模块化机房设计方案.docx
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模块化机房设计方案.docx
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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》
&《计算机机房用活动地板技术条件》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》
&《火灾自动报警系统施工及验收规范》〔GB50166—92;
&《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》〔GB50303-2002;
&《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》
&《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
&《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》
&《智能建筑设计标准》GB/T50314—2000;
&《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XX国公共安全行业标准〔GA/T70-94〔GA/T74-94;
&中华人民XX国通信行业标准通信用不间断电源——UPS;
&UptimeTierClassification;
&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>
2
35KW行级空调
2
80KVA〔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>
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>
2
35KW行级空调
4
120KVA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,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W×D×H=600mm×1200mm×2000mm,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。
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8~12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600mm×600mm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,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:
600×600mm。
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
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1.0×107~1.0×1010Ω·cm。
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≤1MΩ。
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
±0.5Hz
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
<2V
应满足设备使用要求
允许断电持续时间
0~4ms
0~10ms
/
UPS输入端THDI含量
<15%,
3~39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
冗余
UPS
2N或M
冗余
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
UPS
N+X冗余〔X=1~N
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
2.4.3.1UPS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,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=62.5KW
选用12V100AH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,12V100AH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*1000W/〔240cell×219W=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120%~150%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。
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cosφ=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。
2.4.3.4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GB50174-2008《电子信息机房设计规范》规定:
机房内在离地面0.75m处,照度不应低于500Lx。
<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20Lx。
<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2×40W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≥500Lux,
<2>其他区域设计照度≥300Lux。
<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≥20Lux。
<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接地的形式和种类
为了保证机房内的各种设备的安全,要求机房设置三类接地子系统,即:
交流工作接地系统、保护接地系统和功能接地系统,防雷接地。
交流工作接地:
是指配电系统交流工作接地,TN-S系统中供电变压器和UPS输出隔离变压器的中性线接地。
该接地系统的功能是钳制中性点电位,抑制零点漂移。
其中,供电变压器的中性线接地在变压器安装时已经完成,UPS输出中性线的接地〔重复接地由机房施工单位完成,接地点应为大厦总等电位端子。
安全保护接地:
机房内金属结构件的等电位接地、静电泄漏接地、防雷接地以及PE保护接地。
保护接地系统沿用干线电缆中的PE线。
利用大地建立统一的参考电位或起屏蔽作用,以使电路工作稳定、质量良好,特别是保证设备和工作人员的安全。
直流工作接地〔也称逻辑接地、信号接地:
计算机以及一切微电了设备,大部分采用CMOS集成电路,工作于较低的直流电压下,为使同一系统的计算机、微电子设
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