机房方案UPS空调.docx
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机房方案UPS空调
一.概述
在现代科学技术高度发展的社会里，电子计算机机房这个概念将越来越广泛地应用于各个领域，近年来信息技术正迅猛发展，但是计算机设备只有通过稳定、可靠的运行才能发挥其效益，而计算机设备的稳定、可靠运行要依靠电子计算机房的严格的环境条件，即机房温度、湿度、洁净度、洁噪声、承重、振动、电磁屏蔽、防静电、不间断供配电、安保、防雷、防火、防漏水等条件及其控制精度，因此计算机机房工程的设计与施工也日益被人们所重视起来。
计算机机房工程是一种涉及到空调及新风技术、供配电技术、自动检测与控制技术、抗干扰技术、综合布线及弱电技术、净化、消防、建筑、装潢等多种专业的综合性产业。
我公司在吸取了国内外数十多年来计算机机房的设计、施工方面的经验教训的基础上，根据提供的资料及需求、现场的实际情况，对影响计算机设备稳定、可靠运行的各种因素作了较全面的分析，并经本公司专案小组多次研讨，提出了本机房工程的设计方案。
根据工程的需求，本机房主要包括机房装修、供配电系统、防雷接地系统、空调新风系统、综合布线系统、监控系统、消防系统、机柜及KVM，共八个部分。
二.设计原则
1）实用性和经济性
机房设计必须根据系统目前和今后五年内各主机设备对综合环境的要求，并有适当的超前。
机房系统工程应避免由于过高的设置机房综合环境、技术参数而带来的设备、设施、规模和档次不必要的提高而造成项目投资总额过大。
一般设计方案是根据用户在今后几年内对业务发展的要求，在满足业务发展的前提下作五年规划设计的。
2）先进性和成熟性
机房环境建设的设计和工程实施首先要体现科学性，要严格按照我国现有的规范、标准来进行综合设计。
现代化机房不只是一个简单的机房设备摆放场所，而是由若干个系统组成的综合系统工程，各系统均不是相互隔离的，而是有密切的关联。
只有通过整体考虑、综合设计，并在良好的施工组织、协调与配合下，才能为机房设备稳定、可靠、安全运行提供完善的保障。
3）开放性和标准性
为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力，系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求，必须追求系统的开放性和标准性。
4）可靠性和稳定性
在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。
5）安全性和保密性
在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
6）可扩展性和易维护性
为了适应系统变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资，实现系统的扩展和维护。
7）美观性和舒适性
机房作为用户信息、业务、管理的汇集中心，电子技术和网络管理运作的窗口，其设计在满足先进、可靠、安全、适用、系统性的前提下，作为综合数据的汇集点，开发管理人员的工作场所，还需要满足一定的美观性和舒适性。
三.设计依据及技术指标
（1）《计算站场地技术条件》GB2887-89
（2）《计算站场地安全要求》GB9361-88
（3）《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
（4）《计算机机房用活动地板技术条件》GB6650—86
（5）《电子计算机机房工程施工及验收规范》ST/T30003-93
（6）《建筑设计防火规范》GB5004-95
（7）《民用建筑设计规范》JFJ/T16/92
（8）《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GECS72-95
（9）《室内装饰工程质量规定》GB1838—93
（10）《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-95
（11）《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-97
（12）《供配电系统设计规范》GB50052-92
（13）《工业与民用供电系统设计规范》GBJ52-82
（14）《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54-83
（15）《民用建筑照明设计规范》GBJ133-90
（16）《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
（17）《电子设备雷击保护导则》GB7450-87
（18）《电气装置安装工程及验收规范》GBJ232-83
（19）《气体灭火系统施工及验收规范》GB50265-97
（20）《火灾自动报警系统设计规范》GBJ116-98
（21）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
（22）《高层民用建筑设计防火规范》（GBJ45--82）
（23）《火灾探测报警系统设计规范》（GBJ116--88）
（24）《火灾自动报警系统安装使用规范》
（25）《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50116—92）
（26）《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）
（27）《工业管道工程施工及验收规范》（GBJ235）
（28）《低压流体输送用镀锌焊接钢管》（GB3091）
（29）《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16--92）
（30）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）
（31）《七氟丙烷（HFC-227e）洁净气体灭火系统设计规范》DBJ15-23-1999
（32）本次机房的平面图纸、资料及机房的实际需求。
四.空调系统
4.1精密空调系统
4.1.1概述
机房环境对机房内电子设备的正常稳定运行起着很大的作用。
机房建设的主要标准：
ØGB50174-93《电子计算机机房设计规范》
ØGB/T2887–2000《电子计算机场地通用规范》
国外主流厂家的机房规划:
ØASHRAE（AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers,Inc.）TC9.9
ØTIA942标准（TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters）
ØHP和IBM的机房环境规划
Ø国内主要的行业规范和企业标准：
Ø中国电信[2005]658号IDC产品规范和741号文件
Ø中国移动公司对机房的环境控制指标要求
国家标准GB50174-93《电子计算机机房设计规范》对机房开机时的环境的要求：
Ø同时，主机房区的噪声声压级小于68分贝
Ø主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕
Ø送风速度不小于3米/秒
Ø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
Ø为使机房能达到上述要求，应采用机房专用空调才能满足要求。
Ø如果机房环境不能满足以上要求会对机房内的设备造成以下影响：
Ø温度无法保持恒定-造成电子元气件的寿命降低
Ø局部温度过热-设备突然关机
Ø湿度过高-产生冷凝水，短路
Ø湿度过低-产生有破坏性的静电
Ø洁净度不够-机组内部件过热，腐蚀
4.1.2空调设计
本工程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，如不具备精确计算的条件，也可根据机房的面积按经验进行测算。
在这次计算中心机房的设计中，可采用5kW/机柜，按实际的机柜数量进行估算。
机柜总数为8
按5kW/机柜，总热负荷为
5kW×8=40kW
因此计算中心机房内配置的精密环境控制设备的制冷量不应小于40KW，选用意大利RC公司先进的精密环境控制设备NEXTEVODX.O系列空调产品045P1E4壹台。
Ø045P1E4机组单机制冷量为44.3KW
Ø送风风量为10350m3/h。
Ø室外冷凝器配置为每台M50室内机配壹台M58冷凝器。
1.送风方式建议
建议选用地板下送风方式，下图为气流循环示意简图：
在计算机房内，经空调机调整了的温湿度空气，通过计算机柜下部送进计算机柜内，而经机房上部返回空调机的送风形式，也称为下送上回式，这种空调方式又有两种回风方式，其一是从地板下送出的气流，设置在天花顶棚上的回风口从天花内回到空调机组处，其二是从地板下送出的气流直接在机房内顶部回到空调机组处，风温度一般取16～19℃。
此种送风方式，送风均匀，造价低，运行成本低。
2．室内外机安装建议
Ø室内机安装建议
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、采用地板下送风方式，机组安装在独立的支架上，机组与支架间应设防震胶垫。
D、在空调机组的出风口处加装弧形导流装置，降低空调机组送风的射流损失。
E、地板下的楼层面做保温、防尘和防空调结露水处理。
如现场无特殊要求，当室外机高于室内机时，推荐机组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。
当室内外铜管的当量长度大于30米时，应加延长管件以免影响制冷效果。
机房空调室外机根据图纸要求分别采用直立式或横放式。
LSF20m
室外机组的安装方式
注：
1、安装方式的称呼是以风机的轴流风向确定，不是设备的安装形式。
2、对于地板下送风形式的机房专用空调，安装时要求防静电地板下高度大于300mm，这样才能保证空调送风通畅，制冷效果好，否则可能造成送风受阻，送风距离缩短。
4.1.3意大利RCNEXTEVODX045P1E4:
直接蒸发式机房空调
（一）、NEXTEVO系列描述
NEXTEVO─用途广泛的精密空调系统
描述：
✧模块化精密空调系统，模块化设计。
✧制冷量范围宽，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;
EER高达4,47.
启/停式涡旋压缩机.
单或双制冷回路.
R410A制冷剂充注.
转子式压缩机（机柜E1,E2）.
AC嵌入式风机（机柜E3,E4,E5,E6,E7,E8）.
上出风和下出风系列.
适合室内安装
优点：
机组有单或双制冷回路.
可以匹配的远置冷凝器有轴流风机（TEAMMATE系列）或嵌入式风机（TEAMMATEPF系列）.
高EER值.
可配置EC嵌入式风机.
可配置电子膨胀阀.
可配置电加热器.
可配置蒸汽加湿器.
可配置热水加热盘管.
可配置附加冷冻水盘管.
完整的可选功能项:
空气过滤器,风帽,面板,底座.
容易维护
室内安装
机组设计为室内安装.
远置冷凝器
机组设计可以匹配的远置冷凝器有轴流风机（TEAMMATE系列）或嵌入式风机（TEAMMATEPF系列）.
运行限制
房间空气温度:
14°C最小湿球温度.
24°C最大湿球温度.
35°C最大干球温度.
房间空气湿度:
20%RH最小相对湿度.
70%RH最大相对湿度
（二）、NEXTEVO系列技术参数
（三）、NEXTEVO系列主要部件
结构
铝合金型材底座,喷涂环氧树脂粉末.颜色RAL9005;
铝合金框架结构,喷涂环氧树脂粉末.内框架和面板密封.颜色RAL9005;
面板由镀锌钢板制作表面保护处理符合标准UNIISO9227/
ASTMB117和ISO7253,喷涂环氧树脂粉末.颜色RAL7016锤纹;
面板内衬聚氨酯发泡材料和密封条保证空气无泄露.
前面板配有活页和快速拆卸系统.
完全正面周期性维护.
侧面和后面的面板可拆.
上出风型:
-通过机组蜂巢状格栅前回风顶部出风.
下出风型:
-机组顶部回风底部出风.
机组前部独立的空间安装电气柜,方便直接控制和调节部件;
空气过滤器
可清洗G4效率空气过滤器,内部有气室的人造纤维滤材,金属框
架
（EN779-2002）.
空气过滤器拆装:
上出风型
-所有机组从前面
下出风型
-机组机柜E1–E2–E3前面拆装
-机组机柜E4–E5–E67–E7–E8上面拆装
启停式压缩机
机组机柜E1和E2:
•转子叶片式压缩机适用R410A制冷剂
•2-极3-相电机直接启动.
•曲轴箱加热器.
•橡胶减振垫.
机组机柜E3,E4,E5,E6,E7和E8
•涡旋压缩机涡盘线形按R410A优化设计.
•2-极3-相电机直接启动.
•曲轴箱加热器.
•橡胶减振垫.
.
制冷系统
•换热盘管为内螺纹铜管和高效铝翅片,特别为高传热和更低压降
而开发.
•镀锌钢板或铝合金框架.
•铝合金接水盘配置PVC排水软管.
•回风温度传感器有控制和调节功能.
•出风温度传感器有温度显示功能.
制冷回路
每个制冷回路的部件:
•机械式膨胀阀.
•视液镜.
•液路干燥过滤器.
•高低压侧的压力变送器支持显示控制和保护功能.
•手动复位高压开关.
•储液罐选项.
•制冷回路吸气铜管保温防止冷凝水产生.
•压力传感器连接用塑料毛细管.
•R410A制冷剂充注和冷冻油.
•排气和回液阀门用于连接远置风冷冷凝器.
•0÷10V比例型号用来管理远置风冷冷凝器的冷凝控制系统.
风机
机组内置风机包含:
•带有导风圈后弯叶片离心风机,单吸无蜗壳（嵌入式风机）,直连
外转子电机
•复合材料面腐蚀叶轮.
•AC定速电机.
•风机网罩带有橡胶垫（下出风型）
电气柜
按照EN60204-1规范,适合室内安装,包含:
•前面板安全锁定主开关;.
•风机热磁空开.风机配置EC电机不需要接触器.
•控制回路和微处理器电源用变压器.
•接线端子:
输出
-总报警1干接点
-风机状态干接点.
输入
-可显示的信号紧急停机（外部报警）.
-外部开机
•电源400/3/50+N.
控制系统
带有图形显示的微处理器控制系统控制和监测机组运行报警状态.
系统包括:
•内置时钟用于报警日期和时间的显示及存储;
•内置存储器用来记录发生的事件（多达100条记录）;
•给各种接口卡预留安装空间（RCcomMBUS/JBUS,LON,BACnetfor
Ethernet（SNMP-TCP/IP）,BACnetforMS/TP）.这些电子接口卡是选件;
•主要部件运行计时;
•非易失性闪存在停电时储存数据;
•密码保护菜单;
•LAN局域网连接（最多15台机组）
五.供配电系统
5.1概述
计算机供配电系统是计算机机房工程的重要组成部分，其供配电系统是计算机系统安全、可靠的运行最基本的保障。
因此，计算机机房供配电系统要执行国家相应标准，为计算机系统提供优质的电源。
本方案计算机供配电系统电源采用频率50HZ、电压220V/380VTN-S系统。
根据GB/T2887-2000《电子计算机场地通用规范》中对计算机供电方式可分为三类：
一类供电：
需建立不间断供电系统。
二类供电：
需建立带备用的供电系统。
三类供电：
按一般用户供电考虑。
计算机设备供配电系统电源的质量好坏直接影响着计算机系统的稳定性和可靠性。
在GB50174-93《电子计算机机房设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率分A、B、C三级见下表：
级别
项目
A级
B级
C级
稳态电压偏移范围，%
－2～+2
－5～+5
－13～+7
稳态频率偏移范围，Hz
－0.2～+0.2
－0.5～+0.5
－1～+1
电压波形畸变率，%
3～5
5～8
8～10
允许断电持续时间，ms
0～4
4～200
200～1500
根据计算机系统的用途及运行特点，对供电电源质量要求比较高。
我公司按照A级标准为计算机系统设计供电。
为提高计算机设备的供配电系统可靠性，达到A级标准，最理想的技术措施是在配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS，为计算机系统提供稳定、可靠的电源。
在本方案中,机房供电按一类供电方式设计施工。
5.1.1配电线路
1、计算机系统的各设备走线与市电设备走线分开，交叉时以接近于垂直的交叉，电源走线采用在地板下铺金属线槽走线方式。
线槽在地面上架空排放。
2、照明线路均上走线，并采用金属线槽及电线管敷设。
3、各类线缆独立敷设并用金属管槽屏蔽保护，所有金属管槽都可靠连接并接入机房电柜的保护接地，各电气开关及连接线缆清晰标注，易于连接。
4、电缆采用符合国家标准的阻燃铠装电缆，线材选用国标双塑阻燃单芯铜线。
5、严格执行电气安装有关的规定，不同回路、不同电压的线种安装在不同的金属线槽及专用的电线管道上。
5.1.2插座
机房用电插座分为计算机专用（UPS）插座和辅助设备用电（市电）插座。
Ø市电电源插座沿墙安装，距地板面300mm，供辅助设备及维修使用。
Ø由于机柜使用了PDU供电，因此所有PDU均汇聚到UPS供电上。
5.1.3UPS设计
机房负荷均按照一级供电负荷设计。
机房内服务器、网络设备、通讯设备等进行数据的实时处理与实时传递，所以对电源的质量和可靠性的要求较高。
这部分供配电系统称为“设备供配电系统”，应采用UPS不间断电源供电来保证供电的稳定性和可靠性，并应配备相应的蓄电池以便在突然停电时能支持一定时间的电源供应。
在UPS设计选型过程中，应注意在市电突然掉电情况下UPS只对机房设备中的关键主机、服务器、交换机，安防系统、消防系统等供电，而次要设备部分只采用普通市电供给，从最大程度上缩小UPS电源供给容量，从而节约投入，达到较高的性能价格比。
正常情况下，UPS不能满负荷运行，通常情况下可到总负荷的70%~80%，因而，在UPS设计选型过程中，应在计算总容量的基础上增加1.2~1.5倍的冗余，并应适当考虑机房今后发展的需要。
UPS的本机占地面积并不大，但配有蓄电池组则占地面积就要扩大，另外它的自重较大，所以在安排机房时应特别予以考虑其重量因素。
UPS因发热量较大，噪音也不小，其本身内部结构紧凑，清洁困难，因此要求机房通风要好，尤其要注意防尘与隔音。
UPS一般要求市电输入电压在（+10%~-15%）间浮动，如果市电供给电压波动超出上述要求，即在市电进入UPS前，接入交流电子稳压电源。
在本次工程中UPS电源推荐选用顶尖系列UPS,容量为60KVA，并选用配套电池输出延时一个小时。
5.2UPS系统
5.2.1UPS配置
采用OVERTOPHL60KVAUPS，配备64只12V-100AH铅酸免维护电池，满足1小时延时需要。
名称
型号
数量
备注
UPS主机
OVERTOPHL60KH
1台
高频在线式UPS，尺寸（宽深高mm）：
600*800*1200,重量：
300kg
电池
12V-100AH
32只
延时1小时；
电池柜
A32
1只
直流配电柜
MCCBFORHL60KH
1台
UPS底座
ForHL60KH
1只
选件
电池柜底座
ForA32
2只
选件
5.2.2顶尖HL系列高频在线式UPS
HL系列（10-500KVA）UPS专注于绿色、高效的关键应用供电设计。
HL系列UPS采用先进的PFC功率因数校正技术，整机输入功因高达0.99。
类模块化设计及环式冗余并机控制为负载提供高可用性的供电保障。
应用范围：
中大型IT机房集中或区域供电，机架式服务器群组电力保障，RAID、SAN等网络存储双总线供电等。
主要性能
•绿色节能的系统设计
Ø全数字化控制，无模拟元件参数漂移
Ø输入功率因数高达0.99，显著提高电能利用率
Ø输入谐波小于3%，发电机组配比可达1.1:
1
ØUPS在线运行模式效率94%，经济模式运行效率高达97%
•优异的输入性能
Ø宽广的输入电压范围（-55～+36%），适应恶劣电网环境，降低电池放电几率，延长电池使用寿命
Ø良好的频率适应能力（40～70HZ）,发电机兼容性好
Ø软启动功能，降低对输入端冲击
Ø支持旁路独立电源输入
•卓越的带载性能
Ø输出功因0.8/0.9可调最为匹配目前IT机房负载参数
Ø高精度输出±1%VAC，峰值因数>3:
1
Ø输出电压可调，满足高精度供电要求
Ø支持100%不平衡带载
Ø支持变频输出
•高可用性的功能设计
Ø冷启动功能，可在无市电情况下直流开机
Ø内置手动维修旁路，确保供电无间断
Ø内陷式EPO（紧急关断）按键，防误操作
•高可用冗余并机方案
Ø无主从并机模式灵活可靠，支持4台UPS直接并联
Ø先进的均流技术，并机输出不平衡度小于1%
Ø冗余的环式并机通讯方式，确保并机系统运行可靠
Ø主从热备方式运行时，可设定周期性轮流带载，保证设备老化程度一致
•智能电池管理
ØPBM智能充电管理技术，降低电池极板钝化进程，延长电池服役周期
Ø电池组充电时根据环境温度调整充电电压
Ø可在线进行电池组放电测试，安全可靠
Ø可设定电池自检周期及深度，使蓄电池管理更智能
Ø准确预警电池后备时间
Ø直流电压可调，设计延时更灵活
•全面的管理方案
Ø大屏幕中英文LCD界面
Ø可进行权限设置，防误操作
Ø可提供负载视在功率及有功功率数据，协助管理者了解设备特性
Ø流程图式LED指示准确、简洁
Ø任意单机屏幕可观察并机系统负载情况
Ø支持500条事件日志记录
技术参数
5.2.3后备电池时间计算
其中：
单台UPS输出功率为40KVA，计算机负载功率因数为0.9，每组电池数为32，电池单体数为6，UPS逆变效率为0.94
当UPS单机满负载60KVA时，在负载为计算机负载情况下，满足1小时电池后备工作时间共需12V-100AH电池32只。
以上电池的计算是基于和25℃的标准环境条件下的。
5.2.4OVERTOP网络监控管理系统
系统组成
1）监控中心/主机
2）监控网络适配器
3）用户传输网络（TCP/IP）
4）被监控设备
5）高精度环境温湿度侦测模块（可选）
监控系统组网方式和拓扑结构图
应用范围
典型应用：
1）希望对UPS及周边环境集中监控管理的场合；
2）希望能够远程随时了解分散各地的UPS运行情况的场合；
3）希望能够将多品牌多类型UPS集中统一管理的场合；
4）希望真正实现UPS机房无人值守；
5）希望能够通过短信随时了解UPS的异常状况；
6）希望能够获得详细的UPS历史资料，以便于分析UPS的运行现状或故障原因；
7）希望能够对UPS进行远程维护，如电池充放电测试。
系统应用典范：
1）银行各营业点UPS集中监控；
2）高速公路收费点UPS集中监控；
3）移动通信基站UPS集中监控；
4）小区宽带网络机房UPS集中监控；
5）广电CATVUPS网络机房集中监控；
6）校园网络机房UPS
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