IDS模块化机房实施方案.docx

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IDS模块化机房实施方案

IDS模块化机房实施方案

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IDS800数据中心机房

技术建议书

2016年3月31日

目录

一、产品概述

1.1产品简介

华为IDS800小型数据中心是新一代数据中心基础设施解决方案，集配电系统、UPS系统、制冷系统、监控系统、机柜系统、布线系统、防雷系统于一体。

IDS800高度集成配电、UPS、机架空调、监控等在一个基础设施一体化柜内，灵活扩展IT机柜数量。

单个模块最多支持8个机柜，IT机柜支持1~6个，IT负载支持15KW及其以下，单柜最大功率支持5KW/R。

模块配置250mm单排通道，支持冷/热通道可选。

1.2应用场景

Ø垂直行业的分支机构机房

Ø中小型企业

Ø机房扩容

Ø临时机房

IDS800在整个机房网络中所处的位置：

1.3产品特点

1、低SUE，节省安装空间,降低空间占地

ATSE、配电、指示灯、UPS、空调及监控集成在一个柜子，至少节省一个柜位安装空间

IDS800基础设施一体化柜中可同时安装2台机架式空调

2、安全可靠

1）轻载除湿

Ø空调可根据机房温、湿度，自动进行轻载除湿和制冷的逻辑切换

Ø可实现最低10%IT负载条件下运行，达到业内最低

2）应急散热

Ø制冷故障，应急风扇启动，延缓通道内温升速度，为数据备份预留时间

Ø应急风扇UPS供电，保证应急时可靠启动

3、快速部署

Ø配电、UPS、空调、监控、通道工厂预装

Ø线缆工厂预制

Ø冷媒预充注，内外机接口处螺纹连接，免焊接

Ø支持地面安装，无需架空地板

Ø免咨询设计，免工程装修，现场只需并柜，线缆端接

4、按需配置

Ø依据IT负载大小，提供两种大小不同的IT功率段方案，按需部署，实现成本最优，方案最优

Ø机柜数量灵活可选，可提供2柜、3柜、4柜、5柜、6柜、7柜及8柜解决方案，依据负载安装空间实现按需部署，优化成本

Ø电源输入支持单/双路，UPS支持n/n+1/2n,空调支持n+1,可靠等级按需掌控

5、高效节能

Ø一体化机柜+冷/热通道设计，有效隔离冷热气流，从而提高制冷效率

Ø机架式空调，近端制冷，节能高效

Ø直流变频压缩机，EC风机，相对于定频空调至少节能15%

Ø湿膜加湿，相对电极加湿，节能至少90%

6、智能管理

ØIDS800采用华为即插即用的监控模块ECC800，机架安装，支持两路电源输入，保证供电可靠性

ØECC800监控模块可实时采集系统电量，也可检测温湿度、水浸、门磁、烟感、空调，确保IT设备运行在一个可靠的环境

Ø本地大屏LCD人机界面，无线通讯，实时显示系统各项运行参数

Ø短信告警，确保告警信息第一时间传递给运维人员，以便及时了解告警信息

二、系统架构

2.1IDS800小型数据中心简介

IDS800模块化数据中心解决方案主要定位为风冷场景的小型数据中心解决方案，IT机柜1～6个，机房面积在30m2以内，主要应用于政府垂直行业城市数据中心和区县级机房，金融行业小型二级分行和大型网点以及中小企业自用机房等数据中心场景。

2.1.1IDS800支撑能力

IDS800按照客户实际情况确定IT机柜、网络柜、电池柜的数量，IDS800单模块最多支持8个机柜入列;其中IT机柜1-6个，网络柜0~1个，电池柜0~2个;单模块支持最大IT功率15KW,单柜功率密度最大5KW;UPS可选10KVA或20KVA;其中，DC基础设施一体柜集成指示灯模块、配电模块、UPS模块、监控模块、制冷模块于一个机柜内。

IDS800为避免维护线缆对服务器的影响，推荐客户配置网络柜。

网络柜配置5kWPDU。

综合布线柜支持最大288根网线或288根光纤，为保证线缆的维护，推荐客户最大配置240根网线或光纤。

综合布线柜内也可以安装网络设备或服务器。

2.1.2IDS800供配电系统设计说明

IDS800采用额定电压380~415V/50HZ三相供电；可选ATSE模块，支持双路电源输入；配电模块集成UPS配电、空调配电、IT配电、监控配电及防雷配电；

IDS800采用机架式UPS,可选择3U高20KVA或2U高10KVA，均具备19英寸安装接口。

其中10KVAUPS支持N/N+1/2N（N=1）三种配置，不支持共用电池组；20KVAUPS支持N/N+1/2N（N=1）三种配置，支持共用电池组。

IDS800备电方式灵活多样，支持电池柜入列、电池柜外置、电池架备电及电池包备电。

电池柜入列时，电池柜与IT机柜尺寸一致，外观统一。

电池柜不入列或者电池架备电不受安装位置限制。

备电时间支持15min~4H。

2.2IDS800机柜及冷通道封闭系统

IDS800采用模块化机房部署方式：

一个模块包括配电模块、服务器机柜、精密空调模块、密封通道等配置，如图所示。

机柜系统尺寸统一，接口满足IEC60297-1标准，采用前后风道，密封冷通道宽度为250mm。

机柜：

机柜前后门通风率70%。

机柜的垂直安装立柱上标示有每“U”的准确位置。

机柜的前门、后门及侧板均可锁定，用提供的专用钥匙打开。

机柜底部设有防鼠过线底板。

机柜系统依据使用门的形式分为通透式机柜和半密封机柜。

其中通透式机柜主要应用于双排布局和不密封通道的场景。

采用玻璃门的半密封机柜应用于单排密封通道布局。

本期项目由于是双排布局，所以采用通透式机柜。

Ø使用环境条件

环境温度：

5℃～+40℃

贮存温度：

－25℃～+55℃

相对湿度：

≤85%（25℃±5℃）

IP等级：

IP20

Ø外观

模块化数据中心配置的机柜尺寸统一，机柜符合19英寸标准，采用前后风道。

机柜外观如图所示。

机柜涂覆层表面光洁、色泽均匀、无流挂、无露底；金属件无毛刺、无锈蚀；各部件均无锋利棱角，避免对人体造成伤害。

机柜门板、侧板平整，无扭曲、无变形，也不明显抖动；门板开孔均匀。

机柜标志应齐全、清晰、色泽均匀、耐久可靠。

机柜正面和背面上方应设有用以标注序号的标签或位置（可带有logo），列头、列尾机柜朝外的侧板上应设有用以标注列号的位置。

机柜及其附件、涂覆层、标志、饰物等均采用难燃或不然材料。

机柜颜色：

黑色，亚光，机房灯光下无晕眩感。

托盘颜色为浅灰色（具体按建设方要求）。

Ø特性

机柜满足如下特性：

1．前后门通风率不低于70%。

2．机柜内后部可安装两条竖装PDU（powerdistributionframe）。

3．机柜的垂直安装上标示有每个“U”的位置。

4．机柜的前门、后门及侧板均可锁住，并只能用专用钥匙才能打开。

5．机柜静载不小于1200kg。

项目

技术指标

尺寸规格（高×宽×深）

2000mm×600mm×1100mm

安装空间

符合IEC60297-1标准，单机柜有42U可用空间，方孔条可前后调节，机柜后侧设置两条竖装PDU安装位置

风道

前后风道，满配可安装42条1U假面板

结构组成

前门单开门，后门双开门，有侧板。

前后门通风率70%，门体开启角度110°。

表面要求

机柜外表面喷涂户内粉，满足A类环境的使用要求。

喷涂颜色黑色。

材质

高强度A级优质碳素冷轧钢板

IP等级

IP20

接地和防静电

预留接地螺钉和防静电手腕插座

环保要求

满足RoHS

2.3IDS800供配电模块

2.3.1智能配电模块

配电模块由机架式ATS单元、机架式供配电输入输出单元和指示灯模块组成。

参数

配电模块

ATS配电模块

指示灯模块

系统参数

单路输入，7.5kW≤IT负载≤15kW/R6模块，支持UPS2N架构，最大配置2台20kVA容量UPS（三进三出），最大配置3台空调（其中仅1台带加热加湿）；UPS需要N/N+1架构可通过并联UPS输出实现。

内置电表，电源指示灯以及输入输出端子排，仅在双路输入时配合配电模块选用

三相电指示灯，配合配电模块使用

尺寸（高×宽×深）

263mm×442mm×550mm

308mm×442mm×550mm

43.6mm×442mm×220mm

总输入

100A功率端子

125A/4PATS

-

UPS输入

D63A/3PMCB

-

-

UPS输出

C63A/3PMCB

-

-

UPS旁路

C63A/3PMCB

-

-

空调配电

3×C40A/1PMCB

-

-

IT配电

14×C40A/1PMCB

-

-

10英寸LCD彩色触摸屏，全图形化显示与操作，同时支持11国语言。

●显示主回路、各分路开关及防雷开关状态，显示主回路及分回路电流信息

主回路核心参数显示

●相电压、相电流、负载百分比、频率、功率因数

●总有功功率、总视在功率、总电能

●零地电压、N线电流

分回路核心参数显示

●相电压、相电流、负载百分比、频率

●有功功率、视在功率、电能

主回路风险告警信息

●提示告警：

●电压谐波畸变率高、电流谐波畸变率高

●电流低阈值越限、三相电流不平衡

●重要告警：

●主路频率异常、电流高阈值越限、主路防雷器状态、电流互感器接线反

●缺相、过压、欠压、主路掉电、主路输入开关脱扣

分回路风险告警信息

⏹提示告警：

⏹电流低阈值越限、输出支路异常

⏹重要告警：

⏹电流高阈值越限、输出支路大电流冲击、检测板故障

2.3.2不间断供电子系统

机房内IT设备采用UPS系统供电方式，UPS采用模块化UPS，提高机房供电可靠性。

IT设备供电：

ØIT设备供电架构为单路供电，机柜内配置独立单路PDU；

ØUSP系统为IT设备提供可靠的系统电源，提供UPS系统维护旁路，确保了负载可在线维护；

Ø规划机房IT设备总功耗：

P1=4rack*3kw/rack=12（kW）；

本次方案根据用户需求，采用20kVA机架式UPS一台。

华为UPS2000G规格参数

容量

20kVA/18kW

型号

UPS2000-G-20KRTL

输入

输入输出制式

单相输入单相输出/三相输入单相输出/三相输入三相输出

额定输入电压

220/230/240Vac

输入电压范围

L-N:

80-280Vac

输入频率范围

40-70Hz

输入功率因数

0.99

电池电压

±（192-240Vdc）

输出

输出电压

220/230/240Vac±1%

输出频率

同步状态，跟踪旁路输入（正常模式），50/60±0.1Hz（电池模式）

输出波形

正弦波，THDv＜2%

输出形式

OT接线端子排

系统效率

高达95%

过载能力

125%负载5min后转旁路；150%负载1min后转旁路

环境

工作温度

0℃-40℃

储存温度

-40℃-70℃

相对湿度

0%-95%（无冷凝）

工作海拔高度

1000m

噪音

＜58dB

其他

高×宽×深（mm）

130×430×685

重量

32kg

通讯功能

RS485、USB、SNMP、干接点等

认证

CB、CE、泰尔认证、CQC节能认证、ECA认证

针对办公室、营业厅、接入设备、小型服务器等小型供电场景，华为推出了1-20kVA小容量UPS供电解决方案。

该系列产品兼容机架式塔式安装，可适应客户不同安装需求，80-280V超宽输入电压，电网适应能力强，效率高达95%，2012年荣获全球首批“能源之星”，2013年荣获英国政府“ECA”节能认证，节能实力广受认可，为客户提供绿色供电。

一、可靠

1、5kA防雷设计，有效降低雷击失效率

Ø70%以上的雷击事故是从电源线侵入的

Ø从雷电灾害损失事例类型来看，90%以上涉及电脑网络及通讯系统，而且基本上都有UPS电源

ØUPS2000-G系列5kA防雷设计，高出业界2kA的水平

Ø输入端口差模、共模6kV防浪涌设计，高出业界4kV的水平

2、高电网适应性及负载适应性，确保供电质量

Ø输入电压范围：

80V-280V

Ø输入频率范围：

40Hz-70Hz，具有良好的油机适应性

Ø减少切换电池次数，避免故障高发区

Ø减少电池充放电次数，延长电池寿命

Ø输出过载：

125%负载5min

Ø输出过载：

150%负载1min

Ø减少输出转旁路次数，运行可靠，保障客户设备供电质量

3、提前预警，变事后维护为事先保养，消除潜在断电风险

Ø

母线电容电解液的干涸，容量下降

Ø风扇转轴润滑油干涸、进入灰尘等，使转速下降

Ø电池失效表现为备电时间减少

4、效率高达95%，获全球首批能源之星认证

Ø系统效率:

6kVA:

94%;10kVA:

94.5%;15kVA/20kVA:

95%

ØECO模式效率可达98%以上

Ø10kW的负载，50%负载率，相较传统UPS，UPS2000-G年节约电量4634kW·h

5、智能电池管理有效提升电池寿命50%

Ø电池节数可调，当有电池故障时，取出故障电池后，剩余电池可继续为系统备电，同时也便于电池利旧

Ø根据负载状况及放电时间，自动调整放电终止电压

Ø自动均浮充转换，有效延长电池寿命，温度补偿功能，防止电池过充电或欠充电

Ø检测电池充电状态，及时告警，防止热失控发生

Ø电网条件较好的地区可使能电池休眠，延长电池寿命

6、多种安装方式及输入方式，满足不同场景需求

Ø机架式、塔式兼容

Ø支持多种输入制式

7、6k以上多达4台并机及分级下电功能，灵活配置

Ø自适应并机，易于构成N+X配置

Ø环状并机线，消除单根并机线故障引发的影响

Ø一卡监控整个并机系统

二、高效

在线模式下，6k效率可达94%，10k效率可达94.5%,15k/20k效率可达95%，获得全球首批能源之星认证

通过欧盟ROSH&Reach环保认证

输入功率因数高达0.99以上，节约配电投资

在市电较好地区可使能ECO功能，进一步提高效率，节约能源

三、易用

自适应并机功能，支持四台并机

6k/10k支持16~20节电池灵活配置

15k/20k支持32-40节电池可调，更易维护兼容机架/塔式安装

标配LCD，支持多种语言，且可随安装方式不同而旋转，界面友好

可以对负载进行分级下电保护，给客户重要负载提高更长时间和更可靠的保护

四、智能

电池节数可调，6K/10K机型支持20-16节电池，15/20KVA支持32-40节电池可调，当有电池故障时，取出故障电池后，剩余电池可继续为系统备电

电池智能充放电管理及智能休眠，自动均浮充转换，温度补偿，电网条件较好的地区可使能电池休眠，延长电池寿命，检测电池充电状态，及时告警，防止热失控发生；

支持多种监控选配卡，SNMP卡和ModBus卡实现监控组网需求，干接点卡通过I/O信号对UPS的状态进行监控；

UPS可满足不同应用场景的电源系统，主要应用于通信机房、网络间、营业厅、实验室、仪器室、控制室、办公环境、计费中心、精密控制室、过程控制中心等场所。

2.3.3蓄电池子系统（蓄电池，无线电池监控仪）

1、蓄电池选型

本项目UPS蓄电池系统设计选用山东圣阳电源股份有限公司生产的10年寿命SP系列阀控免维护密封铅酸蓄电池。

一、蓄电池配置方案

电池的放电效率（η电池）与放电时间不是简单的比例关系，实测结果如下表。

由下表可以看出，在20小时放电倍率下，可以释放出100%的能量，而在1小时放电倍率下，只能释放出57.2%的能量。

铅酸免维护蓄电池不同时率下放电效率η电池（t）数据表

放电时间t

放电效率（%）

放电电流

放电时间

放电效率（%）

20h

100

0.05C

20min

43.3

15h

96.2

0.064C

10min

38.6

10h

91.4

0.0914C

9min

37.2

8h

89.5

0.125C

8min

36.0

6h

84

0.14C

7min

34.5

4h

78.7

0.197C

6min

32.8

2h

70.5

0.342C

5min

31.2

1h

57.2

0.572C

4min

29.3

50min

54.1

3min

25.9

40min

51.6

2min

20.7

30min

47.8

0.956C

1min

12.1

恒电流计算公式：

AH=（P×T）/（U×η×η电池（T））

P－负载功率；

T－放电时间；

U－电池组电压；

η－电池逆变效率；

η电池（T）－放电效率；

根据用户需求，后备时间为60分钟，华为UPS2000-G系列UPS的参数值如下：

UPS负载功率P=12KW

放电时间T=1小时

电池组电压U=432

电池逆变效率η=0.96

放电效率η电池（T）=57.2%

因此，AH=（P×T）/（U×η×η电池（T））=（12000×1）/（432×0.96×57.2%）=50.6AH，50.6/50≈1，432V/12V=36，因此，本项目，12KW负载需要配1组36节12V50AH的圣阳SP12-50蓄电池。

开放式电池组架根据机房现场尺寸进行制作，以满足机房现场安装要求。

2、无线电池监控仪

一、蓄电池故障是引发机房火灾的主要原因

据统计，机房60%的故障由蓄电池引起，2005年5月，某省网通分公司一接入网机房因蓄电池故障发生火灾事故。

图某省网通分公司机房蓄电池火灾图

2007年9月26日，山西吕梁煤管局机房蓄电池故障起火。

图山西吕梁煤管局机房蓄电池火灾图

某商业银行总行由于蓄电池故障造成火灾，经济损失上亿元。

图某商业银行总行机房蓄电池火灾图

机房中的蓄电池引起的火灾，其主要原因是正常维护、巡检不到位，未能严格按规程要求落实检查、检测，致使不能及时发现并排除蓄电池故障和安全隐患电池故障引起高温，长时间的持续高温引燃蓄电池ABS塑料外壳，导致火灾发生。

二、华为无线电池监控仪

华为无线电池监控仪主要由CIM（CIM01C02）和BIM（BIM01C3/BIM02C1）组成。

CIM（CommunicationInterfaceModule，通信接口模块）是一款电池智能管理模块，负责收集下层BIM群组上传的无线通讯数据，收集电池组运行数据，计算单体电池、电池组的SOC（StateOfCharge，充电状态）和SOH（StateOfHealth，健康状况），对电池健康状态进行评估，支持对电池的脱扣管理，并通过RS485/PoE接口上传数据至上层管理单元。

BIM（BatteryInterfaceModule，电池接口模块）是一款电池检测模块，负责检测电池的电压、内阻、壳体温度和极柱温度。

CIM和BIM组网图

华为基于物联网的第三代无线电池巡检方案，部署简单，基于ZigBee传输，抗干扰强

；采用先进的无线连接技术，免去了大量的线缆连接，消除安全隐患，组网灵活，1天之内即可部署完成；系统监控精度高，2V电池内阻精度0.005mΩ,误差仅为1%；环境适应能力强，在0-70℃环境下，温度误差仅为0.2℃；系统功能强大，不仅支持单体温度检测，同时可以监测电池内阻、电压等关键参数，同时一个BOX可支持300节电池单体，对蓄电池进行精确配组，防止浪费。

华为基于无线传输的iBattery监控系统，部署简单

Ø无需布线

业界解决方案采用有线传输方式，需要部署大量线缆、线槽等。

安装过程复杂，费时费力，且可靠性差；华为基于无线传输的iBattery监控系统，组网简单

Ø无需部署机柜

业界解决方案所用采集器、处理器需要部署机柜安装，每个房间需部署一个，成本很高

Ø节约大量工时

与传统解决方案交付过程对比分析，可节约2/3的人力成本

Ø支持报表输出，资产信息一目了然

Ø华为iBattery低功耗，防止电池EOD后过度伤害

●采集模块iBAT高度集成化，体积小，无需外部供电，实现“零”功耗。

●iBAT安装于每节电池上，从电池两端取电；

●毫安级工作电流，市电断电后，电池放至EOD电压，此时继续放电对电池损害大，业界同类产品电流可达35mA，华为iBAT放电电流仅为150uA，对电池基本无伤害

2.4制冷系统

风冷机架式空调室内外观如下图所示，性能参数如下表所示。

风冷机架式空调室内机参数

项目

参数值

备注

制冷类型

风冷直膨式

-

电压范围

198V～264VAC/1Ph/50Hz

-

电源制式

220V～240VAC

电压频率范围

47Hz～53Hz

-

制冷剂

R410A

-

额定制冷量

11kW

回风37.8℃，25%RH，室外35℃

风量

2600m³/h

-

室内机尺寸（高×宽×深）

442mm×442mm×800mm

-

安装方式

机架式安装

安装在DC基础设施一体柜或IT机柜

排水方式

兼容上、下排水，支持强排水

-

走管方式

兼容上/下走管

-

过滤网等级

G3

-

加湿

1kg/h

选配

除湿

具有低载除湿功能

-

加热

3kW

选配

工作温度（室内）

0℃～40℃

-

工作温度（室外）

-20℃～+45℃

标配

存储温度

-40℃～+70℃

带冷媒时-40℃～+55℃

存储湿度

5%RH～95%RH

-

海拔高度

0m～4000m

超过1000m需要降额使用

认证

CE、CCC、ROHS认证和REACH指令

-

2.5动环监控系统

2.5.1系统架构

数据中心机房支撑着数据中心系统的正常运营，任何一个由于环境条件变化、设备故障和人为失误造成的意外给系统带来的不稳定性甚至中断，都会造成巨大的损失。

为了减少这种损失，保证数据中心的安全运行，必须有一套先进可靠的集中监控系统。

该系统必须能够随时随地观察到机房内IT设备及其周边环境的情况，必须能及时地发出预防性报警，通知有关人员，采取措施，防止事故发生。

本数据中心机房项目建议配置模块化机房兼容的机房智能管理系统。

是面向机房基础设施管理的新一代智能管理系统，可实现对数据机房基础设施层的动力、环境、视频、门禁等设备的实时数据、设备状态、告警等的管理。

支持各种机房视图和报表展现，用户可方便查看机房设备实时状态。

提供标准的平台，可灵活配置、柔性扩容、分层级管理，适应模块化和集装箱数据机房等多种应用场景。

通过柔性拓展的物理架构和模块化设计的思路，管理平台既能对单个数据中心基础设施进行管理，也能对多个分地域的数据中心基础设施进行集中统一管理。

管理平台与网元的组网方式如图所示。

智能微模块提供WiFi与ZigBee无线组网功能。

支持手机移动APP接入无线接入场景，部分南向部件（天窗执行器、照明执行器、多功能传感器、门禁执行器）同时支持ZigBee无线组网。

NetEco具有良好的可视化界面，根据实际需求可提供全面的管理功能。

主要可以监控以下范围的设备：

动力设备：

精密空调、不间断电源（UPS）、高压直流电源（HVDC）