模块化机房设计方案.docx

1、模块化机房设计方案数据中心建设方案建议书2016 年08月1. 概述1.1. 建设原则机房的设计必须满足当前各项需求应用，又面向未来快速增长的发展需求，因此必须是高质量、高安全、可靠灵活的、开放的。我们在进行设计时，遵循了以下几条原则： 高可靠 为保证各项业务应用，网络必须具有高可靠性，决不能出现单点故障。要对机房布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠技术的基础上，采用相关软件技术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控与安全保密技术措施提高整个网络的安全性。 可运营 采用先进的技术和设备，满足当前的需求，兼顾未来的业务需求，尽可

2、能采用最先进的技术、设备和材料，以适应高速的数据传输需要，使整个系统在一段时期内保持技术的先进性，并具有良好的发展潜力，以适应未来信息产业业务的发展和技术升级的需求。 可扩展系统设计应在满足现阶段应用需要的情况下，应充分考虑分期投资建设或系统扩容；技术发展及应用需求发展而引起系统产品更新换代等各种可能性；满足扩充，升级和更新的要求。 低碳环保由于信息技术的发展，目前机房设备越来越集中，功耗也越来越大，绿色节能对新一代的机房建设显得尤为突出。机房作为设备及人员室内环境，更应充分体现环境保护的意识，加强环保措施，采用绿色材料，提高抗电磁干扰能力，降低功耗，提高效率，节约运行成本，将其建设为现代化数

3、据中心的典范。 标准化、开放性 标准化、开放性是现代技术发展及应用必要的基础；因此，设计中应遵循国际标准和国家颁布的有关标准，包括各种建筑、机房设计标准，电力电气保障标准，空调、消防设计标准以及计算机局域网、广域网标准，坚持统一规范的原则，以保障投资者的长远利益并便于日后的使用和维护。其中应用软件亦应采用商品化的通用软件，减少二次开发的工作量及投资。 方便易用 工程的建设，是以满足人们的应用需要为目的；所以必须考虑便利于以不同文化层次、各种年龄的用户使用要求；系统及功能的配置以能够为用户提供方便、实用、舒适为基准，其使用应简便易学；并便于日后的维护及管理。 可管理随着业务的不断发展，管理任务必

4、定会日益繁重。在机房的设计中，必须建立一套全面、完善的机房管理和监控系统。所选用的设备应具有智能化，可管理功能，同时采用先进的管理监控系统设备及软件，实现集中管理监控、实时监控、监测设备运行状况，实时灯光、语音报警、实时事件记录，简化机房管理人员的维护工作，从而为机房安全、可靠运行提供最有力的保障。1.2. 编制依据& 电子计算机机房设计规范（GB50174-2008）；& 电子计算机场地通用规范（GB/T2887-2000）；& 电子计算机机房施工及验收规范（SJ/T3003-93）；& 计算站场地安全要求GB9361-88；& 计算站场地技术条件(GB288789)；& 计算机机房用活动地

5、板技术条件GB6650-86；& 防静电活动地板通用规范（SJ/T10796-2001）；& 通风与空调工程施工及验收规范（GB50243-97）；& 高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）；& 火灾自动报警系统设计规范(GB5011698)；& 火灾自动报警系统施工及验收规范（GB5016692）；& 建筑内部装修设计防火规范（GB50222-95）；& 供配电系统设计规范（GB50052）；& 低压配电设计规范（GB50054-95）；& 工业与民用供电系统设计规范（GBJ52-82）；& 低压配电装置及线路设计规范（GBJ54-83）；& 建筑电气工程施工质量验收规范（GB50

6、3032002）；& 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）；& 建筑物防雷设计规范(GB5005794)；& 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范(GB/T50311-2000)；& 建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范(GB/T50312-2000)；& 智能建筑设计标准GB/T503142000；& 安全防范工程程序与要求（GA/T75-94） ；& 安全防范系统验收规则（GA/308-2001）；& 建筑采光设计规范（GB/T50033-2001）；& 中华人民共和国公共安全行业标准（GA/T70-94）（GA/T74-94）；& 中华人民共和国通信行业标准

7、通信用不间断电源UPS；& Uptime Tier Classification；& ANSI/TIA-942；2. 建设方案2.1. 平面布局方案2.1.1 建设原则(1) 从整体考虑各系统的特性，做到合理性和科学化。机房功能区域的划分应考虑人流，物流分开，互不干扰，布局合理，便于管理。(2) 机器设备通道、人行通道要综合考虑，既要经济实用，又要美观大方。(3) 设备通道采用冷通道和热通道方式，要求有合理的气流组织手段。2.1.2 平面布局说明综合考虑机房的平面结构和项目的应用情况，我们推荐使用 “模块化机房”，能够实现快速部署、灵活扩容、绿色节能、精确管理的优点。由于平面结构的关系，采用传

8、统机房配置会造成空调利用率不高、制冷效果不好、出现局部热点等问题，因此建议按照模块化机房配置。一期方案说明：本次将信息中心分为3个功能区：中心机房区（56.5平方），电池间（13.9平方），维修室（25.2平方），缓冲区（4.1平方）机房布局示意图：微模块采用密闭冷通道方案。配置情况见下。模块型号配置(个数)主机房IT柜&网络柜(600mm*1200mm*2000mm)10一体化配电柜(600mm*1200mm*2000mm)235KW行级空调280KVA（1+1）模块化UPS后期可扩容至120KVA(600mm*1200mm*2000mm)2弱电列头柜(600mm*1200mm*2000mm

9、)2蓄电池柜4电池12V100AH*80备电2小时二期方案说明：机房扩容示意图：微模块采用密闭冷通道方案。配置情况见下（含一期）。模块型号配置(个数)主机房IT柜&网络柜(600mm*1200mm*2000mm)18一体化配电柜(600mm*1200mm*2000mm)235KW行级空调4120KVA模块化UPS后期可扩容至120KVA(600mm*1200mm*2000mm)2弱电列头柜(600mm*1200mm*2000mm)2蓄电池柜4电池12V100AH*80*2备电2小时2.2. 模块化机房2.2.1 概述模块化机房是一套完整的机房解决方案。它由不同的功能部件组成一个完整的机房模块，

10、集机架、配电、制冷、监控、管理与维护、安全等系统于一体，实现了供电、制冷和管理组件的无缝集成，并使其智能、高效的运行。模块化机房采用的是“密闭冷通道”方案。支持水泥地面。一个模块化数据中心按照一定数量的机柜（包括服务器机柜、综合布线柜、配电列头柜、行间空调）配置。服务器机柜、配电列头柜、网络机柜的尺寸统一为WDH=600mm1200mm2000mm，机柜符合19英寸标准，可用空间42U，前后风道。密闭通道的宽度为1.2m。顶部天窗可以根据消防告警信号进行控制打开，能保证七氟丙烷或二氧化碳气体灭火剂能够快速进入模块进行灭火。2.2.2 模块总成下图是机房基础设施的体系结构图，模块化机房涵盖了其中

11、的供电、制冷、综合布线、监控、消防、接地等系统，符合国标A等级机房要求。瞬间浪涌电压抑制接地保护系统火灾探测系统烟感探测系统灭火系统综合布线防雷与接地数据中心选址消防系统数据中心选址平面布局门和窗墙和天花板架空地板照明等基础设施集中监控系统门禁CCTV环境监控内部装修供电系统制冷系统走线架光纤配线架线缆和光纤标识走线支架ATSUPS及电池交流电源柜静态转换开关电源电缆精密空调舒适性空调通风系统2.2.3 模块化机房的特点和优势模块化机房产品，是一套完整的机房解决方案。它由不同的功能部件组成一个完整的机房模块，集机架、配电、制冷、监控、管理与维护、安全等系统于一体，实现了供电、制冷和管理组件的无

12、缝集成，并使其智能、高效的运行。该方案从根本上解决了客户不断变化的业务需求与低投资、高回报之间的矛盾，满足了未来的云计算、虚拟化、刀片式服务器等高密低耗、快速部署、灵活扩展的需求，有效地提高了数据中心的工作效率，控制了投资成本。模块化数据中心的特点如下： 由不同的功能部件（配电柜、服务器机柜、空调、综合布线柜、通道密闭件等）组成一个完整的机房模块。 以机柜为单位进行灵活扩展，支持业务动态快速增长。 部件模块化，安装接口标准统一，将交付安装部署周期减少到812周。 密闭的“冷”或“热”通道，避免冷热气流的混合，提高制冷系统的能效，与传统数据中心相比，减少高达30%的能耗。 制冷单元与服务器机柜并

13、排放置，让冷热空气直接在机柜和空调之间以最短的路径循环，大大缩短了热源与排热系统之间的距离，使单个机架功率密度和IT负载密度都大幅度增加，达到最大25KW/机架。 采用电源及制冷容量规划管理软件，实现在同样的电源和制冷设备情况下支持更多IT负载，从而提升效率，降低IT投资与运营成本高达15%。2.3. 装修建设方案2.3.1 建设原则根据机房各功能区的整体规划问题进行讨论。本方案力求在不改变建筑结构的基础上，按照功能与美观兼具的设计思想，建设一个现代化的，具备安全可靠、经济实用、环保节能的机房。保证系统各项功能不受干扰和内部信息不会泄漏。设计依据如下所示：& GB50222-95建筑物内部装修

14、设计防火规范& GB8702-88电磁辐射防护规定& GB9361-88计算机场地安全要求& GB2887-89计算站场地技术条件& GB6650-86计算机机房用活动地板技术条件2.3.2 机房区装饰材料的选取根据电子信息系统机房设计规范（GB50174-2008）室内装修的要求，电子信息系统机房的耐火等级不应低于二级，主机房的顶棚、壁板(包括夹芯材料)和隔断应为不燃烧体。机房区装饰材料的选择应满足如下要求：（1）为保证机房的洁净度，应选用气密性好、不起尘、易清洁的饰面材料。（2）为避开强电磁场干扰及保障计算机系统信息安全，装饰材料应具有有效的电磁屏蔽及防静电性能，满足机房内抗无线电干扰要求

15、及抗磁场干扰要求。（3）为满足机房防火要求，装饰材料应具备甲级防火性能。（4）为满足机房内的视觉需要，内部隔断主要采用透明墙体材料。基于以上几点考虑，本方案装饰材料选择以金属材料及难燃材料为主，满足机房区域内防静电，防辐射，防尘、防水、防雷、防火、防潮、防震和防噪声的要求。2.3.3 机房区吊顶在天花施工前要对天花进行较好的预处理，首先抹平机房天花，作防尘处理三遍，起防尘、防霉作用。信息中心机房工程采用格为600*600*0.8mm铝合金微孔板为装饰层，并在面板上局部加贴吸声保温纸，装饰效果极好。天花的装修材料是区分天花名称的主要依据，主要有：轻钢龙骨石膏板天花、石膏板天板、夹板天花、异形长条

16、铝扣板天花、方形镀漆铝扣板天花、彩绘玻璃天花等等。铝扣板具有色调柔和，不产生眩光、防火、防潮、易清洁、吸音，同时具有平整度高、色泽一致的特性。分为表面有冲孔和平面两种。一种是表面冲孔可以通气吸音，扣板内部铺一层薄膜软垫，潮气可透过冲孔被薄膜吸收，用在主机房和配电间，同时可以作为精密空调的回风口。另一种是平面铝扣天花板，可用在监控操作区，使机房整个区域装饰效果统一，而且这样可以减少空调的负荷，灰尘等也不会落下。采用规格为600mm600mm铝扣板天花，配合灯具（600*600）使用，装饰效果极好。2.3.4 机房区地面 根据信息机房建设工程的需要，机房所有区域均采用全钢抗静电活动地板及全钢通风板

17、，规格为600*600*35mm，并在施工前对地面进行防尘洁净处理，地板架高250mm（本次考虑实际层高后定，暂定高度为200mm）。防静电地板由钢板制作，表面采用抗静电贴面，抗静电效果良好，此外还具有防火、防潮作用。钢质活动地板配合精度高，具有美观、整洁、耐用、抗静电、耐磨、承受力强等特点。在地板施工中，还要注意异形地板（如风口地板、走线地板、电源插座安装地板等）的安装，进出口光滑，不会损伤电线、电缆，同时采用密封设计，避免鼠患。地板板面上设置终端及其它设备使用的机房防水专用插座，用时开启，不用时闭合，即能保证使用方便，又能保证安全，克服了以往接线要翻地板的缺点。保证地板工程的防静电效果、接

18、地效果。防静电活动地板安装示意图：在机房综合工程完成后，一般还要留下10-20块或更多的地板，在地板上预留好引线孔或专用插座，在以后机房增加设备时，直接用其替换原有地板即可。(1) 机房区域地板选用优质钢质抗静电活动地板。活动地板规格：600600mm。安装高度为：250mm（本次考虑实际层高后定，暂定高度为200mm）。图4-2 机房地面示意效果图(2) 为了避免机房区域因温差产生的楼板结露现象，在专用空调区域内地面采用橡塑保温材料做保温层，保温层铺设厚度20mm。在活动地板下的地面和四壁装饰采用水泥砂浆抹灰找平，刷防尘漆，做防尘、防潮、防水、防火间隔处理。活动地板下的四壁及地面处理材料选用

19、不起灰、不易积尘、易清洁的装饰材料，活动地板下的楼板或地面采用橡塑保温材料（保温层铺设厚度20mm）做隔热措施，以防地板下的楼板结露。同时采用金属支架支撑敷强电金属桥架、配电箱、插座、信息点等。在机房设备出入口加装设备坡道，以方便大型设备进出。2.3.5 机房区墙、柱面机房内墙、柱面装饰现在多有三种方式：乳胶漆、铝塑板饰面、彩钢板饰面。 乳胶漆饰面：防火性能好，但装饰效果欠缺。 铝塑板饰面：装饰效果好，可现场加工，但防火性能为B级，不符合A级机房要求。 彩钢板饰面：由0.6/0.8mm厚冷轧钢板+12mm防火纸面石膏内饰板组成，钢板面漆为硬化多元聚酯涂料，此涂料本身含有导电成分，通过增加导电系

20、数，降低静电负荷，采用静电烤漆喷涂工艺，表面平滑、细腻，不积尘，保养简单，极大的保证机房的洁净度要求，且防火性能为A级。本工程建议采用彩钢板饰面。本工程设备机房区、电池区、与维修间采用实体墙隔断。2.3.6 机房区门窗在保证不破坏大楼原装修风格的基础上，同时符合计算机机房设计规范的相关规定和消防要求。在机房区对外出入口处采用钢制三防门，配以不锈钢拉手、配套门框、闭门器、门锁。(1) 门、窗均按实际方位尺寸制作，安装。(2) 门套均按实际方位尺寸制作，安装。(3) 各室外窗封闭时注意封堵孔洞，防止渗水、漏水。2.3.7 电磁屏蔽、防静电设计按照通讯机房静电防护通则（YD/T754-95）的机房静

21、电保护措施，将防静电活动地板金属支架、墙壁、顶棚的金属层接在静电地上，整个机房形成一个屏蔽罩。以保护人身和计算机设备的安全。考虑将对机房顶面龙骨、墙面龙骨、地板金属支架等通过电气工艺连接，使机房六面形成“法拉第笼”等电位体，有效防止空间雷闪、电磁脉冲侵入机房，防止雷电电磁脉冲(LAMP)对机房内重要设备中的超大规模集成芯片(VLSI)形成危害。机房内所有金属管槽、软管、接线盒等均进行可靠接地，以防止电磁脉冲干扰计算机系统的正常工作。机房内采用的活动地板是由薄钢板和阻燃性复合型材料制成。活动地板表面是导静电的耐磨层，严禁暴露金属部分。单元活动地板的系统电阻符合现行国家标准计算机机房用活动地板技术

22、条件的规定。机房内的工作台面及坐椅垫套材料应是导静电的，其体积电阻率应为1.0107 1.01010cm。机房内的导体与大地作可靠的联接，不得有对地绝缘的孤立导体。静电地面、活动地板、工作台面和坐椅垫套进行静电接地连接。静电接地的连接线有足够的机械强度和化学稳定性.导静电地面和台面采用导电胶与接地导体粘接时，接触面积不小于10cm2。 静电接地经限流电阻及连接线与接地装置相连，限流电阻的阻值1M。2.3.8 噪声及振动处理按照GB50174-2008规范，机房内不宜设置高噪声的空调设备。当必须设置时，应采取有效的隔声措施。1本次机房空调设备自身噪声较小，机房采取消声和隔声措施，空调所在区一周墙

23、面采用全封闭处理，门采用全封闭钢质防火防盗门并加装密封条。2当机房内有强烈振动的设备时，应做有效的隔振措施。空调设备及其机房机柜，所有设备支架与设备接触面设计了一层防震垫作为隔振措施。3空调采用的是高效送风方式，在空调出风口安装弧形导流板，减少地面对送风产生的阻力。4在地面保温层上铺设一层铝箔，使专用空调地板下送风面光滑，减少风阻，降低送风噪音。2.4. 供配电建设方案2.4.1 建设原则供配电设备选型应遵循技术先进、经济合理的原则，同时应能满足工程进度要求、运行安全可靠。2.4.2 机房供电要求 国家标准对机房供电质量要求：参 数A级B级C级稳态电压偏移范围3 %5 %稳态频率偏移范围0.5

24、 Hz输入电压波形失真度5 % 电子信息设备正常工作时零地电压2 V 应满足设备使用要求允许断电持续时间04 ms010 ms/UPS输入端THDI含量15 %， 339次谐波 国家标准对机房供电可靠性要求：A级机房电源要求：供电电源两个电源供电，两个电源不应同时受到损坏变压器M（1+1）冗余（M=1、2、3）后备柴油发电机N 或(N+X)冗余(X=l-N)（供电电源不能满足要求时）UPS2N 或M(N+ 1)冗余(M=2、3、4.)B级机房电源要求：供电电源两个电源供电，两个电源不应同时受到损坏变压器M（1+1）冗余（M=1、2、3）后备柴油发电机N（供电电源不能满足要求时）UPSN+X冗余

25、 （X=1N）本工程机房为B级机房，供电方式宜采用UPS按2*80kVA（1+1）系统方式配置。考虑到电源系统的在整个机房系统中的重要性，规程允许提高一级，按A级机房考虑，按2N系统配置。2.4.3 建设方案2.4.3.1 UPS容量设计根据电源专业机房规划及精密空调计算负荷，按照电子信息系统机房设计规范GB50174-2008要求，综合考虑目前的使用需求，配置机柜10套，每套按6KW设计，负载为60KW，输出功率因数为0.9，负载率为0.9左右，UPS容量：60/0.9/0.9=74KVA.故选用80KVA的UPS，同时考虑可用性，考虑选用120KVA模块化UPS，使用2个40KVA的模块化

26、，实现N+1模块冗余。 2.4.3.2 电池容量设计UPS电池模式效率0.96，备电0.5h。电池需提供的直流总功率=负载功率/UPS电池模式效率= 60KW/0.96 =62.5 KW选用12V 100AH电池，40只/组：每组单体电池个数=240CELL。（选用40节是因为后期电池组中出现电池损坏后，可以直接去除2节后直接使用，避免整组更换的情况，节省维护成本）查密封免维铅酸电池的“恒功率放电数据”表，在25时， 12V 100AH电池0.5h时（放电至1.67V），每只电池直流功率为219W/CELL电池组数=直流总功率/（单体个数每只电池直流功率）62.5*1000 W /（240ce

27、ll219W）=1.18；考虑实际带载量，给合用户现场情况，所以选择12V100AH电池40节共80节。同时选用电池架进行电池的放置。2.4.3.3 配电柜设计(1) 机房配电柜设计容量 a.根据电子信息系统机房设计规范要求，机房配电系统应考虑计算机系统用电预留备用容量；b. 根据配电设计规范要求，设计容量应按用电总负荷120150设计；c. 根据建设单位用电设备和具体要求，并考虑到机房今后的扩展，考虑到机房内所有设备同时使用的功率。 (2) 机房配电柜数量本次方案考虑未来扩展及管理方便，提高机房SUE，方案设计采用2套一体化UPS柜；一体化负责UPS输入，输出分配、精密空调等机房内设备供电。

28、本置1套市电柜作为机房的总供电，负责给2套一体化柜供电，及照明、大屏插座等提供电源。a. 电源由大楼总配电房低压柜引专线（两路市电）至机房配电柜（自动切换），该系统采用380V/220V三相五线制，电源引入该系统配电柜前要求重复接地。系统中电气设备同时使用系数取kx=0.7， 功率因数为cos=0.85； b. 配电柜具有电源电压、电流显示，各输出回路指示灯显示，并具有短路，过载和防雷保护功能。c. 电气元件质量好，符合国家有关规定要求操作维护方便。d. 配电柜具有消防报警联动功能。当区域火灾报警主控器接到火警险情信息时，经确认后，发出火警报警声光信号，并可同时切断总配电柜输出线路。2.4.3

29、.4 机房照明及应急照明系统照明的布局应符合机房美观、位置重要性和设备位置需要来布局，从机房美观来考率，灯具的布局应均匀布置，即纵横方向保持一定距离，并根据机房的面积情况确定灯具的方向；从位置的重要性考虑；灯具应根据该位置的性质和作用来确定布置达到更好的效果；同时设备的位置需要也要考虑，避免阴影便于维护等因素。机房照明按国家标准规定，满足规范对于照度、照明均匀度（不少于0.7）照明稳定性及抑制眩光的要求。1、设计标准和要求(1) 光线柔和稳定，照度均匀，无反光眩光，适合人体的生理需要，不能因电源产生干扰而影响工作人员的正常工作。 (2) 按国家标准GB501742008电子信息机房设计规范规定

30、：机房内在离地面0.75m处，照度不应低于500 Lx。(3) 应急照明系统应能在停电时自起动并保持机房区能基本正常工作，照度不应低于20 Lx。(4) 机房内照明均匀度不小于0.7。2、具体设计（1）灯具的选用：机房区照明灯具采用240W电子镇流荧光灯带，采用荧光灯管。电子镇流器，具有屏蔽效果，可防止产生的谐波干扰计算机的正常运行。 (2) 应急照明布置于正常照明灯具之中，由UPS电源供电，可维持机房区的正常工作。(3) 在各主要入口方位设计安全标志灯。3、设计功能和特点 (1) 机房区域内设计照度500 Lux，(2) 其他区域设计照度300 Lux。(3) 机房内照明均匀度0.7。(4) 由于应急照明布置于正常照明灯具之中，从机房装饰上保证了整体效果，节省投资。当正常供电时，应急照明与正常照明灯管一起工作，保证达到规定照度。停电时，应急照明系统由UPS供电， 应急照明设计照度20 Lux。(5)安全标志灯布置在机房出入口，便于在紧急状态下引导人员疏散。2.4.4 机房防雷接地2.4.4.1