，友好的用户操作菜单界面可以使操作人员很方便的对系统和报警状态进行查询及消声，例如：
高温、低温、高湿、低湿、气流丢失、更换过滤器、压缩机超高压报警等等。
具备多级密码保护功能，包括设定点的改变、报警阀值的设定、通讯的设置及机组的设置等项目都可以通过密码保护。
内置的电源节省功能可以在输入电源低于允许的设定电压范围时自动关闭机组。
安装在控制板上的备份电池可以当主电源出故障时，保存机组的设定参数和历史记录。
模块化ChallengerM+的每个模块都有独立的内部控制器，并且可以根据现场情况，将各模块通过备选组件连接。
当某一模块出现报警时，自动启动备用模块，并且可以使模块循环工作，平衡各模块的使用时间。
采用备选的S72软件，通过RS232接口可以连接Challenger+控制器和PC机，可以监控到机组的所有数据。
如采用了远程的PC机及调制解调器后可实现机组的远程监控。
✧
采用高效全调速冷凝器。
其机组框架由不锈钢连接件与船用等级耐腐蚀铝材组成；一体式风机组合采用独特减震设计；维护要求极低的风扇电机适用于各种气候条件；单/双制冷回路设计；（室外冷凝器）适用于各种恶劣气候条件；可选择水平/垂直两种方式进行（冷凝器）安装。
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