数据中心机房环境及供配电系统解决方案

数据中心机房环境及供配电系统解决方案
一、机房环境
1、以通信行业标准规定的通信设备（交换设备、传输设备、数据网络设备）的正常使用环境要求为基础，确定数据中心机房的环境要求。

2、机房环境温湿度要求
AA级、A级机房温度为21～25℃，B级、C级机房温度为18～28℃，相对湿度40～70%，温度变化率小于5℃/h，且不结露。

3、机房洁净度要求
机房内灰尘粒子应为非导电、非导磁及无腐蚀的粒子。

灰尘粒子浓度应满足：（1）直径大于0.5μm的灰尘粒子浓度≤18000粒/升。

（2）直径大于5μm 的灰尘粒子浓度≤300粒/升。

3.1.4 楼层净空高度要求
（1）数据中心机房的有效净空高度是指设备机柜底部至横梁底部之间高度，不宜小于3200mm。

（2）当机房上方需要安装风管时，有效净空高度应相应增加；采用高度大于2200mm机柜时，有效净空高度也应相应增加。

4、数据中心一般机房的楼面均布活荷载应为6～10kN/m2；电源电池室机房的楼面均布活荷载应符合相关标准要求。

5、机房走线架应选择敞开式线架，走线架不设底板和侧板，宽度应不小于400mm，且与机柜顶端间距应不小于300mm。

二、机房供电系统
1、电源系统：
选用两路市电源互为备份，并且机房设有专用柴油发电机系统作为备用电源系统，市电电源间、市电电源和柴油发电机间通过ATS（自动切换开关）进行切换，为数据中心内UPS电源、机房空调、照明等设备供电。

由于数据中心业务的重要性，系统采用双母线的供电方式供电，满足数据中心服务器等IT设备高可靠性用电要求。

双母线供电系统，有两套独立UPS供电系统（包含UPS配电系统），在任一套供电母线（供电系统）需要维护或故障等无法正常供电的情况下，另一套供电母线仍能承担所有负载，保证机房业务供电，确保数据中心业务不受影响。

在UPS输出到服务器等IT设备输入间，选用PDM（电源列头柜）进行电源分配和供电管理，实现对每台机柜用电监控管理，提高供电系统的可靠性和易管理性。

对于双路电源的服务器等IT设备，通过PDM直接从双母线供电系统的两套母线引人电源，即可保证其用电高可靠性。

对于单路电源的服务器等IT设备，选用STS（静态切换开关）为其选择切换一套供电母线供电。

在供电母线无法正常供电时，STS将自动快速切换到另一套供电正常的母线供电，确保服务器等IT设备的可靠用电。

2、机房智能配电系统三级结构
数据中心三级配电系统是对机房配电的创新，机房三级配电系统有利于配电系统的设计和运维管理
■第一级：机房配电接入层。

主要包括大楼地下配电室到机房输入端电缆的部分及机房市电配电部分；
■第二级：机房配电管理层。

主要包括机房UPS配电部分。

通过使用模块化配电柜，实现机房的模块化配电，并将设备用电和辅助设备用电分开；
■第三级：机柜排及机柜配电层。

主要包括列头柜PDM配电、STS配电到负载部分；
3、供配电系统的智能化管理
■供配电系统的智能化管理：列头柜的智能监控系统可对配电系统开关状态与负载情况进行监测、告警、统计。

●监控的输入部分电气参数有：电量、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相电压、电流、频率等。

●监控的输出支路电气参数有：额定电流，实际电流、负载百分比、负载电流谐波百分比、负载电量、功率因数等。

这些监测信息能让值班人员掌握各设备的运行情况，及时调整负载分布，清楚了解每一个机柜的耗电量，对设备电源部分的潜在故障、对能效管理、降低能耗提供可靠依据。

■模块化设计智能管理：本方案配电系统遵循以可靠性设计为核心，专门针对数据中心内不同IT设备应用的特点，结合配电系统充分协调、无缝配合的原则，以及智能化管理、便于操作与维护，灵活快速部署等需求，实施模块化智能配电系统解决方案。

■模块化机房智能配电系统特点：
●双母线供电，从配电结构上系统的实现供电高可靠性；
●模块化产品设计，实现部署灵活快速；简化机房配电；
●配电设备具有热插拔功能，提高了系统可靠性、可维护性和可扩展性；
●智能监控报警系统，实现机房配电的高可管理和安全性；智能配电系统帮助提高负载可靠性；延长电源保护设备的使用寿命；协助控制业务环境；提供前瞻性的灾难恢复方法；
4、模块化UPS供电系统（易事特EA66）
■模块化设计：EA66UPS采用模块化设计,模块容量为20KVA/16KW,UPS系统由1至10个UPS模块并联组成,数据中心可以根据负载的逐步投入而弹性地增加UPS模块数量。

■弹性的并联冗余设定：EA66UPS可以任意设定冗余UPS模块数,冗余UPS 模块数可以设定为零,UPS可以最大容量提供输出。

当负载超出冗余设定时,只要负载量没有超过模块的总容量,UPS能够正常工作,并可以发出相应的警告。

控制系统并联冗余：EA66 UPS每个模块采用独立控制系统,UPS模块根据互享的信息独立进行控制,模块失效后可以立即与并机系统进行脱离,不对并机系统造成危害。

配合“易连接”技术,可以方便地将故障模块拨出进行维修。

5、环境控制系统：
通常选用机房精密空调对数据中心的环境调节，确保服务器等IT设备的运行环境。

对于发热量大的服务器等IT设备，通常选用高通孔率（一般大于70％）网孔门的机柜，提高机柜进出风量；将机柜面对面、背对背布置，在机房内形成冷热隔离的风道，提高制冷效率；空调采用下送风方式，确保机房送风均匀，提高制冷效率。

6、机房监控管理系统
数据中心需要对电源、空调等设备运行状态进行管理，同时还需要对机房内环境，如温湿度、漏水、烟感、等参量进行监控，确保数据中心工作在一个正常的范围之内。

并对数据中心设备运行参数和环境量实时监控和管理。

7、机房空调、配电、消防设计计算
■机房用精密空调计算：空调制冷量是根据机房冷负荷来确定的。

一个面积为270平米，UPS设计容量为120KVA的机房，其空调制冷量计算如下：
依据经验采用“功率及面积法”计算机房冷负荷。

Qt=Q1+Q2
其中，Qt 总制冷量（KW）
Q1 室内设备负荷（=设备功率×0.8）
Q2 环境冷负荷（=0.12～0.18kW/m2 ×机房面积）
因为所有设备均通过UPS供电，所以可根据UPS的功率来确定整个机房的设备负荷。

设计UPS的容量为120KVA，则室内设备冷负荷为
Q1=120*0.8*0.8*0.8=61.44KW（需要扣除设计时考虑的20%余量）环境冷负荷为Q2=0.1kw/平方米×85平方米＝27KW 则Qt=Q1+Q2=61.44+27=88.44KW
注：灯具发热量和UPS的发热量忽略不计。

这样，使用一个制冷量90KW左右的空调就足够了。

为了安全起见，可以使用1+1备份。

■机房配电负荷计算
机房设备：机房设计机柜为50台，预计放置27台服务器机柜，2台刀片
服务器机柜，2台存储设备机柜，11台网络机柜，其余为列头配电柜、网络配线列头柜；
■机房设备负荷计算
服务器机柜功率=27*3.5KW=94.5KW;刀片服务器机柜功率=2*9KW=18KW；存储设
备机柜功率=2台*5KW/台=10KW；网络机柜功率=11*2KW=22KW；机房设备总功率为：144.5KW；实际使用功率取功率系数0.8，为133KW,考虑到机房设备近期内规划UPS总功率可以考虑配120KVA；
■空调用电负荷：单台空调总功率为27KW，照明消防功率约为10KW
空调及照明总功率为：64KW；机房总用电功率为：184KW；考虑50%余量，实际配电总功率为276KW
■气体消防七氟丙烷用量计算
机房面积为270平米，高度为3米，其体积为810立方米机房体积*海拔修正系数*设计浓度/七氟丙烷x°（环境温度）时的过热蒸气比容*（100-设计浓度）得出涉及用量。

机房体积为810m3。

正常环境温度为25℃，设计浓度为8.3，海拔修正系数为1那么计算公式如下：
七氟丙烷25℃时的过热蒸气比容，按下式计算：S=K1+K2×T=0.1269+0.000513×25=0.140m3/Kg
防护区灭火设计用量或惰化设计用量按下式计算：
W=K*V*C/S(100-C)=1.0×810×8.30/0.140×(100-8.30)= 523.68Kg得出用量为523.68kg。