数据中心建设整体方案.docx
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数据中心建设整体方案
数据中心建设整体方案
二XX四年六月
第一章概述
1.1项目概述
为适应XX集团各项事业快速发展的需求，现对XX中心数据机房进行统筹规划。
本工程在XX中心七楼核心机房内部建设1个新的机房。
作为XX集团的核心数据机房、综合软件控制平台，为信息系统运行提供必要的软件环境和信息支持。
数据机房建设包含机房装饰系统、供配电系统、空调及新风系统、机房消防系统、防雷接地系统、综合布线及KVM系统、动力环境监控系统。
数据机房是整个集团数据与资讯系统的存储存放地，对温度、湿度、空气洁净度等环境参数以及供电质量、防雷接地、环境监控等都有严格的要求，必须严格按照国家有关电子计算机场地通用要求和电子计算机机房的要求进行设计和建设，建设一整套完善的机房环境，包括电力供应、温湿度环境、通信线路以及照明、消防等，为XX集团系统提供一个安全、可靠的数据集中和信息交换平台，进一步提高办公效率，提升XX集团整体形象。
1.2设计依据
本项目系统实施所涉及的技术标准和规范，产品标准和规范，工程标准和规范，验收标准和规范等必须符合国际、国家和省有关条例及规范：
●《电子计算机房设计规范》GB50174-2008
●《电子计算机场地通用规范》GB_T2887-2011
●《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006
●《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2010
●《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
●《建筑设计防火规范》GB50016-2006
●《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013
●《大楼通信综合布线系统》YD/T926.1-2009
●《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB50312-2007
●《视频安防监控系统技术要求》（GB-T367-2001）
●《安全防范工程技术规范》GB50348—2004
●《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168—2006
●《计算机场地通用规范》GB2887-2011
●《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003
●《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002
●《低压配电设计规范》GB50054-2011
●《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
1.3设计原则
数据机房是计算机系统设备数据运营的基础设施，必须满足当前各项需求应用，又要面向未来快速增长的发展需求，设计时应遵循以下原则：
安全可靠性：
为保证各项业务应用，对数据机房布局、设备选型、日常维护等各个方面进行设计和建设。
关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术，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等技术措施提高数据机房的安全可靠性。
灵活扩展性：
数据机房必须具有良好的灵活性与可扩展性，能够根据今后业务不断深入发展的需要，扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。
具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。
标准性：
在数据机房系统结构设计，基于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，电力电气保障标准以及计算机局域网、广域网标准，坚持统一规范的原则，从而为未来的业务发展，设备增容奠定基础。
先进性：
采用先进成熟的技术和设备，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要。
可管理性：
数据机房建设工程具有一定复杂性，随着业务的不断发展，管理的任务必定会日益繁重。
所以在数据机房的设计中，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，可管理的功能，同时采用先进的管理监控系统设备及软件，实现先进的集中管理监控，实时监控、监测整个电脑机房的运行状况，实时灯光、语音报警，实时事件记录，这样可以迅速确定故障，提高的运行性能、可靠性，简化机房管理人员的维护工作，从而为其数据机房安全、可靠的运行提供最有力的保障。
1.4数据机房各功能组成
数据机房建设布局的基本要求是：
Ø合理设置机柜。
Ø需考虑提供适当的维修空间，人员及货物运输的信道。
Ø严密的人员进出保安措施。
Ø可靠的防火警报及灭火设施。
Ø采用精密空调装置以确保恒温恒湿的环境。
Ø各种管道的合理布局。
根据上述要求和数据机房的实际环境，机房规划如下所述：
（1）按上述需求，场地空间安排如附件所示，其中各室面积为：
序号
功能间
面积约（m2）
备注
1
数据机房
106
2
操作间
51
3
气瓶间
9
合计
166
（2）规划区域如下图
第二章机房装修设计
2.1机房平面规划
1.数据机房平面规划
根据相关机房建设规范及现有的场地情况，机房平面规划如下：
1）新建数据机房（设备间）面积约106平米
2）数据机房可安装28个机柜、2个配电柜、1个模块化UPS柜、2个电池架、3台数码涡旋精密空调，机柜采用按列摆放方式，可摆放4列，列间距略大于机柜深度，便于机柜拆装；
3）空调安装在机柜侧边靠墙处，采用高端精密制冷设备，并采用封闭冷通道下送风冷却，机柜的摆放结合气流组织的方向，从而使气流流通顺畅，实现密封通道内空气循环对流；
4）采用机架式设备采用前进风后出风的方式，空气从前至后进行水平流动。
左右和上下没有气流流动。
因此要求机柜为前后网孔门，前门提供冷空气，后门出热空气。
传统的玻璃门机柜以及顶部安装散热风扇都会严重影响机柜内设备的散热，因为气流没法从前至后水平流动，而只能上下流动
5）采用上走线方式，在机柜上面安装专用机柜顶部走线槽，所有线缆匀从上走线，走线槽架分信号线缆走线桥架和电力电缆走线桥架，信号线缆和电力电缆分开走线，这样方便线缆的布放及维护，同时也降低消防系统的造价。
列间采用走线架。
2.机房装修工艺
1）拆除机房建设区域内原有外立面墙向内移动60CM和水消防系统管道并做好封堵工作，拆除原有大楼空调风管并做好封堵工作；
2）机房内采用微孔金属天花吊顶装饰，机房墙面用彩钢板装饰，机房隔墙采用彩钢板隔墙，数据机房地面铺设架空地板；
3）机房安装若干电源插座供备用，机房内设置一般照明、应急照明，机房照明灯具采用吸顶式灯盘，灯盘选用铝合金格栅、反射弧罩、无眩光灯盘，使整个机房的照明度得到均匀的分布，且达到机房光照度500lx的标准，中间采用吸顶灯盘（应急），断电时自动点亮应急，自动充电，过充过放保护；免维护Ni-Cd电池；应急时间不低于60分钟，当市电断电后提供照明，照度不低于300lx。
2.2装修设计
2.2.1天花工程
数据机房、室外机房不吊顶，刷防尘漆并贴10cm厚的保湿棉；操作间采用原有天花吊顶，在拆除机房的天花里需保护好操作间处的天花吊顶。
净空
数据机房、室外机房、操作间层高4000mm，梁下高度为3700。
操作间天花吊顶高度稍低于梁底，天花吊顶离地约3650mm高,静电地板高度为500mm。
2.2.2地面装修
数据机房各功能室地面工程设计包括：
Ø数据机房安装架空地板，地面找平后刷防静电地板漆。
2.2.3墙面装饰
数据机房（设备间）内墙身及柱子表面全部采用上下轻钢龙骨结构，墙面由骨架和面层组成，骨架采用75mm*50mm龙骨；面层为金属墙板彩钢板，面层为0.6mm烤漆钢板，内衬12mm防火石膏板；表面安装厚度为50mm的彩钢板装饰，彩钢板为拼接式安装，彩钢板接缝采用现代流派，变工艺接缝为装饰线条，大大提高了机房的美观和活力。
彩钢板中间复合有阻燃保温材料，起保温作用；耐火性能与隔热性能好，外部采用的彩色金属板为不燃材料，整体坚固、隔声性能好。
轻钢龙骨架与彩钢板采用多股铜芯线进行多点接地设计，可以有效的防静电和抗电磁干扰，起到非屏蔽作用；同时彩钢板又是一种真正绿色的环保板材，安全健康；经久耐用、不变形、不剥落、强度高；且具有耐气候、耐腐蚀、耐衰变、不褪色、易清洗、易保养、耐冲击等优质特点，符合国标耐燃一级防火标准；钢板墙面、包墙柱的地脚处采用铝塑板踢脚线装饰。
2.2.4隔断工程
数据机房与操作间处采用轻钢龙骨彩钢板双面隔墙；机房与其它地方的隔墙均采用砖墙隔墙，分隔出数据机房、操作间等各功能房。
2.2.5门窗工程
为了保证机房区域的防水、防虫鼠的作用，这个区域不设窗户，在安装彩钢板之前对原有窗户进行清洁、固定，缝隙采用防水胶做密封处理。
根据各房间的功能用途，并结合消防安全方面考虑，对各区域门设计如下：
（1）数据机房采用5扇防火门，如机房规划图，数据机房并使用门禁系统。
（2）操作间采用普原有木门，增加门禁系统。
2.2.6机房承重
根据现有设备实际情况及厂定参数，各种主要设备的重量如下表：
IDC机房机架、服务器重量表
IDC机房机架、服务器重量
名称
尺寸（mm）
重量（KG）
每架安装数量
总重
备注
机架
2000x600x1100
168
168
含隔板重量
1U服务器
1U
18
12
216
约占90－95％
2U服务器
2U
30
9
270
4U服务器
4U
40
7
280
约占5－10％
7U服务器
7U
45
5
225
刀片服务器
7U
110
5
550
根据上表，可以合理简化并按照以下模型进行计算：
1）机架重量（包含隔板）=168KG；
2）根据满装服务器机柜参数表，每个机柜的重量=280KG（取最大值、不含刀片式服务器）；
3）则安装满设备后的标准机柜重量=168KG+280KG=448KG，若按装70%设备计算取值=168KG+196KG=364KG。
根据平面布局规划，统计数据如下表：
设类型
重量（kg）
数量
消防气瓶
300
2
配电柜
300
2
电池架
2
标准机柜
313
28
空调（制冷量70KW）
750
3
线缆、等其他
500
1
合计
从上述数值计算可以得出以下结论：
根据以上数据计算，由于未能核实楼板承重，大功率设备及电池需规划放置在梁上，超大功率的设备需在楼板承重达到荷载要求后才能安装。
2.2.6设备参数
1、彩钢板
产品规格:
宽度（W）=900mm/980mm/1200mm，高度（H）≤3000mm
相关尺寸:
表面钢板厚度（δ）=0.8mm，成品厚度（δ）≤13mm
产品构成：
1）金属墙板由0.8mm防锈的热熔镀锌烤漆钢板，内衬12mm拉法基防火石膏板所组成；
2） 金属墙板面漆采用硬化型多元聚酯涂料，背面采用高防锈性涂料；
3）窗框、天轨、地轨、踢脚板、收边件等组件，表面电镀或亚光烤漆；
4）门框、门边、窗框均采用烤漆钢板成型。
产品性能：
隔间系统符合GB/T9978-1999标准,2小时防火时效试验规定。
隔间系统之金属墙板符合GB/T9978-1999<建筑构件耐火试验方法>标准;耐燃一级材料。
隔间系统符合GB/6566-2001《建筑材料放射性核素限量》标准;检验合格。
属A类装修材料产销与使用不受限制产品。
隔间系统隔音率,可达48dB。
隔间系统符合CNS12514-5kg落锤重击试验规定。
隔间系统符合GB8624-2006国家信息产业部防静电产品质量监督检验中心的相关要求
第三章供配电系统设计
3.1供电系统要求
计算机设备配电系统是计算机系统正常运行的前提和保证。
GB2887-2011《计算机场地通用规范》对计算机供电方式分为三类：
一类供电：
需建立不间断供电系统。
二类供电：
需建立带备用的供电系统。
三类供电：
按一般用户供电考虑。
同时，计算机设备供配电系统提供的质量好坏直接影响着计算机系统的稳定性和可靠性。
GB2887-89《计算站场地技术条件》中对电压变动、频率变化、波形失真率分级如下表：
级别
指标
A级
B级
C级
稳态电压偏移范围（%）
±+5
±7
-15~+10
稳态频率偏移范围（Hz）
±0.2
±0.5
±1
电压波形畸变率（%）
3~5
5~8
8~10
瞬时断电允许时间（ms）
0~4
4~200
200~1500
本数据机房设备供电选用一类A级标准。
3.2UPS容量估算
机房配置28个机柜，服务器机柜22个按6KW,设备功率为132KW，6个网络机柜按3KW计算，设备功率为18kw，则总功率为150kw。
因此目前UPS带负载容量最少大于或等于150kw。
3.3配电系统设计
本期采用模块化UPS,设备功耗估算为150KVA（输出功率因数为1时），本方案采用7个30kVA组成5＋2安全冗余系统，有效输出容量为150KVA，能满足目前需求。
考虑未来扩容，本期采用的模块化UPS最大有效输出应不低于300KVA。
未来可随用电功耗增加相应增加UPS模块，UPS系统扩容时新增设备只需并入原有机架，无需辅助设备，安全方便，系统由UPS、电池组、输入配电屏架、输出配电屏组成,系统图详见机房供电系统连接图。
机房配电系统是机房最为重要的环节，配电系统的安全可靠与否，直接影响整个机房可靠性与安全性，因此机房配电系统的每一个环节都必须有很高的可靠性，任一环节出现问题都将降低整个机房可靠性与安全性，过往的经验及统计数据表明，配电系统80%的故障都发生在机柜配电单元这一环节上，因此本工程机房配电系统设计要求如下：
1、UPS设计
根据负载功率150kW且要求“N+2”冗余，选择不低于150KVA的UPS电气柜配置7个30KW功率模块，组成“5+2”冗余供电系统；并预留3个功率模块槽位便于后续扩容，最大可带270KW负载，实现“9+1”冗余；
根据28个机柜的某些机柜配置双路供电合计54路配电的要求，为UPS电气柜配置3个SPM智能配电模块，每个模块提供18路1P/25A输出分路；
要求UPS无缝接入动环监控系统，为UPS配置1块通信卡。
要求通信卡自带RJ45口，可用标准网线直连至动环监控采集器的RS485串口，实现接入
2、电池计算过程
要求UPS按带满载150KW，备电150分钟，进行电池选型：
首先计算出每节电池的恒功率放电功率
=（150KW*1000*0.85）/（UPS逆变效率96%*电池电压384V）
≈692W/节
根据计算结果，需找到某种2V电池，可以1只或多只并联的方式以不低于692W的恒功率，持续不低于150分钟的放电时间。
后备时间计算公式：
后备时间=（#1放电功率-需要提供的功率）÷（#1放电功率-#2放电功率）×（#2时间-#1时间）+#1时间。
查2V阀控铅酸电池@1.75V放电功率表，其中2V600Ah电池180分钟放电功率为318W，120分钟放电功率为433W。
如将此种电池2只并联，每只电池需要承担692/2=346W的功率。
2组共384节2V600AH电池可以提供的后备时间=（433-346）÷（433-318）×（180-120）+120=165分钟。
可以满足并高于要求。
至此，确认当UPS选用2组2V600Ah电池，每组192只串联时，可满足为150kW负载备电150分钟的要求。
电池架可选用2台专用电池架，每个架放置192节电池；
电池架总尺寸为：
8800mm*900mm*1600mm，4层双列，卧式安装。
3、大部分设备机架按双路电源供电设计，设备采用单相供电；
1）本工程所有设备机架按双路电源供电设计，设备采用单相供电，每个机柜从总配柜及UPS输出屏中各引一路电源，这样当有一条供电链路的某个点发生故障时，不影响设备的运转，提高了可靠性。
2）机柜内采用高密度专用电源插排（PDU），每个PDU为24路输出，21位C13+3位C19插座，竖直0U安装，总容量16A。
3）合理分配电源负载，在配电设计上充分考虑电源的3相负载平衡，电力电缆采用相线与零线等截面电缆，提高配电安全；
4）机房安装一个总接地铜排，总接地铜排与大楼保护接地端连接，接地电阻小于4欧；电源系统按三级防雷设置、逐级泻放能量。
根据设备机架的电流值和现场实际勘测的电力线路由长度可以计算电缆截面积，再从电缆规格表中选择中截面积比计算结果值稍大的电缆规格。
4、UPS输入配电柜和UPS输出配电：
输入配电安装位于UPS配电区域；柜内设置转换开关和1台出线断路器，负责UPS主机输入。
出线断路器设长延时、短延时、速断三段保护。
UPS输出配电：
主要负责将UPS电源分配到SPM精密配电，对每台机柜供电进行供电状态监控和管理，确保机房可靠供电和方便管理。
并可对每一路输出的电流电压和电量等进行管理。
3.4设备参数
3.4.1、UPS
★参选品牌：
艾默生、施耐德、ABB（需与空调、冷通道组件、配电柜、动环监控、机柜为同一品牌）
1）系统要求
本项目采用不低于150kVA的在线式智能冗余UPS配电系统一套，UPS要求采用模块化热插拔式结构设计。
每台UPS都应满足以下技术规范要求，并逐项回复所提供产品的性能、指标。
a）UPS模块并联采用分散控制技术，确保整机可靠性
b）★UPS冗余系统由多个UPS功率模块安装在一个机柜内组成，每个功率模块不低于30KVA（本项目配置7个不低于30KVA的模块，形成5+2冗余系统），单机柜系统最大扩容到300KVA，输入包含交流市电和电池组；输出交流380Vac三相四线，所有UPS功率模块输出在机柜内部直接并联
c）★每个UPS模块均要求内置完整的整流、逆变及控制系统，具有独立工作能力，系统中任何其他组件故障不影响UPS模块的工作；
d）为保证旁路抗冲击能力及扩容要求，要求采用统一的集中旁路模块，旁路模块应可插拔维护，其故障不影响UPS系统输出；
e）★系统内置手动维修旁路，在自动旁路故障时，进行维护操作；
f）后备电池采用免维护铅酸蓄电池，理论上系统后备时间接近4小时；
2）环境条件：
在下列条件下，设备应能连续正常工作，并满足性能规范要求
a）环境温度：
工作温度：
0~+40℃
相对湿度：
≤95%（25℃,无凝露）
b）海拔高度：
0~1000米
3）UPS设备电气性能
a）输入电压380VAC±25%输入频率50±10%
b）整流器输入性能应符合YD/T1095-2000《通信用不间断电源-UPS》一类UPS标准）。
满载时，输入谐波电流总含量＜3%；输入功率因数＞0.99；
半载时，输入谐波电流总含量＜5%；输入功率因数＞0.98。
c）整流器或充电器输出指标
容量：
输出满载工作时，对备用1小时的电池，充电能力应不小于1.5I10。
电压精度：
±1％
具有电池充电温度补偿功能：
能够根据电池环境温度，自动调整充电器输出电压，避免过充电还欠充电；
具有电池定期自动维护和测试功能：
定期自动释放部分电池能量，避免长期浮充导致电池容量衰减，能量释放比例＜电池额定容量25%，并能够侦测及修正电池组实际电池容量和电池组是否处于良好状态。
d）逆变器输出：
输出电压：
380VAC，稳态精度：
±1％
e）输出频率50Hz±0.1%（内同步）,输出频率应不发生突变
f）输出频率范围：
在输入频率为50Hz±10%时，输出频率应满足50Hz±0.5，±1，±1.5，±2Hz可调
g）在允许的输入电压及正常工作温度下由100%的由逆变电源输出满载功率给负载使用
h）输出波形为连续的正弦波，在带100%不均衡负载时，电压波形失真度：
100%线性负载≤1％
100%非线性负载≤3％
i）输出电流峰值系数（UPS所允许的最大非正弦波峰值电流与输出电流有效值之比）≥3：
1。
j）★输出功率因数1，带超前0.5～滞后0.5负载不降额。
k）效率：
50%以上负载时，≥95%；25％负载时≥94％；
l）★逆变器过载能力：
110%额定电流60min
125%额定电流10min
150%额定电流60s
m）★短路限流能力≥2.9In
n）★旁路过载能力：
（1000%额定电流100ms）
o）三相负载不平衡度100%时，三相输出电压不平衡度满足：
＜±1％（平衡负载）
＜±2％（100％不平衡负载）
p）输出电压相位偏差
在100%不平衡整流性负载时，三相输出电压相位差≤1°。
q）噪音（距离设备1米处）：
62dB（A）
r）动态电压瞬变范围:
交流输入电压不变，负载从0－100%－0变化，交流输入中断或恢复供电时的输出电压变化量＜额定输出电压的±5％。
s）瞬变响应恢复时间:
从输出电压发生阶跃变化起到恢复到稳压精度范围内时止所需要的时间小于20ms。
t）市电电池切换时间
UPS在市电和电池两种状态间切换的时间应为0。
u）旁路逆变切换时间:
从逆变器停止工作时起，到电网直接供电时止或从电网直接供电起到恢复逆变器工作时止所需要的时间<4ms。
v）MTBF≥20万小时。
3.4.2、电池
w）★参选品牌：
德国阳光、美国德克、美国西恩迪等欧美品牌（需提供电池后备时间的计算过程）
1、★采用阀控式铅酸蓄电池，在温度为25℃时，电池的设计寿命大于等于15年.
2、★蓄电池必须选用外商独资或中外合资生产的产品，最好是选用具有百年历史的品牌蓄电池，质保期为3年。
3、★必须提供信息产业部邮电工业产品质量监督检验中心颁发的产品质量检验报告、ISO9001、ISO14001、UL证书、泰尔认证证书、外商税务登记证、信息产业通信设备抗震性能质量监督检验中心颁发的抗震检验报告、QC080000证书、OHSAS18001证书、原厂商出具的项目授权书、原产地证明等证明。
4、为了使蓄电池的一致性更好、提高蓄电池的寿命，蓄电池必须使用铅板双面涂膏技术。
5、蓄电池的安全阀应具有滤酸和自动开启、自动关闭的功能，其开阀压力应为10kPa～49kPa，闭阀压力应为1kPa～15kPa。
6、蓄电池的浮充电压值及范围：
2.23V-2.27V，浮充电流值及范围:
50-100mA/100Ah；蓄电池的充电（恒压）电压值及范围:
2.30V-2.35V，充电电流值及范围:
0.1C10-0.2C10。
7、蓄电池采用比搭桥法更先进的穿壁焊技术。
8、焊接蓄电池端柱使用自动化氦弧焊接技术，有利于提高蓄电池的一致性。
9、蓄电池要便于存储，自放电率每月不大于3%。
10、自放电损失：
完全充电的蓄电池，在25±5℃的环境中，静置28天后，其容量保持率应在95％以上。
11、蓄电池在正常工作中应无酸雾逸出。
12、蓄电池在充电过程中遇有明火，内部不应引爆。
13、蓄电池密封反应效率应不低于98％。
14、蓄电池应能承受50kPa的正压或负压而不破裂，压力释放后壳体无残余变形。
3.4.3、LED面板灯
1）侧光源,LED通过高透光率的导光板后形成一种非常均匀的平面发光效果，光线明亮且柔和、舒适，不刺眼。
2）超轻超薄，厚度仅9mm（圆灯13mm），重量不到10kg/平米
3）超高亮低光衰琉明斯贴片3014LED光源，比普通日光灯节能60%以上。
4）外置式恒流电源，瞬间启动，无眩光，无噪音;PF≥0.9,电源效率：
≥85%；输入电压：
90-135VAC或175-265VAC/50
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