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1、精选优质文档-倾情为你奉上#公司数据中心基础建设方案书方案提供: 施耐德电气ITB事业部 2022年5月3日设计方案目录 专心-专注-专业1 前言随着电子计算机在国防、科研、生产自动化、管理等领域的广泛应用，近二十几年里在我国如雨后春笋般地建成了很多大、中、小各种规模的计算机机房，为计算机寻求和建造一个合适的工作环境以确保计算机可靠运行，充分发挥其设计性能，延长机器的使用寿命以及确保工作人员身心健康的问题越来越受到建设方的重视，并成为追求目标。计算机场地技术是一门综合性很强的科学技术，它涉及到供、配电技术、空调技术、自动检测与控制技术、抗干扰技术、净化、结构化布线、消防、建筑和装修等多种专业。
2、如何有效的将上述专业结合为一个总体而不是独自的单元存在，使机房各专业能不错、不漏、不碰，在设计阶段把问题消灭在萌芽中，是一个单位综合实力的最好体现。1.1 项目概况该项目工程为#公司数据中心建设项目（以下简称信息中心）建设项目，建设总面积约220平米。根据规划，信息中心设计主要考虑系统的高可靠性、冗余性和可扩容性。杜绝维护和二次工程时的断电作业，保证不间断运行环境。1.2 设计依据建设方提供的使用需求及现场勘察情况。智能建筑设计标准 （GB/T50314-2000）建筑设计防火规范 （GBJ16-87 2001年版）建筑内部装修设计防火规范 （GB50222-95）建筑与建筑群综合布线系统工程
3、设计规范 （GB50311-2000）建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范 （GB50312-2000）电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范（GB50259-92）洁净气体灭火系统物理性能和系统设计 （ISO14520）七氟丙烷洁净气体灭火系统设计规范 （DBJ15-23-1999）智能建筑工程质量验收规范 （GB50339-2003）民用建筑电气设计规范 （JGJ/T16-92）安全防范工程程序与要求 （GA/T75-94）安全防范系统通用图形符号 （GA/T74-2000）电气装置安装工程接地装置施工及验收规范 （GB/T50169）建筑电气工程质量验收规范 （GB50303-200
4、2）电子计算机房设计规范 （GB50174-93）电子计算机房施工及验收规范 （SJ/T30003-93）计算机房活动地板技术条件 （GB6650）所选设备及所选材料的有关资料。1.3 专用空调区域环境特点设计的机房参数如下：温度：21-25，最佳为23。相对湿度为45%-65%，最佳为55%，温度的变化率5/h,不得结露。尘埃：机房在静态条件下，粒度0.5nm,个数18000/dm噪音:计算机停机时,机房中心位置处3过滤效率90工作环境噪声60dB。机外余压可调。维修方便，全正面维护。输入电源：380V15，50Hz5。获得ISO 9001认证以及IS认证。寿命10年，平均无故障时间5万小时
5、。机房的热负荷组成由UPS负载（IT设备的热负荷）；UPS及PDU的热负荷；照明；地板及新风负荷；人体热负荷等负荷组成。按照信息中心机房目前的使用特点,考虑每个机柜的密度.给出如下两套方案：方案一：选择水平送风冷水空调配置方案。方案二： 相关方案配置如下:机房负载初期设计按100KW设计考虑。后期随着负载增加逐步扩展。热负荷计算计算原则：1KW IT设备 = 1KW 显热负荷1KW UPS/PDU= 1KW7% 显热负荷照明= 1m地板面积产生27W显热负荷新风= 1m地板面积产生30W显热负荷= 1m地板面积产生20W潜热负荷墙体= 1m地板面积产生50W潜热负荷人体= 1名工作人员产生70
6、W显热负荷= 1名工作人员产生60W潜热负荷2.5 精密空调选型：信息中心机房区域为精密空调区，机房面积约为220平米。专用精密空调通常根据设备、维护结构、工作人员、灯具、新风的制冷量计算选型。由于机房区域内设备繁多，高密度区域发热量较大，故采用分布式空调制冷方案。机房的热负荷组成由UPS负载（IT设备的热负荷）；UPS及PDU的热负荷；照明；地板及新风负荷；人体热负荷等负荷组成。机房暂以2个工作人员计算。 各类热负荷组成及计算方法见下表；数据中心地板面积 * = 220M2IT 设备负荷 * =100kW操作人员数量 * =2内部热负荷热负荷类型来源1.IT 设备热负荷显热100% OF I
7、T kW100%X100=100kW2.UPS/PDU 热负荷显热7% OF IT kW7%X100=7kW3.照明系统热负荷显热27 W/M2 地板面积0.027X220=5.94kW4.人体热负荷显热70 W / 人0.07X2=0.14kW5.人体热负荷潜热60 W / 人 0.06X2=0.12kW外部热负荷热符合类型来源新鲜空气通过渗透进入:墙体, 窗, 地板, 天花板显热30 W/M2 地板面积0.03X220=6.6kW潜热20 W/M2 地板面积0.02X220=4.4kW总制冷量=124.2kW显冷量=119.68kW显热比（SHR）=0.964机房的总热负荷为124.2KW
8、，其中显热量为119.68KW，潜热量为4.52KW，机房热负荷的显热比为0.964。2.6 机房空调配置：根椐机房总热负荷为124.2KW，其中显热量为119.68KW，潜热量为4.52KW，机房热负荷的显热比为0.964，初期建设负载功率设定为100KW。后期扩展后可增加到250KW。机柜密度按高密度区域大于5KW/机柜，中低密度区域初期小于3KW计算得出。如果机柜密度后期扩展时无法预测，建议选择水平送风空调。2.6.1 方案一：建议机房在初期选用4台APC的 InRow RP空调机组， 单机制冷量为29KW的行级空调。 整个机房布局如下图显示，制冷量可根据负载密度做动态调整。红色机柜区为
9、1期负载，绿色机柜为后期扩容机柜区。InRow RP空调外型宽度为600mm，空调安装在一排机柜的中间，InRow RP空调向前送风到冷通道，冷风经机柜向后排到热通道，热空气经热通道返回空调机组。机房高架地板要求：采用APC的InRow RC空调机组对高架地板高度没有特殊要求。机房机柜的走线按上走线的方式布置，空调进出管路可采用下走管或上走管方式，并在地板下接入冷凝水排水管，接至卫生间或地漏。室外机组位置待现场勘察后与确认。2.6.1.1 INROW系列制冷方案的特点在机柜中间插入INROW-RP列式空调，并按照冷热通道布局摆放，可以有效的分割冷热气流。RP空调送出的冷气流可以经过最短的路径被
10、负载设备吸收，同时热气流也是在最小的范围内被RP空调集中吸收。有效的解决了机柜设备的制冷问题，尤其是局部高密度的热点问题。RP空调在机房内只占用一个标准42U机柜的空间，布局配置方便，可真正做到制冷量按需有效扩容。制冷示意图如下：2.6.1.2 INROW系列制冷方案的要求依据 机房的实际状况，并配合后期按需增长的要求，为使INROW-RP制冷制冷系统能达到良好的制冷效果，我们建议注意以下要求： 机柜的摆放。在放置RP空调时，在空调的左右两侧一定要有机柜的摆放，这些机柜可以起到阻挡冷/热空气短路的作用。在机柜内部空余的“U”空间上安装盲板来阻挡冷/热空气的短路。 冷/热通道。前期三排机柜按照冷
11、/热通道的布局摆放，每排机柜中间插入一台RP列式空调。当前建议保留玻璃屏风，以便与第一排机柜形成局部冷通道，使冷气流能用最短的路程输送到旁边的机柜中。原有普通空调面向冷通道送风，加大冷通道送风量。RP室内机ACRP102显著特点：全球唯一采用变频压缩机和电子控制调速风机（EC-FAN）的空调，室外机风机也是电子换向调速风机（EC-FAN）。精密性：制冷/加热/加湿/除湿2.6.1.3 InRow RP标准配置A.机柜结构1系统外面面板采用1.2毫米钢板具有80 kg/m3的荷载强度并配备保温材料，保温材料符合 UL94-5VA ASTM E84 标准的阻燃要求。前部和后部网孔面板不低于69.5
12、%的开孔率，并配备门锁以确保内部部件的安全。 2系统框架采用1.5或1.6毫米型钢焊接而成确保最大的强度，所有设备应采用正面及后面维修，且设备需安装在机柜排列中。 3所有外面板及框架应采用粉末喷涂材料，耐磨持久，颜色与机柜协调一致。4每个制冷系统单元需配备高度调整脚轮，方便安装在机柜排中并可轻易调整高度与IT机柜协调一致B.2套变速风扇(EC风扇)1变速风扇：设备配备400mm 变速电子整流风扇，2安全保护：风扇配备保护网防止伤及手指3运行和服务： C.主断路器1设备配备热磁脱扣空气开关，分断能力符合UL489/CSA C22.2/IEC-947. VoltagekAIC200-240V 50
13、/60Hz50380-415V 50Hz36460-480V 60Hz222风冷型： 设备包含一个主断路器位于电器面板上作用是为了断开主电源。D.微处理控制器1监测和配制：主显示器允许通过对面板菜单的控制监测和配制空调系统，功能包括状态报告，设置温度点等。4个发光二极管指示系统的运行状态。2控制：微处理控制器将配备一个控制密匙允许用户进行菜单操作，选择条目和输入相关数字信息。3报警: 当发生下列报警事件时，微处理控制器将产生生光报警：a.冷却故障Cool Failb.机柜进风口温度超限Rack inlet temperature violationc.机柜进风口温度探头故障Rack inlet
14、 temperature sensor faultd.过滤网堵塞Air filter cloggede.过滤网运行时间超限Air filter run hours exceededf.过滤网压差探头故障Filter DP sensor failureg.送风探头故障Supply air sensor faulth.回风探头故障Return air sensor faulti.送风温度高限报警Supply air high temperature violationj.回风温度高限报警Return air high temperature violationk.风机故障Fan faultl.风机
15、运行时间超限报警Fan run hours exceededm.水探头故障Water detection faultn.冷凝排水泵故障Condensate pump faulto.冷凝排水泵运行时间超限报警Condensate run hours exceededp.加湿器水导电率高限报警Humidifier water conductivity high violationq.加湿器容量超限故障Humidifier fault tolerance exceededr.加湿器低水位Humidifier low waters.加湿器额外输出减少报警Humidifier excessive out
16、put reductiont.加湿器排水故障Humidifier drain faultu.加湿罐满水Humidifier cylinder fullv.更换加湿罐Humidifier replace cylinderw.加湿器Humidifier RS485 communication faultx.湿度高/低限报警Humidity high/low violationy.送风湿度探头故障Supply humidity sensor faultz.回风湿度探头故障Return humidity sensor faultaa. 加热器故障Heater faultab. 加热器运行时间超限Hea
17、ter run hours exceededac.群组通信故障Group communication faultad. 围栏压差探头故障Containment DP sensor failure ae.围栏压差高限报警Containment DP high violationaf.输入接点故障Input contact faultag.错误输入信息4事件纪录：微处理控制器可纪录和显示所有事件，每个报警事件纪录将包含发生报警的日期时间和报警内容，控制器还将显示系统主要部件的运行时间。E.网络管理卡设备配备一个网卡允许电脑通过TCP/IP协议进行网络管理。具有通过网络管理设备和更改设置点及清除报警
18、的能力。F.冷却盘管和冷凝水盘1直接膨胀型：机组冷却盘管采用凸型铜管（直径12.7 mm）波纹铝翅片结构，铝翅片厚度为0.0055英寸。铜管最小壁厚为0.016英寸。蒸发器盘管末端支撑系统采用1.2mm厚 G90镀锌板。盘管的最大标称压力为400 psig (2757.9 kPa)，并且盘管符合UL207标准。盘管底部配备冷凝水盘搜集盘管上滴落的冷凝水。冷却盘管具有6个闭路并配备铜制分液器G.变频压缩机 (风冷型)1压缩机：设备配备利用VFD变频技术的调速全封闭活塞式压缩机。其结果是，根据负载状况的不同，压缩机的速度发生改变通过频率在:30 到85 Hz 间的调整。VFD 固件设计时充分考虑压
19、缩机回油问题，以防设备在低负载运行周期内制冷剂流速过低造成系统的损害。 2压缩机经由VFD电气保护3压缩机利用降噪外套降低噪音4风冷型系统提供油充注和系统观察湿液镜H.冷凝水泵内置冷凝水泵具有3.5m扬程，水泵内部材料为聚合物可防止腐蚀的发生。I.过滤网1标准过滤网具有30% 效率符合 ASHRAE 标准52.1, 以及UL Class 2 (MERV 8 per ASHRAE 52.2). 过滤器效能符合EN779 G4 。可更换褶皱星过滤器过滤器厚度为 96 mm，位于设备的后部 。2可选型85%效率过滤网，符合ASHRAE 标准52.1 (MERV 13 per ASHRAE 52.2,
20、 EN779 F7).J.加湿器加湿器具有调节输出容量的能力。加湿器为内置型一体化蒸汽加湿器。加湿器罐体为可更换型。加湿器的控制器直接与微处理控制器通讯，在操作接口提供完全的状态控制。加湿器将自动监控流体的流量和导电率，加湿器的最大加湿量为3kg/K.电再热系统1电再热系统需具备低功率密度，三相，三相负载平衡，具备自动和手动电保护和热保护功能。冷冻水型电再热功率为9KW，风冷型电再热功率为6KW。 2电再热管为不锈钢材质，翅片管状结构。电再热辅助材料为G90 镀锌板 3现场不得对电再热系统的电气系统进行任何改动. L.温湿度探头1内置温度探头：温度探头安装于空调的前后门内，对送风温度和回风温度
21、进行控制，温度探头的精确度为 +/- 1 度2远端温度探头：三个远端温度探头将与设备同时交运，可对机柜进风口的温度进行控制。3内置湿度探头：湿度探头安装于空调的前后门内，对送风湿度和回风湿度进行控制，湿度探头的精确度为 +/- 3% RH。4冷水探头：内置的冷冻水供水和回水温度探头安装于密封的冷水管中M.顶部或底部管线接入 （仅限风冷型)1管线连接：在现场可提供顶部或底部管线接入。2管线接头：设备包含1英寸的管线接头并配备聚四氟乙烯密封垫N.漏水检测绳 (选件)1漏水检测绳独立包装于设备内运输，当发生水（或其他导电液体）泄漏的时候，漏水绳延长线的任何位置感应到即立刻反馈到控制器并发出声光报警。
22、. 2漏水绳标准长度为 20 ft (6.1 m) ，并可级连达到80 ft (24.4 m)。O.电力线缆桥架（选件）1位于设备顶部的电力线缆线缆桥架，与相邻的 NetShelter机柜顶部的线缆桥架相连 。2供电线缆桥架为1.2毫米厚冷轧钢材质并喷涂黑色粉末材料。T.数据线缆桥架（选件）1位于设备顶部的数据线缆线缆桥架，与相邻的 NetShelter机柜顶部的线缆桥架相连 。2数据线缆桥架为1.2毫米厚冷轧钢材质并喷涂黑色涂料。2.6.1.4 采用APC InRow RP空调的益处： 满足机架式IT负载不断变化的功率密度带来的制冷要求。兼容服务器机柜从低密度到高密度的过渡和变化，不做任何改
23、变可很容易的做到每个机柜10KW以上的散热能力。传统空调每个机柜只能提供最多3.5KW的制冷量，不能解决刀片式服务器和较高密度1U、2U服务器的应用。而且每个机柜的真实风量和散热能力不统一，由机柜的位置、高架地板高度、空调的位置、打孔地板位置与数量、机柜通风率等等因数影响和决定。 高适应性。对机房形状、面积、净空的适应性非常强。不需要高架地板。非常方便机房设计和布局。不用安装在墙角，不用考虑安装位置、方向、和机柜的距离等。 高可扩容性。安装运输方便，今后扩容方便。只有半个机柜宽。不用预留安装通道 效率非常高，采用变频压缩机和变频风机，整体使用成本低，比传统下送风空调低30%以上。本项目如采用R
24、P空调每年节省的电费在13万左右。 精密的温度和湿度控制。2.6.1.5 管道连接示意图（顶部和底部管道连接方式）：2.6.1.6 远程管理为了满足客户管理方面的可管理性需求，APC的英飞产品都集成有网络管理功能，可最大程度的减轻用户对英飞设备的管理工作量，实现设备的高效、可靠的管理。INROW系列空调可以采用英飞管理器（ISX Manager）集中管理，也可以对每个英飞设备进行管理。2.6.2 方案二：采用传统式空调，一期先上2套，预留后期扩容的管线和位置，封口板只安装在机柜处，预留空间不做开处理。传统式空调只能解决负载密度在3KW以下负载，在使用中需要注意。室外机组位置待现场勘察后与确认。
25、暂定空调选择均为TDAR1622,单机制冷量为61.2KW。后期根据机柜密度不同需做调整。一期先预留管线铺设。2.6.2.1 施耐德机房精密空调的产品系列 复杂的电子系统，如数据处理、电讯、自控和分析系统，需要性能远远超过传统舒适型空调系统的专业空调设备的支持。室内参数必须时刻控制在额定范围之内，并且任何时刻都不得中断。 所有施耐德精密空调机组都具备结构紧凑、模块化设计的特点，并为了适应不同设备的要求，机组内设计了大量的微处理器控制系统。机组因此可以方便地调节以满足不同的运行参数、性能指标以及热负荷分布的要求。施耐德空调机组的独到设计可保证重要电子系统在变化迅速的环境中长时间无故障运行，这在空
26、间使用费用高昂的地方尤为可贵。精密持续地环境调控，稳定地运转，高效节能，制冷温度准确以及可模块式叠加。并且机组具有噪音值相当低的特点。2.6.2.2 施耐德机房精密空调技术描述1）控制器：a. 大屏幕液晶中文显示b. 操作方便，一键式进入，无需进入繁琐的多级菜单c. 报警功能强大，多达100种以上的报警（包括预警）d. 热备份功能：无需增加任何配件即可 做 到 主备机的功能，主机与备机之间可定时进行工作切换，以保证每台机组运行时间基本相同，主机故障自动切换到备机，同时，当机房内热负荷超过预设值，导致室内温度不能维持在设定点上时，自动启动备用机组，保证室内温度在所要求的范围内e. 主导/滞后压缩
27、机轮换以均等压缩机工作时间和延长寿命2）涡旋式压缩机：噪音低，高效节能，可靠性高，使用寿命长3）电子膨胀阀：与传统热力膨胀阀相比有以下优点：a. 节能大约8%b. 控制系统通过电子膨胀阀对制冷循环的温度、压力进行精确控制，大大提高控制精度c. 在室外环境温度较低的时候，电子膨胀阀精确控制过热度，使系统能够稳定运行d. 摆脱传统除湿方式，无需降低循环风量或者关闭部分蒸发盘管，使得除湿过程更精确、更可靠、更节能4）室内风机a. 双吸入式后曲叶片离心风机，采用马达直联式驱动，一个马达带一个风机，可靠性高。送风静压更高，高达600Pa，同时可以实现在风量不变的情况下根据实际需要自动调节送风静压。噪音低
28、，占用空间小，振动小，并且避免了使用皮带驱动所需的定期维护及更换皮带（皮带在空调中经历制冷、加热、加湿及除湿等影响非常容易老化）、增加运行成本等缺点b. 可拆卸风机盖板，即使在打开机组前门的情况下，也能完全隔绝气流，做到真正不停机维护5）加热器：a. 用2-3级全铝制电加热，可根据房间的热负荷分2-3级投入运行，节省能源b. 全铝制电加热，表面温度低，可防止灰尘离子化及防止产生臭氧，而 对人员产生健康损害，安全可靠c. 全铝制电加热，表面温度低，使用寿命长d. 施耐德空调提供的全铝制电加热器（包括支架）由于表面比刚制或部分钢制的电加热器，表面温度从670降至280，这样使得在意外断电的情况下，
29、火灾隐患大大降低。6）加湿器：采用旋流和吸收网的专利技术，使得电加湿罐的寿命大大增加。同时，加湿罐自身可以从中间解体，非常便于维护人员清洗。由于以上专利技术的采用，使得施耐德空调不需要提供软化水处理。7）除湿系统：除湿时利用电子膨胀阀的开启和关闭，达到除湿效果，而不用减少风量或关闭部分蒸发盘管。避免用双机除湿功耗增加或通过减少送风量虽达到除湿目的，但却引起机房温度不稳定的缺点（由于风量减少会造成机房远端温度升高，空调附近温度下降）8）新风（选件）：可自带新风装置，保持机房内空气清新，无需另外配置价值较高的新风机。9）噪音低：室内机组采用双层隔音方式，符合低噪音的环保要求，根据ISO R 226
30、-1987标准，噪音为60dB(A) 10）维护简单方便a. 空调机组100正面维护，机组安装可以三面靠墙b. 机组前门，容易打开，不需专用工具c. 不停机维护d. 各种功能元器件按照功能集中布置，操作方便e. 所有暴露的电器电压均为24V安全电压11）完善的安全和保护功能，确保安全a. 积极安全措施：提供“智能”型控制，包括监视和预防危害：在无潜在危险情况下，开机。显示机组的操作状况。连续显示环境温、湿度值，如果超出程序预设值极限会发出警告。维护时间预警有危险时，关闭所有部件。b. 其它安全措施：施耐德的基本功能对非正常运行或潜在损坏情况进行保护，所有的控制系统都安装有：低风量传感器。过滤器
31、堵塞传感器电加热器安全恒温器。加湿器失灵警报。液体制冷剂接受器安全阀。压缩机高低压保护管路上防止冷剂回流到压缩机的单向阀和电磁阀。c. 防危害安全措施：进入控制系统程序均有密码保护。对损坏控制器的任何未经许可的操作将被拒绝并发出报警。d. 保险装置：设计和所有类型机组的接线适合IEC标准。24V控制线路配电箱装有：所有主电压保护器。可上锁和可移动操作的主绝缘体连锁保险。设备元件单个短路保护由小型回路断路器来实现。e. 可靠性测试：为了确保设备的无故障运行，在生产过程中的各个环节都要进行严格的检查：部件的质量控制。制冷剂回路和水回路的压力测试。电气控制元件的高温老化处理。所有仪器和开关的测试和校
32、准，特别是保险装置和切断开关。整机最后在运行条件下测试。机组的全面结构检查。2.6.2.3 施耐德机房精密空调的详细配置说明1） 框架&外壳 框架：1.2mm钢板及型材，外涂深灰色环氧树脂，内衬吸音隔热材料。 外壳：1.2mm厚钢板，良好密封性，内衬隔热吸音材料，可防止气流泄漏及降低噪音。机组带有铰链的前门，容易打开，不需提供专用工具，分离的平直安放拉手，就能提供正常的维护服务。 2） 室内风机a. 双吸入式后曲叶片离心风机，采用马达直联式驱动，一个马达带一个风机，可靠性高。送风静压更高，高达600Pa，同时可以实现在风量不变的情况下根据实际需要自动调节送风静压。噪音低，占用空间小，振动小，并且避免了使用皮带驱动所需的定期维护及更换皮带（皮带在空调中经历制冷、加热、加湿及除湿等影响非常容易老化）