冷通道机柜方案及对策.docx
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冷通道机柜方案及对策
I.
冷通道机柜设计方案书
设计单位：
莱安智能化系统开发
地址：
市天河区大道建中路11号103室
欢迎来电索取详细方案或来电洽谈机房、机房监控、机房建设、楼宇智能化等各类机房设备业务，免费提供设计方案，价格实惠
一、前言
根据贵单位中心机房改造的需求，我们特为贵方规划机房建设的关键基础架构解决方案。
我们对您目标的理解：
1.根据机房平面图进行整体规划设计、改变现有机房布局杂乱无章的现状，改造后布局合理美观。
2.机房计划分割为3个功能区：
通信运营商区，***区，****区，各个功能区相互独立
3.整个方案要求集成程度高、兼容性好
4.机房采用先进冷通道封闭技术，高效节能，打造高智能、绿色数据机房
5.满足机房未来5年规划需求
6.采用微模块理念设计
凭借着XX公司超过X年于机房基础架构建设成熟的技术,质量管理,坚强的生产规模,广泛的销售服务网络的运营和成熟经验，产品在三大运营商、金融银行、公安、交警、政府、企业等客户取得了广泛运用，为众多的信息机房及网络的安全运行保驾护航。
在此次数据中心关键基础建设解决方案中，我们为您提供,精密配电系统、模块式机柜、高效节能制冷精密空调、冷池以及全方位管理与监控系统一体化的解决方案，不仅可以快速的建置，并能够依据未来的成长性做弹性的规划，协助客户打造新一代的高效、节能的绿色机房。
设计规
《电子信息系统机房设计规》GB50174-2008
《电子信息系统机房施工及验收规》GB50462-2008
《计算机场地通用规》GB/T2887-2011
《计算站场地安全要求》GB/T9361-2011
《综合布线系统工程设计规》GB50311-2007
《综合布线系统工程验收规》GB50312-2007
《供配电系统设计规》GB50052-2009
《低压配电设计规》GB50054-2011
《火灾自动报警系统设计规》GB50116-2008
二、需求分析
2.1、机房现状：
1、机房位于1层，面积：
108平方米，宽8米，长13.6米，层高约3.2米，无静电地板。
2、机房供电：
由一楼低压房2台60KVAUPS提供,。
3、目前有11个交警业务用服务器机柜、4个运营商机柜。
4、机柜布局较分散，布线较混乱，不利于人员管理，机房现状见下图：
2.2、机房改造设计思路：
1、采用一体化微模块设计理念，改变现有机房杂乱无章的布局，避免传统机房七拼八凑不美观；
2、IT机房分区：
考虑到机房整体美观、气流组织分布合理，现规划2个微模块供交警业务用，采用双排结构、封闭冷通道设计；机房左下角规划1个微模块,采用前后冷热通道封闭设计，单排结构，供运营商业务用。
3、制冷系统：
2个冷通道模块采用房间级空调制冷，空调放置于冷通道外，下沉式送风；运营商机微模块采用列间空调制冷，水平式送风，与机柜并排放置。
4、机房敷设静电地板，强电线和空调管路地板下铺设，弱电线走机柜上方桥架。
三、方案规划设计
3.1、机房布局规划
3.2、机房配置：
1、2个交警业务用微模块采用冷通道封闭设计，配电列头柜放置于冷通道，有效提高制冷效率。
以下是每个冷通道配置：
产品
数量
备注
服务器机柜
9
600*1100*2000，42U
配电列头柜
1
600*1100*2000,42U
冷通道组件
1
5000*1200（长*宽）
2、考虑到冷通道的热气流对运营商机柜的影响，现在左下角规划1个由4个机柜和1台8.5KW列间空调组成的微模块，封闭冷热通道，与机房外环境隔绝。
有效提高制冷效率和粉尘影响。
以下是微模块配置
产品
数量
备注
服务器机柜
4
600*1400*2000，42U
8.5KW列间空调
1
600*1400*2000，42U
冷热通道封闭组件
1
3.3、配电系统规划：
本项目供配电架构按照国标GB-50174A级机房设计，机房由现有的2台60KVAUPS改造成双总线供电系统，为机房IT设备供电。
最大限度保障IT设备不间断运行。
具体配电系统图见CAD图纸
3.4、精密空调选型
1、机房设备对场地环境的要求
国家标准对机房环境的基本要求如下：
级别
项目
A级
夏季
冬季
室温度
222C
202C
相对湿度
45%~65%
温度变化率
5C/h并不得结露
2、空调负荷计算方法
依据数据中心机房热量的来源，对于数据中机房总热负荷，采用的计算公式如下：
Qt=Q1+Q2+Q3+Q4
其中——Qt为主机房总热负荷（kW）
——Q1室设备负荷（考虑到设备的使用率，Q1=设备总功率×0.8）
——Q2室UPS热负荷，Q2=0.04W1+0.06W2，其中W1为电源系统额定功率值（UPS额定容量），W2为IT设备总负载功率
（1）
——Q3室配电系统热负荷，Q3=0.02（W1+W2），其中W1为电源系统额定功率值（UPS额定容量），W2为IT设备总负载功率
（1）
——Q4建筑环境热负荷（=0.12～0.18kW/m2×机房面积）
（2）
注
（1）当UPS或配电系统放置与单独配电间时，应单独针对配电间进行热负荷计算。
注
（2）当工作人员数量较多、照明功率较大及新风量较大时，建议单位面积热负荷值应取较大值。
3、机房热负荷计算结果
表
（1）数据机房热负荷计算
中心机房
Q1-主设备热负荷（kW）
38.4
60KVA,功率因数0.8，需要系数0.8
Q2-UPS部分热负荷（kW）
0
Q3-配电部分热负荷（kW）
1.5
Q4-建筑环境热负荷（kW）
13
机房面积108平米，0.12KW/mm2
Qt–热负荷合计（kW）
52.9
4、机房精密空调选型建议及配置
机房热负荷为52.9kW，该值是机房理论上最大的热负荷值，考虑到目前机房UPS使用率不到50%，建议选用2台30KW科华KTR系列精密空调，下沉式送风，组成1主1备制冷系统，后期若交警业务增加，可再增加1台30KW精密空调组成2主1备。
设备名称
型号
单位
数量
品牌
备注
室机
KTR-P30AD
台
1
KITOZER
制冷量30.9KW，下送风，上回风
室外机
KTRR46
台
1
KITOZER
环境温度35ºC所选
5、运营商微模块用列间空调选型
该微模块由4个机柜组成，按2KW/柜的用电功率设计，建议选用1台8.5KW科华KTRA-X系列列间空调。
设备名称
型号
单位
数量
品牌
备注
室机
KTR-X8.5
台
1
KITOZER
制冷量：
8.5KW,水平送风
室外机
KTRC8.5
台
1
KITOZER
环境温度35ºC所选
3.5、动环监控系统规划：
现规划将机房2个冷通道，1个微模块，低压配电间中的配电列头柜、精密空调、UPS、温湿度参数、漏水检测、烟感检测、视频监控、门禁进行集中监控管理。
本次方案准备对如下设备及环境指标进行监测：
✧2台UPS；
✧3台机房空调；
✧2台配电柜（带智能接口）；
✧5个温湿度
✧4个摄像头
✧2套漏水
✧1套消防
四、冷通道封闭解决方案简介
冷热通道解决方案是响应“机房节能减排，推进绿色新机房”应运而生，主要用于类似IDC数据中心机房散热量极大的机房使用，起到精确送冷风的效果。
由两个机柜矩阵组成。
传统机房冷气得不到有效控制，冷气乱窜，导致机房布分环境很冷、机柜部很热。
冷通道机柜将输送到机柜部的冷气以最节约有效的方式全部输送给散热设备，机柜的热量沿制定方向输送出机柜。
✧用于访问管理和侧面气流遏制的通道封闭门。
门应具有良好的密闭性，活动性，并可以观察到通道的实时情况。
✧用于顶部气流遏制的顶窗。
顶窗应具有良好的阻燃，隔热，透光性，并满足易于安装，易于维护的特点。
✧安全管理功能。
冷通道具有温度，湿度，烟雾感应检测系统，以及相应的声光报警，短信息报警，以及门磁控制功能。
4.1.整体效果
4.2.整体效果系统的基本原理和功能
冷通道封闭可以有效地使地板下送出的冷风全部用于设备散热，大幅减少风量和冷量的损耗，而最终大幅提高制冷的效率。
从整个机房的气流组织来看，有效地避免了传统机房中冷热空气混合，冷空气短路，以及远端机柜由于压降问题机柜顶端设备无足够冷量用于散热，而最终产生的局部热点问题。
4.3.方案特点及优势
1.高密模块化
一体化集成机柜系统、供配电系统、制冷系统、监控系统、消防系统和综合布线系统，高集成设计，提供完整的解决方案，为企业提供一站式数据中心解决方案；
精准送风技术的采用，使机柜支持IT设备的无缝摆放，42U机柜可实际支持42U的IT设备，在空间利用率上是传统机房机柜的3倍（传统机房由于送风不均匀以及风量难以保证的问题，42U机柜一般只使用了15U左右）；
单柜最大支持铭牌功率15kw，满足客户不同业务需要；
配电的高密度以及机柜空间的高利用率，使模块化数据中心具有占地面积小的优势。
2.低成本和低能耗
采用行间级空调可直接安装在楼宇水泥地面上，无需架空地板，减少外配套工程；冷通道封闭，从而减少了气流压力损失和冷空气的泄漏损失，提高了冷量的利用效率；
3.高可靠性和安全性
门禁系统避免无关人员进入；
“智能机柜”设计，实时监测“机柜温度场”，避免局部热点的出现；
部集成了消防系统，无需进行消防申报，且安全可靠；
配电采用双回路供电，实现冗余设计；
强电与弱电分别从不同出口进出线，减少电磁干扰；
4.快速灵活部署
模块化设计，可以按需建设，分步实施，并且可以根据需求，按照不同负荷和不同应用独立设计、独立运行，有效降低了机房的复杂性，降低了建设和运营成本。
（传统机房建设必须一步到位，将全部基础设施一次性全部投入，而且对于二次扩容和改造几乎不可能；这就给运营成本带来压力；另外IT技术日新月异，技术的进步必然对环境提出新的要求，所以机房的升级和改造必须在建设初期考虑预留，因此又给建设带来了不必要的复杂性和成本提高）。
支持按需建设，后期扩容时，模块化机房与辅助设施均可按模块的形式进行扩展；
建设周期在100天以，且可以根据需要搬迁。
去工程化设计使得数据中心建设设备化、快速化、个性化成为可能；
依据机房尺寸和单柜功耗，可灵活选择单排和双排，满足扩容要求；
适配企业web和部业务，IT机柜灵活安装服务器、存储、网络设备；
网络柜与走线槽等集成在模块中，网络灵活部署；
5.完善的监控
采用嵌入式网络型监控设备，辅于传感器，组建功能完备的3D综合监控管理系统。
可通过多种传感器、采集器，实现对机房各功能模块的不间断监控，监控功能包括供配电监测、UPS监测、空调设备监测、微环境温度监测、机房漏水监测、视频监测、门禁管理、消防系统监控、报警功能、远程管理、KVM远程控制等；
监控系统支持web访问，轻松实现远程监控和管理各功能模块。
五、冷热通道封闭解决方案简介
专为机柜数量在10个以下的微模块方案设计，具有集中散热，高能效比的特点：
冷风与热风在机柜中进行隔离循环，机柜部设备的散热无需与机房周边环境进行热交换，制冷效率高，同时不受周边环境的影响根据用户机房面积及需求情况；布局：
机柜+列间空调+冷热通道封闭，既节能又可以减少设备占地空间，具体机房布局如下：
1、机房平面图
单柜布局图（俯视图）
3.2
3.3
3.1
3.2
实际效果图
2、方案主要特点：
端到端的一体化解决方案
——完整的供配电、制冷、机柜、消防、监控产品，各组件之间无缝集成，确保了解决方案的高可靠性、高安全性、高能效；
快速部署IT资源以支撑业务快速的发展
——无需建设机房，快速部署。
工厂预集成，在供应链环节对机柜、UPS、配线、监控、制冷设备进行了预安装，最大限度的降低了现场的硬件安装时间，提升部署速度，降低交付难度；
智能管理，维护简单，减少技术人力的投入
——无人值守，实现365天7X24小时统一以及智能人性化管理，快速故障定位和问题处理；
全封闭设计，节能运行
——与传统机房方案比较，因空调采用靠近热源冷却方案，综合能耗降低30%以上；
噪声低
——全封闭设计，前门采用双层钢化玻璃板，选用低噪音EC风机机组噪声低，可放置办公区；
六、产品介绍
6.1精密配电柜简介
精密配电柜是一款针对数据中心机房综合采集所有供电情况的配电柜。
为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元实时反映电能质量数据。
并通过网络上传至管理系统。
以达到对整个配电系统的实时监控和运行状态的有效管理。
帮助用户优化网络数据中心，加强能耗管理，提高服务器机架运行效率，实现全方位绿色IDC提供可靠保障。
a）产品特点
●人性化设计，正面操作，正面维护
●大屏幕显示电力的各项参数
●为机房设备提供全面的接入端口,提供远程监控功能
●支路电压监测及电力故障声光报警
●配有EPO急停按钮，可以在紧急情况下断电
●输出断路器带有热插拔功能，可以在不断电的情况下对负载开关进行维护
b）功能特点
●智能化
采用了智能型元器件，充分利用了微电子技术、电力电子技术、计算机控制技术以及网络通讯等新技术，具有较高的可靠性。
若干个智能型开关柜通过通讯网络可组成智能低压配电系统，具有遥控、遥测、遥讯和遥调功能。
●绿色化
精密智能配电柜在产品材料的选用上以及制造过程和使用过程不污染环境，符合欧盟环保指令。
●高可靠性
对产品生产过程进行可靠性控制与出厂检验等，现场总线技术的应用实现同一区域电网中多台断路器实现区域连锁，实现配电保护的自动化。
●模块化
结构件的模块化、标准化，大大降低了产品的后期维护成本。
6.2精密空调简介
KTR系列机房空调是针对现代电子设备机房设计的专用空调，它的工作精度和可靠性都要比普通空调高得多。
众所周知，计算机机房中摆放计算机设备及程控交换机产品等，由大量密集电子元件组成。
要提高这些设备使用的稳定及可靠性，需将环境的温度、湿度、空气洁净度、换气次数等指标严格控制在特定围。
精密空调温度控制精度可达±1℃，湿度控制精度可达±2%RH,从而大大提高了设备的寿命及可靠性。
1、产品特点
1、与IT机房一致的机柜外观与颜色设计
2、高可靠性、高节能率、高适应性、长寿命低成本
3、365天×24小时连续不间断全天候运行设计
4、Copeland高效涡旋式压缩机，适合环保制冷剂
5、大风量、小焓差设计，满足机房专业温控需要
6、高显热比、高能效的制冷系统设计
7、送风距离远，机房温度分布均匀
8、大循环风量结合高效滤网设计，机房洁净度高
9、超宽电网适应性，相序容错功能，来电自启动功能
10、同时提供干结点和RS485智能通讯接口实现远程监控
11、全中文真彩色超大触摸屏显示
12、菜单式操作面板、多级密码权限、专家系统自检诊断功能
13、具备多系统主从工作模式和轮值工作模式的联机功能
14、丰富的系统检测、告警、保护功能
15、存储500条历史告警详细信息和单条告警999次统计
16、丰富的选配功能组件，适应各种特殊的安装场合和功能要求
17、占地面积小，100%全正面维护，维护量小，且维护方便
18、高效变频控制猫头鹰式室外风机
19、风机下沉式送风设计，高效节能，标配EC风机，风机系统比常规空调机组节能30%以上，并满足不同机外余压需求
2、系统框架
3、产品特点
1、产品尺寸：
精密空调采用系列化整体设计理念,产品尺寸、结构相对统一,在满足标书要求的前提下,方便进行产品型号的调整,给客户提供更合理的方案。
2、外机控速方式：
精密空调室外机采用的是标配风扇调速器进行压空调速，相对于其他厂家使用的压力开关、温控调节方式等调节方式，室外机的效率更高且在满足系统冷却需求的基础上能最大限度地减少对环境的噪声污染。
3、通讯接口：
精密空调为了更好的与客户监控等设备的连接，在空调控制板上已经置RS485等常用通讯接口，无需额外增加控制板，给客户带来极大的方便。
4、控制精确：
精密空调能精确地进行温湿度控制。
温度精度可控制可达±1℃，湿度控制精度可达±2%RH。
5、能效高：
精密空调采用了高效涡旋压缩机、独特的翅片管式换热器、精细设计的分液头以及更加合理的部布局，使得空调部空气流场更加均匀，冷媒分配更加合理，从而极提高了换热器的换热效率，使空调机组达到高效节能的效果。
并且各种机型经过实验测试不断改进后达到最佳能效状态。
6、兼容环保R407C冷媒：
为适应国际上对环保冷媒的要求，精密空调可兼容R407C环保制冷剂，只要客户在订单上注明此项要求即可。
7、多重保护：
完善的自动报警和诊断功能，全方位地保护空调机组运行，并且能更有效地防止故障发生及更快速地寻找故障点，有效地延长了空调机组的使用寿命。
8、便于维护：
整机采用完全的前开门，所有部件的维护都可在正面进行，节省了使用空间，而行业其他厂家的空调可能需要从后面或侧面进行维护。
6.3列间空调简介
1、行间精确制冷空调的特点
1）高效设计
行间精确制冷空调专为高热密度环境设计，在该环境下节能高效运行，机组全显热运行，不产生额外的冷凝水浪费冷量，亦不需额外的加湿补偿；同时，采用了优质品牌高效涡旋压缩机、电子换向EC风机、超大面积翅片管式换热器、精细设计的分液头以及更加合理的部布局，使得空调部空气流场更加均匀，冷媒分配更加合理，从而极提高了换热器的换热效率，达到高效节能的效果。
2）控制精度高
行间精确制冷空调采用直流变频技术和EC风机等调节技术,温度精度可控制在±0.5℃，湿度精度可设定在±1%RH;同时避免压缩机的频繁启停，提高机器的使用寿命。
3）兼容环保冷媒
为适应国际上对环保冷媒的要求，行间精确制冷空调可兼容R407C环保制冷剂。
4）便于维护
整机采用前后开门形式，全正面维护。
无需打开侧面板，即可进行所有部件的维护。
压缩机、系统管路部件打开后门即可操作、更换；风机部件、加湿部件、再加热部件从前门即可维护。
而且压缩机、板式换热器、过滤器等部件均采用螺纹连接方式，方便维修更换。
5）风向可调
行间精确制冷空调送风风向可现场调节，不需其他额外工具，即可使风向朝左/朝右/朝前变化。
送风导流板两段设计，亦可使风量均分并朝向不同。
灵活性的设计保证机房维护人员可依据现场情形调节风向。
6）电气控制
完善的自动报警和诊断功能；具备联动与群控功能，可将同一区域16套机组进行统一控制管理，备份自动切换功能及轮巡，每台空调之间避免竞争运行；每台机组都具有独立的控制系统、显示器、加热器、加湿器、独立的温湿度传感器。
风机多种运行模式：
节能模式、压差控制模式、除湿模式等可选。
检测系统低压并作出智能判断，自维护程序可打开热气旁通阀或向客户报告异常情况。
2、行间精确制冷空调的技术优势
1）采用业界技术领先的直流变频压缩机技术，在不同的负载下通过调节压缩机的转速达到冷量的调节，减少压缩机启停的次数，延长设备的使用寿命。
2）采用EC风机技术，根据制冷量的大小实时调节系统的风量，达到精确控制的效果；
3）独特的钣金结构设计，确保该精确制冷设备具有不同的送风方式，满足不同方案的需求；
4）强大的控制系统是整套设备的核心，经过不段的总结和二次开发总结出的经验，确保精确制冷空调的性能稳定、可靠；
5）自由冷却功能的冷水机组的使用，进一步达到最佳的节能效果。
6.4机柜系统
1.机柜板材
优质冷轧钢板：
U立柱2.0mm，框架2.0mm，前门1.5mm，后门1.5mm，侧门1.2mm，其它1.0~1.5mm。
2.散热设计
前门单开弧形网孔门，后门双开网孔门；整体通透率达67%；前后门开启角度＞130°；
适应数据中心前进后出风。
3.结构设计
机柜整体采用拼装结构设计，快速组装，运输可整体运输，也可零部件分拆运输；左右双开侧门，上下门扣安装，可快速拆装。
4.电源管理
兼容横装式PDU与竖挂式PDU安装；可以用做一体化柜载体，兼容做机柜式配电柜载体；
可以安装机架式电池箱。
5.机柜附件
齐全的机柜附件包含机柜辅件（固定层板、简易层板、活动层板、键盘架、空白面板、通风面板、机柜部导轨,散热管理（机架式散热单元）,线缆管理（分线槽、机顶过线槽、部理线架）
6.表面处理
1）标准机柜颜色为黑色细沙纹（RAL9005），用户实际需求进行颜色选配（提供色号）；
2）金属件前处理采用脱脂，磷化，外表面涂层采用静电喷粉烤漆工艺，涂层附着牢固，防氧化，耐酸碱，表面光洁、色泽均匀、无流挂、无露底，保证长期使用不锈蚀与机柜的使用寿命长；
3）固定螺丝采用镀黑（镀锌）处理。
7.承重能力
1）额定静载为800Kg，最大静载可达1000Kg（使用支撑脚或底座）；
2）移动最大承载600Kg。
8.防护等级
防护等级IP20。
6.5冷通道系统
系统组成
冷通道主要包括前后双开推门，活动顶窗，安装龙骨，温湿度检测，烟雾检测，以及控制单元等几个部件组成。
智能冷通道系统必须具有稳定的结构，良好的气密性，隔热性，以及消防联动功能。
智能冷通道控制流程
冷通道需要与机房，大楼的控制平台进行联动。
当检测到通道或者通道外有火点时，都能够顺利切断顶窗门磁的供电，使顶窗下落，达到消防气体进入冷池区域的目的。
同时，冷通道应有独立的强制开启按钮，用于紧急情况下打开通道。
整体效果
系统的基本原理和功能
冷通道封闭可以有效地使地板下送出的冷风全部用于设备散热，大幅减少风量和冷量的损耗，而最终大幅提高制冷的效率。
从整个机房的气流组织来看，有效地避免了传统机房中冷热空气混合，冷空气短路，以及远端机柜由于压降问题机柜顶端设备无足够冷量用于散热，而最终产生的局部热点问题。
组件介绍
双开手动推拉门
冷通道双开手动推拉门使用双层结构，充保温隔热岩棉，在门上部对称的位置上安装有5mm钢化玻璃以作为观察窗口。
同时，并配备了门禁系统。
该门禁具备蜂鸣功能，在门超时未关闭时可发出蜂鸣声并在机房门禁系统中显示告警。
在断电情况下，自动门禁可以手动开启或关闭。
作为冷池区域的重要封闭组件，双开门和框体的气流封闭特性必须得到有效地保证。
我们在门与机柜的接合处，以及门的顶部与底部，都使用橡胶材料或者毛刷做密封处理，以保证气流不会外溢。
同时，双层门的隔热效果，可以有效杜绝冷桥的形成。
顶窗结构
顶窗结构
顶窗结构是消防联动与制冷安全的重要控制对象。
顶窗应具有如下特性：
1）良好的光线通透率
2）防火，隔热特性
3）耐腐蚀，不易形变
4）可与消防进行联动，并具有较高的通风率
5）易于安装，维护，更换
在本方案中，顶窗使用阻然亚克力板（阻然PC板）,的结构组成，并通过门磁实现断电后玻璃窗体在自重作用下实现翻转，以达到让消防气体进入冷池湮灭火点得要求。
翻窗在门磁失电，重力自垂之后，开启角度为90度，冷通道顶部通透率可达67%。
窗体底边距离高架地板距离可达2000mm以上，不会对操作人员造成危险。
龙骨安装
顶部安装结构
机柜顶部采用龙骨架高100mm，翻窗即安装在龙骨上。
同时，龙骨也可以作为机柜顶部强弱电桥架的支撑基础，可以非常方便的扩展各类结构件。
顶窗所用的门磁供电线缆，环境监控用的传感器连接线缆，以及照明灯具电缆，均可以走在龙骨槽，以实现安全，可靠，美观的布线。
监控组件（可扩）
温湿度传感器
在冷通道的头尾，以及通道中部，安装有温湿
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