数据中心设计规范Word文档下载推荐.docx
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2)变压器室当采用机械通风时,逛到应采用非燃烧材料制作,空气质量较低时,宜加空气过滤器。
3)配电室宜采用自然通风。
4)高低压配电室、变压器室、控制室等不应有与其无关的管道、线路通过。
1.1.3.对消防的要求
1)设在高层建筑内的配变电所,应采用耐火极限不低于2h隔墙,耐火极限不低于1.5h的楼板和甲级防火门与其他部位隔开。
2)配变电所内部相通的门及通往室外的门,宜为丙级防火门。
1.2.负荷计算
1.2.1.负荷计算的基本规定
负荷计算又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是假想的持续性负荷,其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中,通常采用30min的最大平均负荷,作为发热条件选择变压器、导体、及电器的依据,并用来计算电压损失和功率损耗,同时为方便计算,也可作为电力消耗量及无功功率补偿的计算依据。
一级、二级负荷,用来确定备用电源或应急电源。
季节性负载从经济条件出发,用以考虑变压器台数及容量。
1.2.2.计算方法
计算方法分为需要系数法、利用系数法、二项式法、单位面积功率法/单位指标法四种计算方式。
其中在方案设计阶段可以按照单位指标法,在初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法,对于住宅,在设计各个阶段均可采用单位指标法。
用电设备台数较多,各台设备容量相差不悬殊时,宜采用需要系数法,一般用于干线、配变电所的负荷计算。
用电设备较少时,各台设备容量相差悬殊时,宜采用二项式法,一般用于支干线、配电箱(屏)的负荷计算。
1.2.3.设备功率的确定
连续工作制电动机的设备功率等于额定功率(名牌功率)。
短时或周期工作制电动机的设备功率,将额定功率转换为统一负载率下的有功功率。
采用需要系数或二项式法时,负载持续率低于25%,Ps=2PN√
(εN)
采用利用系数法时,负载持续率低于100%,Ps=PN√
季节性的负荷,如空调制冷设备与采暖设备取其最大者计入总设备容量。
成组用电设备的设备功率指不包括备用设备在内。
三台及以下,计算负荷等于设备功率总和;
三台以上时通过计算确定。
类型相同的用电设备,总容量等于功率总和。
类型不同的用电设备,总容量应按有功功率和无功功率分别相加计算。
单相负荷应均匀分配到三相上;
当单相负荷总容量小于计算范围内的三相负荷对称负载总容量的15%时,全部按三相对称负荷计算;
超过15%时,应转算为等效三相负荷。
只有相负荷时,等效负荷取最大相负荷3倍;
只有线间负荷时,单台时取线间负荷的√3倍;
多台时最大线间负荷√3倍加上次大线间负荷的√3倍。
相负荷及线负荷同时存在,先将线负荷换算,相负荷相加,选取最大相负荷3倍作为等效三相负荷。
当采用需要系数法计算负荷时,计算负荷总和需要乘同时系数。
需用系数确定计算负荷:
有功计算负荷:
Pjs=KxPs
无功计算负荷:
Qjs=Pjstanφ
视在计算负荷:
Sjs=√(Pjs2+Qjs2)
tanφ功率因数的正切值,见下表:
1.2.4.需用系数
需用系数是一个综合系数,它标志着用电设备组投入运行时,从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备功率之比。
Kd=Pm/Pe
式中Pm为用电设备组负荷曲线上最大有功负荷(kW)
Pe为用电设备组设备容量(kW)
需用系数和同时系数的关系:
同时系数隶属于需要系数,是为了考虑设备组之间的同时使用,用于计算干线负荷。
需要系数=(k1xk2)/(q1xq2)
q1:
设备输出容量与输入容量之间的效率
q2:
用电设备不一定满载工作,之间存在的复合系数
k1:
同时运行系数
k2:
用电设备有线路损耗,线路效率。
建议在负荷计算时考虑需用系数,在变压器选型时考虑同时系数。
需用系数设计手册表格:
1.2.5.功率因数
功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,增加了线路供电损失,因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关,如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。
功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。
所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
1.2.6.计算电流
1)380V\220V三相平衡负荷的计算电流:
Ijs=Pjs/√3UecosΦ≈Pjs/0.658cosΦ≈1.52Pjs/cosΦ其中Ue三相设备的额定电压
2)220V单相负荷的计算电流:
Ijsd=Pjs/UedcosΦ=Pjs/220VcosΦ≈4.55Pjs/cosΦ
3)电力变压器低压侧的额定电流:
Ijs=Set/√3Uet≈1.443Set其中Set为变压器额定容量,kVA;
Uet为额定电压
1.3.设备选型
1.3.1.变压器选型
1)变压器的台数、容量,应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。
2)市电负载与IT负载宜单独设置变压器,若共用同一台变压器,市电部分宜单独设置母线分段。
3)变压器容量存在区域差别:
济南地区变压器容量为1250kVA,青岛地区一般为2000kVA,其他地域部分可以达到2500kVA,需要提前确定变压器容量,以免影响系统架构设计。
4)数据中心通常变压器设置在室内或地下室,宜选用干式变压器,若与低压配电柜并列安装时,应选用箱型干式变压器,变压器长期工作负载率不宜大于85%,一般取70~85%,留有一定的备用容量。
5)变压器容量应满足大型电动机及其他冲击负荷的启动要求。
6)应考虑变压器的运输通道及对楼板的荷重的影响,同时给土建提出运输及荷载条件的要求。
1.3.2.低压配电柜选型
1)低压配电柜选型时,应满足电压、频率、电流要求,并应满足短路条件的动、热稳定性,应满足短路条件下的通断能力要求。
2)配电柜的布置,间距应满足规范要求,同时应考虑设备的操作、搬运、检修和试验的方便。
3)电容补偿器的容量可按照单台变压器容量的20~30%选择。
4)大中型数据中心宜采用抽屉柜或固定分隔柜,小型数据中心宜采用GBL系列动力配电柜。
1.3.2.1.配电柜图纸设计
注明配电柜尺寸、进出线方式、开关型号容量及附件、双电源切换具体型号、注明主汇流母排容量、防雷器容量、计算功率、功率因数、计算电流、互感器变比、仪表等参数。
1.3.2.2.精密配电柜设计注意问题
热插拔开关:
ABB断路器。
配件实现:
维纳尔母线系统;
smissline母线系统及泰昂套件。
是否监测支路。
触摸屏。
隔离变压器,支路数。
1.3.3.发电机选型
柴油发电机组的主用功率又称为连续功率或长行功率,在国内,普遍都是用主用功率来标识柴油发电机组的,而在国际上又是采用备用功率,又称为最大功率来标识柴油发电机组。
柴油发电机组主用功率即发电机组能够在24小时之内连续使用的最大功率我们称之为连续功率,而在某一时段内,标准是每12个小时之内有1个小时可在连续功率的基础上超载10%,此时的机组功率就是我们平时所说的最大功率,即备用功率。
如果机组长期一直都开在超载状态,这对机组是不利的,将会缩短机组的寿命和造成故障率增高。
1)视在功率的单位为KVA,我国习惯用于表达变压器及UPS的容量。
2)有功功率为视在功率的0.8倍,单位是KW,我国习惯用于发电设备和用电设备。
3)柴油发电机组的额定功率,是指12小时可连续运行的功率。
4)最大功率是额定功率的1.1倍,但12小时内仅容许使用1小时。
5)经济功率是额定功率的0.5~0.75倍,是柴油发电机组不受时间限制可长期运行的输出功率。
在该功率运行时,燃油最省、故障率最低。
1.3.4.UPS选型
电子信息设备应由不间断电源系统供电。
不间断电源系统应有自动和手动旁路装置。
确定不间断电源系统的基本容量时应留有余量,不间断电源系统的基本容量可按下式计算:
E≥1.2P(8.1.7-1)
式中
E--不间断电源系统的基本容量(不包含备份不间断电源系统设备)(KW/KVA)P—电子信息设备的计算负荷(KW/KVA)。
UPS系统预留容量有两个目的:
1)使UPS不超负荷工作,保证供电可靠性。
2)为了以后少量增加电子设备时,UPS容量仍然可以满足使用要求,按照公式E≥1.2P计算出的UPS容量,智能满足电子系统设备的基本需求,不包含冗余或容错系统中备份UPS的容量。
数据中心中的空调、水泵、冷水机组等动力设备及照明等其他用电设备应与电子信息设备用的UPS分开不同回路配电,以减少对电子信息设备的干扰。
1.3.4.1.APC模块化UPS
160kW:
模块化UPS主机框600mm+维修旁路柜400mm
250kW:
模块化UPS主机框600mm+功率模块柜250kW600mm+电池开关柜600mm+维修旁路柜400mm
500kW:
模块化UPS主机框600mm+功率模块柜250kW600mm+功率模块柜250kW600mm+电池开关柜600mm+维修旁路柜400mm
★模块化UPS配置外部电池组时,除设备包含电池开关柜外,需要单独设置电池汇流柜,以便后期维护和检修。
1.3.4.2.维修旁路柜
SymmetraPX160kWUPS维修旁路柜形式分为以下两种:
1)带输出配电热插拔模块的维修旁路柜
2)不带输出配电热插拔模块的维修旁路柜(常用)
1.3.5.ATS选型
PC级ATS采用一体式转换结构,励磁驱动,简单可靠,动作时间快,一般100-200MS。
触头为银合金,触头分离速度大,有专门设计的灭弧室。
体积小,只有CB级的1/2.具有耐短时电流。
CB级ATS是由两台断路器为基础,由控制器控制带有机械连锁的电动传动机构来实现2路电源的自动转换。
切换时间1-2s。
PC级无短路保护功能,CB级有短路保护功能。
ATS极数选择:
1)根据IEC465.1.5规定,正常供电电源与备用发电机之间若不处于同一接地网时,转换开关应用四极开关。
2)两种不同接地系统间电源转换开关应用四极开关。
3)TN-S、TN-C-S系统一般不需要设四极开关,但TN-S系统中如果三相严重不平衡或高次谐波含量较高时,是否采用四极开关,需要根据建筑物等级的重要性确定。
4)选用四极切换开关时,建议选用带零线重叠切换的双电源切换开关。
1.3.6.导体选择
低压配电导体选择应符合以下规定:
1、电缆、电线宜选用铜芯电缆或电线。
2、导体的绝缘类型应按照敷设方式及环境条件选择:
一般工程中,在室内正常条件下,可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆或聚氯乙烯绝缘电线,有条件可选用交联聚乙烯绝缘电力电缆和电线。
对于一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑,应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆或电线。
3、导体选择应按照敷设方式、环境条件确定到导体截面,导体载流量不应小于计算电流和按保护条件所确定的电流。
4、线路电压损失不应超过允许值,交流电路的电压损失允许值按3%,直流电路的电压损失允许值按1%。
直流线路的电压降
ΔU=2IRL(V)
单相交流线路的电压降
ΔU=2IL(Rcosφ+Xsinφ)(V)
三相交流线路的电压降
ΔU=√3IL(Rcosφ+Xsinφ)(V)
式中:
I——电线电缆导体中的电流,A;
R——电线电缆导体的有效电阻,Ω/m;
X——电线电缆导体的电抗,Ω/m;
L——电线电缆的长度,m;
φ——电线电缆末端电压与电流之间的相位角。
5、保护导体的最小截面
相导体截面S≤16mm²
,相应保护导体的最小截面为S;
相导体截面16<S≤35mm²
,相应保护导体的最小截面为16mm²
;
相导体截面S>35mm²
,相应保护导体的最小截面为S/2;
1.3.7.PDU选型
10A输出插座:
1、GB2099.3-199710A万用插座
2、GB100210A国标三扁插座
3、IEC320C1310A标准插座
16A输出插座:
1、GB100216A国标三扁插座
2、IEC320C1916A输出插座
3、DIN4944016A德标插座
4、DIN4944116A法标插座
15A、20A输出插座制式:
IEC6090615A美标插座
IEC6090620A美标插座
13A输出插座制式:
BS1363英标插座制式
说明:
以上各种插座制式均为各个国家主流常用插座。
1.4.图纸绘制
图纸绘制采用天正电气进行辅助设计,便于绘制、统计。
1.4.1.系统图纸绘制
系统图纸绘制包含:
图纸目录、电气设计说明、符号及标注、主要设备表、竖向配电系统图、系统框图、系统单线图、配电系统图纸(含配电柜、配电箱系统图纸)、防雷接地系统图。
各阶段电气图纸设计成果要求详见《技术管理程序文件》中的具体要求。
配电系统图纸中应注明配电柜或箱编号、导线规格、负荷名称、计算功率、功率因数、计算电流;
注明各开关型号、规格、容量、整定值、辅助元器件型号规格;
配出回路应注明导线编号、导线规格、负荷名称,对于单相负荷应注明相别。
★系统图纸中需要标注强切和需要监控的电源点。
1.4.2.平面图纸绘制
平面图纸绘制包含:
设备尺寸定位图、桥架平面布置图、照明平面布置图、应急照明平面布置图、插座平面布置图、接地平面布置图、风机空调供电平面布置图。
尺寸定位图纸建议采用连续标注,以便对设备进行定位。
桥架平面布置图标注桥架型号、标高等参数。
照明平面布置图标注回路编号、导线规格。
应急照明平面布置图标注回路编号、导线规格、应急灯具设置。
插座平面布置图注明回路编号。
接地平面布置图注明接地干线型号、网格间距、导线规格。
1.5.清单核算
电气清单包含但不限于设备、线缆、照明、插座连接器、线槽线管、防雷接地等内容。
设备清单中应注明设备容量、型号规格、数量,其中UPS、电池、电池架\柜、电池组内组外连线给出设计数量供参考,注意kVA和kW区别。
线缆清单部分需要制作清册表(照明、插座线缆除外),以线缆起点、终点、根数、单程长度、合计、电缆型号等内容进行电缆清册。
照明清单中需要注明灯具详细参数,含应急电源灯具单独核算数量。
接地清单中主接地干线的线缆根据1.3.6导体选择进行选型,端子箱需要区分用途单独列项。
1.6.方案编写
电气方案编写包含但不限于设计原则、设计范围、系统概述、容量计算、负荷等级分类、供电系统设计概述、UPS电源系统、市电配电系统、末端供电系统、照明系统、防雷接地系统。
2.暖通
2.1.空调负荷计算
冷负荷的构成包括:
①机房内设备的散热②建筑维护结构的传热③通过外窗进入的太阳辐射热④人体散热⑤照明装置散热⑥新风负荷这六部分组成。
1、机柜设备散热
Q1=N*q*ζ
N——机柜数量,台
q——单机柜散热量,kW
ζ——同时使用系数,与电气专业统一,0.8~1.0。
2、建筑维护结构的传热和通过外窗进入的太阳辐射热
Q2+Q3=A*α
A——机房面积,㎡
α——单位面积负荷,W/㎡,该机房墙体均为保温墙体,且为内墙,故该项较小,取50W/㎡。
3、人体散热
Q4=N*β
N——机房人员数量,由于本机房为无人值守机房,基本无长时间停留的人员,该项可忽略不计。
β——单位人员负荷,200W/人。
4、照明装置散热
Q5=A*ε
ε——单位面积照明功率,根据机房照度,约15-20W/㎡。
5、新风负荷
Q6=L*η
L——新风量,m³
/h。
η——单位新风负荷,约12W/m³
6、其他电气设备散热量计算
(1)UPS散热量根据设备样本查询得出,或者按照以下公式计算得出:
Qups=W*φ*η
W——UPS容量,kVA
φ——UPS的功率因数
η——UPS的耗损率
(2)变压器散热量计算
Qbyq=(1-η1)*η2*φ*W
η1——变压器效率,一般取0.98
η2——变压器负荷率,一般取0.8
φ——变压器功率因数,一般取0.9
W——设备容量,kVA
(3)配电柜散热量
Qdg=N*200W/个
N——配电柜数量
2.2.新风风量及负荷详细计算
1、新风风量:
由于机房基本无人值守,新风主要考虑维持机房正压(和走廊的正压5Pa,和室外的正压10Pa),且主机房基本为密闭空间,按照1.0次/小时的换气次数计算基本能够满足需求。
2、新风负荷
以北京地区为例,室外状态参数为:
夏季:
空调室外计算干球温度:
33.5℃
空调室外计算湿球温度:
26.4℃
通风室外计算温度:
29.7℃
室外平均风速:
2.1m/s
大气压力:
100.02kPa
冬季:
-9.9℃
采暖室外计算温度:
-7.6℃
室外空气相对湿度:
44%
-3.6℃
2.6m/s
102.17kPa
查表得:
夏季新风焓值为82.4kj/(kg干空气),将新风处理至室内状态点干球温度23℃,相对湿度50%的焓值为45.5kj/(kg干空气)。
新风负荷=L*ρ*(i1-i2)/3600。
ρ——空气密度,1.2kg/m³
。
i1——新风焓值
i2——处理后焓值
Qxf=L*1.2*(82.4-45.5)/3600=0.0123*L
以上计算得出,新风负荷约为12W/m³
冬季时低温新风可作为制冷的有利因素,但为防止过低的室外新风送至室内产生凝露的现象,需对新风进行预热,将新风预热到机房回风的露点(回风29℃,相对湿度30%,露点为9.6℃),此时新风机组所需的预热量:
Qyr=L*1.2*1.01*(9.6-(-9.9))/3600,即6.6W/m³
假设新风量为6400m³
/h,夏季新风冷负荷为76.8kW,冬季预热量为42.24kW。
2.3.冷水机组的选型
根据以上计算方式,详细负荷列表见“附件一:
空调负荷计算书”。
选择冷水机组时,要考虑的因素:
1、要有备用
A、B级数据中心冷水机组选型时需要有备机,通常N+1可以满足要求。
2、提高机组运行的效率
由于大多数冷水机组在50%~80%负载率时的运行效率较高,在用户资金许可且投标报价允许的前提下,单机制冷量可考虑10%~20%的富余量。
3、初期负荷和机组运行范围相匹配
由于冷水机组的运行负载范围一般在15~100%之间,所以初期机房负荷应在15%以上(水冷离心冷水机组为20%以上),以保证冷水机组正常运行。
机房有分期建设需求时,在机组选型时,要确认初期负荷大于单台冷水机组的最小运行负载要求。
4、与UPS选型相匹配
如果电气专业在UPS选型时预留了扩容的余量,则冷水机组选型也应相应的有扩容的余量。
2.4.加湿负荷的计算
由于主机房一般为干工况运行,室内的散湿量可以忽略不计,因此只计算冬季新风的加湿量。
以北京地区为例,查焓湿图得:
冬季室外新风的含湿量为0.7g/kg·
干空气,室内状态点的含湿量为8.8g/kg·
干空气。
故加湿量=L*1.2*(dn-dw)/1000,即9.72g/h.(m³
/h)。
假设新风量为1000m³
/h,则所需的加湿量为1000*9.72/1000=9.72kg/h。
2.5.排风、排气量计算
1、主机房气体灭火排气
气体灭火排气按5次/小时换气次数计算。
各区排气计算详见计算书,排气风机风量按照最大一个排气区域的排气量选择。
2、走廊排烟
内走道按每平米60m³
/h的排烟量计算,负担两个及以上防烟分区时,按照最大一个防烟分区每平米120m³
/h计算。
分别在主楼各层内走廊设置排烟系统。
3、电池室通风排气
1)平时通风
平时通风按5次/小时换气次数计算,事故通风按12次/小时的换气次数。
2)气体灭火排气
风机选型时,考虑5%~10%的漏风量附加系数。
2.6.空调水系统相关计算
2.6.1.蓄冷罐有效蓄水量计算
主机房区域要考虑市电停电,柴油发电器未启动时的系统蓄水,一般按照15min蓄水量计算,主机房区
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