IDC机房技术建设书.docx
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IDC机房技术建设书
IDC机房
技术建议书
1设计范围
1.1机房L1层规划涉及范围
本项目共二层，1层4000平方米和3层10000平方米，规划为数据中心使用。
机房1F平面规划：
•1、一楼为高低压和电力机房，主要包含市电引入、变压器和UPS等相关设备。
•2.变压器采用2N配置，为6台2500KVA和2台315KVA0。
•3、油机和水塔在建筑外左侧约20m处，储水池也位于室外。
•4、中压油机本期为5台2000kw，未来共7+1台。
•5、水冷采用3个高压一个低压变频各位800冷吨。
机房3F平面规划：
•1、3楼为高压直流和微模块区。
•2、本项目先实施3个微模块机房，还有一个区域预留给二期。
•3、本期项目包含，HVDC微模块（短模块）416套，HVDC微模块（长模块）680套，HVDC微模块（高可靠模块）104套。
模块长度：
≤6m（10～12个IT机架），模块宽度：
3.6m（1.2+1.2+1.2），模块间距：
1.2～1.5m，主通道宽：
1.5～1.8m。
1.2微模块设计范围
建筑空调及配套设计范围主要包括：
●微模块综合配电系统；
●微模块制冷系统
●微模块监控系统
●微模块综合布线系统
●微模块机柜系统
1.3电源配套系统设计范围
负责的电源配套设计范围主要包括：
●10kV转0.4kV变配电系统；
●HVAC供配电系统
●0.4kV柴油发电机组
●高压直流配电系统
●照明系统
●防雷和接地系统
1.4建筑空调及配套设计范围
建筑空调及配套设计范围主要包括：
●空调冷源系统
●空调末端（微模块部分详述）
●IT服务器机房加湿系统
●机房装修
●气体消防
2微模块设计方案
本其项目采用我司IDS2000小型模块化数据中心方案。
IDS2000采用All-In-Room建设模式，小型数据中心一体化集成了机柜系统、供配电系统、制冷系统、监控系统和综合布线系统。
采用双排密封方式部署一个单模块。
双排密封通道效果图
微模块数据中心的优势：
微模块设计：
设备模块集成IT机柜、配电柜、电池柜、HVDC整流柜、分水器（CDU）、冷冻水空调末端（LCU）、消防检测告警、环境监控、门禁、密闭冷通道结构件、走线槽、底座等部件。
微模块预制交付流程：
为满足客户对模块化数据中心快速扩张需求，供应链已建立预先制造备货能力，极大地满足产品高质量、快速交付要求。
本项目微模块配置图：
A.短模块：
B.长模块：
C.高可靠模块
2.1制冷系统设计
小型模块化数据中心密封通道采用行间空调，空调按近期设备需求进行配置。
N+1配置。
行级空调，空调技术指标如下：
空调技术指标表
参数名称
指标
制冷量
20KW
电源制式
380VAC50Hz
存储温度
-40℃~+65℃
相对湿度要求（RH）
10%~100%
海拔高度
0~3000m
防护等级
IP20
室内机尺寸（高×宽×深）
2000mm×600mm×1100mm
2.2机柜系统方案
机柜系统依据使用门的形式分为通透式机柜和半密封机柜。
其中通透式机柜主要应用于双排布局和不密封通道的场景。
采用玻璃门的半密封机柜应用于单排密封通道布局。
本期项目由于是双排布局，所以采用通透式机柜。
1）设备机柜
每模块总计设置12个IT柜。
2）外观
模块化数据中心配置的机柜尺寸统一，机柜符合19英寸标准，采用前后风道。
机柜外观如图3-4所示。
机柜外观图
2）特性
机柜满足如下特性：
1．前后门通风率不低于70%。
2．机柜内后部可安装两条竖装PDU（powerdistributionframe）。
3．机柜的垂直安装上标示有每个“U”的位置。
4．机柜的前门、后门及侧板均可锁住，并只能用专用钥匙才能打开。
5．机柜静载不小于1000kg。
3）技术指标
机柜技术指标如表3-1所示。
机柜技术指标
参数
技术指标
说明
外形尺寸（高×宽×深）
2000mm×600mm×1100mm
–
颜色
黑色
–
材质
高强度A级优质碳素冷轧钢板
–
风道
前后风道
–
安装空间
单机柜有42U可用空间，方孔条可前后调节，机柜后侧设置两条竖装PDU安装位置。
–
安装方式
防静电地板
–
开门方式
前门单开，后门双开
–
防护等级
IP20
–
2.3密封通道
2.3.1双排密封冷通道
本期项目采用双排密封冷通道，由天窗、端门与机柜连接组合而成。
密闭冷通道可隔离冷热气流，使冷气不外泄到其他区域，避免与热气流交换后的空气混合。
密闭冷通道气流组织管理如下图所示。
机柜通道截面
模块总高度不超过2.9m（机房净高度大于等于2.9m），如下图所示。
模块截面示意图
天窗
密封冷通道的天窗采用平顶结构，由两块侧板、一块顶板、一块旋转天窗组成。
旋转天窗通过电磁锁与顶板连接，工作状态下旋转天窗处于水平状态，消防状态下电磁锁通电打开，旋转天窗在重力作用下自动打开，保证灭火气体进入密封冷通道内。
天窗外观如图3-7所示。
天窗外观示意图
端门
密封冷通道的端门有推拉门和双开门两种形式。
推拉门
推拉门采用推拉结构，以机柜为载体，安装上下轨道，保证密封冷通道系统的自身独立性。
门板由1.5mm冷轧钢板折弯而成，中间镶嵌钢化玻璃，保证通道内区域的可视性。
推拉门尺寸（高×宽×深）为2050mm×1600mm×42mm。
推拉门外观如图2-11所示。
推拉门外观示意图
双开门
双开门整体与机柜通过螺钉联接，可以保证密封冷通道系统的独立性。
门板中间镶嵌钢化玻璃，保证通道的可视性。
门板下部安装密封毛刷，可以提高模块的密闭性。
双开门外观如图2-12所示。
双开门外观示意图
2.4监控系统方案说明
本期项目配置IDS2000小型数据中心的监控系统为NetEco数据机房管理系统。
2.4.1概述
NetEco是华为面向数据机房基础设施管理推出的新一代数据机房管理系统，实现对数据机房基础设施层的动力、环境、视频、门禁等设备的实时数据、设备状态、告警等的管理。
支持各种机房视图和报表展现，用户可方便查看机房设备实时状态。
NetEco提供标准的平台，可灵活配置、柔性扩容、分层级管理，适应模块化和集装箱数据机房等多种应用场景。
通过柔性拓展的物理架构和模块化设计的思路，NetEco管理平台既能对单个数据中心基础设施进行管理，也能对多个分地域的数据中心基础设施进行集中统一管理。
NetEco管理平台与网元的组网方式如图2-13所示。
逻辑结构
2.4.2监控架构
IDS2000小型数据中心监控系统NetEco架构包括软件架构，硬件架构、外部接口和传输协议。
软件架构
NetEco系统为B/S架构，运行在服务器端，支持多用户浏览窗口，系统升级或维护时只需更新服务器端软件即可，简化了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。
NetEco软件架构包含软件基础平台、公共应用、设备管理、应用管理和应用集成五个部分。
NetEco软件功能组件分层图如图2-14所示。
NetEco功能组件分层图
●软件基础平台和公共应用，提供的功能包括设备接入、系统监控、告警管理、拓扑管理、性能管理、数据库备份管理、License管理、安全日志管理。
●设备管理，提供对机房基础设备的配置、连接能力，完成设备属性、运行指标的采集、Topo构建和展示。
对于所有的设备，提供公共的告警、性能、访问的安全管理，同时通过设备面板的方式提供Web维护终端。
●应用管理，提供资源存量管理、报表管理、用户自定义设备信息管理和简单的分级功能。
●应用集成，通过Portal方式，利用界面集成解决第三方应用系统的接入。
硬件架构
NetEco系统的硬件运用采集器，提供包括智能配电、节能、智能温控、安全、监控及远程管理等关键特性，对外提供北向接口。
采集器为标准1U盒子，可安装在标准19英寸机柜内，采集器的外观如图2-15所示。
采集器外观图
采集器结构内部由背板及滑道组成，支持主控卡槽位和4个扩展卡槽位，如图2-16所示。
采集器槽位分别图
采集器的技术参数如表2-6所示。
采集器技术参数
项目
参数
输入特性
输入额定电压（交流）
220VAC
输入电压范围（交流）
200VAC～240VAC
频率（交流）
50/60Hz
输入额定电流（交流）
0.3A
环境
工作温度
-20℃～65℃
储存温度
-40℃～70℃
相对湿度
5%RH～85%RH
海拔高度
0m～3000m
外部接口
NetEco系统的外部接口包括北向第三方网管访问接口、南向产品设备访问和第三方服务集成接口。
●北向第三方网管访问接口
NetEco管理系统北向支持SOAP和SNMP接口，通过这两种接口，可以与第三方系统进行信息交互。
●南向产品设备访问接口
NetEco管理系统支持与第三方设备对接，系统默认支持SNMP、V1/V2/V3、Modbus、电总，也支持用户自定义协议接口。
●第三方服务集成接口
第三方服务集成接口根据不同的第三方存在差别，系统默认提供SOAP或具有RESTFUL形式的web服务。
传输协议
NetEco系统支持目前业界标准的Modbus、SNMP和电总协议，实现对底层设备的接入。
同时可对外提供各种通讯协议和接口，实现与第三方系统的对接。
2.4.3技术指标
NetEco管理系统的技术指标如表2-10所示。
NetEco管理系统的技术指标表
项目
子项目
参数
处理能力
界面响应时间
＜3s
控制命令响应时间
＜5s
普通报表查询时间
＜5s
系统启动时间
＜5min
设备告警响应时间
＜5s
准确率
告警准确率
100%
对现场设备控制准确率
100%
性能
系统平均故障间隔时间
MTBF＞20000h
监控系统硬件的平均故障间隔时间
MTBF＞100000h
平均故障修复时间
MTTR＜0.5h
IDS2000模块内不集成消防灭火系统，因此应用场景的数据机房内需要装配相应的火灾自动报警系统及灭火系统。
机房内需要设置烟感、温感及气体灭火系统或规范允许的其他灭火系统（如水雾灭火系统）。
模块设置天窗控制器及天窗控制装置，感烟探测器、感温探测器安装在通道顶部，通过电源线及信号线与天窗控制器连接，并由天窗控制器自带的电源模块供电。
当天窗控制器接到火灾报警信号时，自动打开天窗，保证数据中心机房的灭火剂能够快速进入模块以达到灭火效果。
火灾报警系统
模块化数据机房的密闭通道内安装有感烟探测器、感温探测器，模块入口上方面板安装声光报警器，一旦有告警信号产生，信号将上报至数据中心机房的消防系统，同时发出声光告警。
当天窗控制器接收到模块内烟感或温感探测信号时自动开启天窗，利用机房消防系统实现探测及灭火，并将告警信号上传至模块监控系统。
模块化消防方案示意图
天窗控制器的具体功能如下：
当模块内任一个烟、温感探测器检测到烟雾或温度超标时，将送出告警信号给天窗控制器，天窗控制器将自动接通电磁锁电源，从而控制天窗打开，同时上传告警信号。
声光告警器工作，发出声光报警。
当管理系统将远程开窗信号操作天窗打开按纽时，天窗控制器接通电磁锁的电源，从而打开天窗。
当管理系统对远程声光按钮进行操作时，天窗控制器接通声光告警器的电源，发出声光报警。
天窗控制器同时连接手动控制天窗按钮及手动声光报警复位按钮。
手动控制天窗按钮能够手动打开天窗，手动控制声光报警按钮在声光报警器报警状态下能够手动消音。
天窗控制器控制方式示意
天窗控制器接线方式示意
天窗控制组件
灭火系统
IDS2000模块化机房的模块内不集成消防灭火系统，需要利用数据中心机房内的消防灭火系统实现灭火。
旋转天窗通过电磁锁与顶板连接，工作状态下旋转天窗处于水平状态，消防状态下电磁锁通电打开，旋转天窗在重力作用下自动打开，保证灭火气体进入密封冷通道内。
数据中心机房的消防系统的火灾探测系统和灭火系统喷头不用伸入到模块化机房内部，而按照传统方式安装机房顶部。
模块采用电动天窗的方式火灾时自动开启，实现与大楼消防系统配合。
旋转天窗外观示意
2.4.4走线路由
IDS2000V2产品利用走线槽实现电缆和信号线，强电和弱电分层管理。
在每个机柜顶部中间有走线孔，方便线缆连接至机柜中。
走线槽可实现长度方向的扩容，且在相交时分上下两个通道走线，实现电源线和信号线的分层管理；红色标签线槽走强电，蓝色标签线槽走弱电。
在天窗的结合部有线缆绑扎孔，方便线缆的绑扎。
走线示意图如图2-22所示。
机柜走线示意图
3高压直流系统
需求12个机柜，供电功率为6.75kw，且电池备电1h；
（1）高压直流计算：
2N系统时每个模块需要2套高压直流系统，按照整个系统备电1h，则每个高压直流系统只需要支持一半负载备电1h（先假设按照一小时计算）；
P=6.75*12=81kW,T＝1h；
则I＝P/240＝81*1000/240/2＝169A；Q≥1.25*169*1/0.45/（1-0.008*10）＝510AH
配置1组500AH蓄电池组，每组电池120只2V500AH电池组成；
负载电流Io＝81*1000/240＝337.5A；蓄电池浮充电流Ib＝0.1C10＝0.1*500＝50A；
总电流I总＝Io＋Ib＝337.5+50＝387.5A；单个模块容量为20A，则模块个数X＝387.5/20＝20个，每10个冗余1个模块，则冗余2个模块；共需要20A模块22个，容量为440A。
可选择600A电源系统，配置25个20A模块。
系统由整流柜和直流柜组成，整流柜和直流柜基本配置如下：
序号
柜类
基本配置
尺寸
数量
1
整流柜
输入：
315A/3P；22*20A模块；
800*600*2200
2
2
直流柜
电池输入：
400A*2；负载输入：
13*40A/2PMCB
800*600*2200
2
（2）空调计算：
微模块内总负载81kW，高压直流损耗约为％7，总的热负荷约为90kW左右，而LCU制冷量为25kW，则需要90/25＝4台，冗余一台，共5台LCU；LCU功率1kW。
（3）微模块设计
系统采用2N配置，微模块示意图如下：
（4）电池系统设计
500AH2V电池尺寸如下：
电池柜采用600*1100*2000机柜，每个机柜放6层电池，每层4个，需要机柜数量240/*24＝10个。
故建议采用电池架。
电池架尺寸：
长*宽*高＝4900mm*800mm*1500mm
1.客户需求12个机柜，供电功率为4.4kw，且电池备电1h（先假设按照一小时计算）；
（1）高压直流系统计算：
P=4.4*12=52.8kW,T＝1h；
240V直流电源每组电池120只12V电池，2V单体电池放电终止电压1.8V，则每组电池终止电压为216V；
则I＝P/240＝52.8*1000/240＝220A；
Q≥1.25*220*1/0.45/（1-0.008*10）＝664AH
配置2组400AH蓄电池组，每组电池120只2V400AH电池组成；
负载电流Io＝52.8*1000/240＝220A；
蓄电池浮充电流Ib＝0.1C10＝0.1*800＝80A；
总电流I总＝Io＋Ib＝220+80＝300A；
单个模块容量为20A，则模块个数X＝300/20＝15个，每10个冗余1个模块，则冗余2个模块；
所以，共需要20A模块17个，则总系统容量为340A。
（2）电源系统选择：
可选择400A一体化电源系统，其参数如下：
序号
柜类
基本配置
尺寸
数量
1
一体化柜
输入：
250A/3P*2；17*20A模块；电池输入：
400A*2；负载分路：
315A*1
800*600*2200
1
（3）微模块设计：
微模块内总负载52.8kW，高压直流损耗约为％7，总的热负荷约为60kW，而LCU制冷量为25kW，则需要60/25＝3台，冗余一台，共4台LCU；
模块需要一路高压直流一路市电供电，交流配电柜参数如下：
序号
柜类
基本配置
尺寸
数量
1
综合交流柜
IT配电：
输入：
160A/3P；输出：
13*40A/1P；
LCU配电：
输入：
2*32A/3P，输出：
12*16A/1P；
直流配电：
315A*1，输出：
13*40A/2P；
600*1200*2000
1
微模块布置示意图如下：
（4）电池系统设计：
400AH2V电池尺寸如下：
电池柜采用600*1100*2000机柜，每个机柜放6层电池，每层6个，需要机柜数量240/*36＝7个。
故建议采用电池架。
电池架尺寸：
长*宽*高＝4900mm*800mm*1200mm
2.客户需求12个机柜，供电功率为6.75kw，且电池备电0.25h；
（5）高压直流计算：
2N系统时每个模块需要2套高压直流系统，按照整个系统备电0.25h，则每个高压直流系统只需要支持一半负载备电1h；
P=6.75*12=81kW,T＝0.25h；
则I＝P/240＝81*1000/240/2＝169A；Q≥1.25*169*0.25/0.38/（1-0.008*10）＝188AH
配置1组200AH蓄电池组，每组电池20只12V200AH电池组成；
负载电流Io＝81*1000/240＝337.5A；蓄电池浮充电流Ib＝0.1C10＝0.1*200＝20A；
总电流I总＝Io＋Ib＝337.5+20＝357.5A；单个模块容量为20A，则模块个数X＝357.5/20＝18个，每10个冗余1个模块，则冗余2个模块；共需要20A模块20个，容量为400A。
可选择400A电源系统，配置20个20A模块。
系统由整流柜和直流柜组成，整流柜和直流柜基本配置如下：
序号
柜类
基本配置
尺寸
数量
1
一体柜
输入：
250A/3P；20*20A模块；电池输入：
400A*2；负载分路：
400A*1；
800*600*2200
2
2
直流柜
输入：
400A*2，输出：
26*40A/2P；
600*1200*2000
1
（6）空调计算：
微模块内总负载81kW，高压直流损耗约为％7，总的热负荷约为90kW左右，而LCU制冷量为25kW，则需要90/25＝4台，冗余一台，共5台LCU；LCU功率1kW。
（7）微模块设计
系统采用2N配置，微模块示意图如下：
（8）电池系统设计
200AH2V电池尺寸如下：
电池柜采用600*1100*2000机柜，每个机柜放8个电池，需要机柜数量40/*8＝5个。
故建议采用电池架。
3.客户需求12个机柜，供电功率为4.4kw，且电池备电0.25h；
（5）高压直流系统计算：
P=4.4*12=52.8kW,T＝0.25h；
则I＝P/240＝52.8*1000/240＝220A；
Q≥1.25*220*0.25/0.0.38/（1-0.008*10）＝197AH
配置1组200AH蓄电池组，每组电池20只2V400AH电池组成；
负载电流Io＝52.8*1000/240＝220A；
蓄电池浮充电流Ib＝0.1C10＝0.1*200＝20A；
总电流I总＝Io＋Ib＝220+20＝240A；
单个模块容量为20A，则模块个数X＝240/20＝12个，每10个冗余1个模块，则冗余2个模块；
所以，共需要20A模块14个，则总系统容量为280A。
（6）电源系统选择：
可选择400A一体化电源系统，其参数如下：
序号
柜类
基本配置
尺寸
数量
1
一体化柜
输入：
250A/3P*2；14*20A模块；电池输入：
400A*2；负载分路：
315A*1
800*600*2200
1
（7）微模块设计：
微模块内总负载52.8kW，高压直流损耗约为％7，总的热负荷约为60kW，而LCU制冷量为25kW，则需要60/25＝3台，冗余一台，共4台LCU；
模块需要一路高压直流一路市电供电，交流配电柜参数如下：
序号
柜类
基本配置
尺寸
数量
1
综合交流柜
IT配电：
输入：
160A/3P；输出：
13*40A/1P；
直流配电：
315A*1，输出：
13*40A/2P；
800*1200*2000
1
微模块布置示意图如下：
（8）电池系统设计：
电池柜采用600*1100*2000机柜，每个机柜放8个，需要机柜数量20/*8＝3个。
故建议采用电池架。
4供配电系统设计方案
4.1负荷计算
本项目共有1200个IT机柜，每个IT机柜功率为6.75KW，后备时间时间1小时（先假设按照一小时计算），所需高压直流系统容量为160000*220*3=13200KW，IT机柜分三期建设，每期安装400个机柜，每期高压直流系统容量4400KW。
暖通系统冷冻水机组8台共3000KW，空调末端450台LCU共450KW。
4.2供配电系统方案设计
4.2.1中高压系统系统
从2个变电站分别将2路10KV市电引入至一层供电局公用配电房。
从供电局公用配电房将2路10KV市电引至高压室，两路10kV，互为备用。
两段母线之间设置母线联络，每段母线均能承担所有负荷。
高压配电室10kV母线以放射式电缆线路向各台变压器供电。
变压器需求总容量=（13200KW+3000KW+450KW）/0.9/0.8=23125KVA，选用12台2000KVA变压器。
4.2.2柴油发电机组
柴油发电机需求总容量=（13200KW+3000KW+450KW）+/0.9=17388KW，需要11台1600KW油机，采用12台1600KW柴油发电机，组成（11+1）冗余方案给后端负载供电，8小时备电。
5暖通空调系统设计
5.1空调系统要求
Ø微模块采用冷冻水系统制冷，该冷冻水系统由数据中心基础设施提供
Ø微模块可支持单路冷冻水系统输入，或双路冷冻水系统输入
Ø微模块支持冷冻水系统的自由冷却（watersidefreecooling），水温范围7-20度
Ø微模块制冷量/送风温度满足IT设备22-25度、相对湿度35%~65%进风要求，温升10-15度
Ø微模块的供水\回水\排水管布置在钢架基础内
Ø本期项目，冷冻水的供水水温为9-12度，标准工况为12度
5.2设计原则
数据中心作为客户的信息中心枢纽，承载着关系客户核心信息的IT设备。
然而，暖通系统作为数据中心的基础要素之一，制冷失效或制冷量不够都是造成数据中心服务器停机的一大主要因素，因此一个高品质的机房暖通系统是数据中心安全运行的基本条件。
华为公司进行数据中心暖通系统的设计时，遵循以下设计原则：
●满足数据中心暖通系统设计符合国家标准和规范；
●遵循技术先进、经济合理的原则；
●最大限度采用节能设计，降低暖通系统运行功耗；
●制冷冷源能力与机房实际分期负荷匹配，提高利用率；
●符合持续制冷、PUE目标
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