微模块机房智能化建设解决方案

机房百科2019-05-14 11:47:18

1 系统简介

   模块化数据中心方案,是当今行业中主流及领先的应用方案,在各行业的大中小型机房中广泛应用,并受到行业专家及用户高度认可。包括腾讯、阿里、国家超算中心、各国有银行、各国家及省市政府单位、各托管IDC及云计算中心都大量应用并对其便捷性,可扩容性、低运营成本(节能高效性)、高可管理性、整洁美观给予了高度评价。       

   此项目考虑到机房布局,机柜数量等特定因素,同时考虑到后续扩容的便利性,支持在线扩容无需掉电及避免二次工程及施工、节能突出节约运营及维护成本、方案整体美观整洁兼容性好、维护时避免因不同厂家设备损坏出现扯皮,故障界面不清晰等问题,建议使用模块化数据中心方案。

2模块化数据中心技术方案

2.1项目概况及需求分析(目前得到的信息有限,待得到更多信息之后要再补充)

  本机房采用标准的双排机柜式的完整的模块化方案,采用水冷式列间空调及封闭冷通道方式。针对本此模块化机房招标范围,本方案包含如下子系统:

1】封闭通道子系统(含天窗控制及消防联动系统)

2】机柜子系统

3】空调子系统

2.2设计理念

2.2.1设计原则

整体性

   机房建设包括多个专业,各个专业间存在千丝万缕的联系,必须从整体考虑、全局出发才能使各专业协调融会在一起。

可靠性

   采用高可靠性设计标准,为应用提供稳定可靠的基础环境和设计。

安全性

   从防火、防水、防盗、接地、防雷、防电磁干扰、降噪等方面采取有效措施,并考虑地面承重能力等特殊技术措施。

   先进性与实用性

   在满足可靠性前提下,采用先进、实用的技术、设备和材料。

管理、维护便捷性

   便于工作人员对环境及放置的设备进行集中管理,便于维护、维修。

可扩展性

   各系统都必须具备灵活的系统扩容和升级能力。

环保、节能

   全部使用国家认可的环保材料,设计方案要体现节能思想。

2.2.2设计目标

   数据中心基础设施建设是以保证设备运行安全性、可靠性为主要目的综合性项目,它包括电气系统、空调系统、监控系统、机柜系统等四大系统。其目标是:

1)、保证计算机设备运行的可靠性

2)、保证机房运行的安全性

3)、延长计算机设备的使用寿命

4)、满足用户的特殊要求

5)、保证场地工作人员的身心健康

   设计工作就是围绕这些根本任务来进行,在设计过程中采用超前的设计思想和先进的技术,并着眼于未来发展,把各个系统有机的结合起来,通过采用优质材料、合理的配置和先进的工艺确保环境指标的实现,为计算机设备和工作人员创造一个安全、可靠、宽松、舒适的工作场地。

2.2.3设计依据

系统设计需要遵从以下依据:

国家和行业规范:

《电子信息系统机房设计规范》               (GB 50174-2008)

《电子信息系统机房施工和验收规范》 (GB 50462-2008)

《电子计算机场地通用规范》(GB/T-2887-2000)

《防静电活动地板通用规范》(SJ/T10796-2001)

《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)

《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-2005)

《建筑内部装修设计防火规范》(GB 50222-2001)

《民用建筑工程室内环境污染控制规范》          (GB50325-2010)

《采暖通风与空气调节设计规范》                   (GB50019-2003)

电力系统:

《民用建筑电气设计规范》                      (JGJ16-2008)

《供配电系统设计规范》                        (GB 50052-2009)

《低压配电设计规范》                          (GB 50054-95)

《建筑照明设计标准》                          (GB50034-2004)

《电力工程电缆设计规范》                      (GB50217-2007)

《通用用电设备配电设计规范》                  (GB 50055-93)

《建筑物防雷设计规范》                        (GB50057-2000)

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》              (GB50343-2004)

国际数据中心机房相关规范:

《信息安全管理体系认证》(ISO27001/BS7799)

《IT服务管理体系认证》(ISO2000)

   模块化采用冷通道密闭,结构支架单元式框架在现场进行拼装,通道支架现场可实现快速组装,供应商确保支架作为整体的稳定性供应商在确保结构件稳定下,通道密闭支架方案设计应尽量减少现场安装工程量。

2.3方案配置

   参考设计要求,针对以上需求情况,我们为贵公司设计了专业的一体化数据中心BM微模块系统。针对本此模块化机房招标范围,本方案包含如下子系统:

1】封闭通道子系统(含天窗控制及消防联动系统)

2】机柜子系统

3】供配电子系统

4】空调子系统

2.3.1机房内模块设计及布置

   布置整体机房解决方案,布置一套经过针对性设计的BM一体化数据中心微模块。每个模块包括机柜子系统,列间风冷空调子系统,配电子系统,冷通道封闭子系统,及配套消防  组件。

   模块化数据中心采用多种设计和技术来提高数据中心的能效水平,节能效果明显。采用冷通道的封闭和隔离使空调系统,使空调冷量被机架服务器利用的效率大大提高至接近100%,可有效降低PUE。

2.3.1.1遵化机房微模块设计及布置

制冷量需求计算:

Qt=Q1室内设备负荷+Q2环境冷负荷

=3kW*20*70%(同时使用系数)+178m2*0.15kW/m2

=42kW+26.7kW=68.7kW

   推荐采用4套和机柜尺寸一致的水冷型27.2kW列间机房专用空调,共可提供108.8kW制冷量,可提供3主1备制冷系统,空调尺寸为600mm宽*1200mm深*2000mm高,和机柜尺寸完全一致,美观大方,比市面尺寸1100mm深空调机组布局起来更加协调统一。并且机组可选配电加热和电加湿实现恒温恒湿功能,机组采用两个EC风机送风的方式,具备制冷量跟随负载输出的功能。

   每台空调配置有7英寸超大真彩色触摸式操作屏,采用人性化的操作界面,具备千条历史记录可查功能等,美观大方。

机柜子系统

    服务器机柜采用600*1200*2000高的机柜,承重能力在1000kg以上,每个机柜内配置14U盲板,安装于机柜内未装设备位置,避免冷热通道混风。每个机柜内配置1套L型支架和2个托盘,供安装设备使用。并且每个机柜配置2个横向理线架,用于线缆管理。

冷通道子系统

封闭通道采用依附机柜结构,根据要求,配置6个600mm*1200mm固定天窗,以及配置6个600mm*12000可翻转天窗,搭配消防套件,消防套件具备和消防信号联动,自动开启翻转天窗的功能。封闭通道内布置LED灯满足照明需求。

 


控制

   模块内配置2个烟雾传感器和天窗控制器,二者联动,当有消防信号产生、烟雾传感器告警时,天窗自动开启。

3系统介绍

3.1服务器机柜

3.1.1突出特点

a.国际领先的散热设计

Ø前后“超级网孔”门设计

Ø高密内六角网孔,开孔率高达72%

Ø适应数据中心冷热通道设计

Ø弧形门设计,通风面积更大,且美观大方,符合现代机房审美标准

Ø机柜分前进风与下进风方式,满足不同的环境使用 独特的组合式结构设计

b.机柜框架采用组合式设计

Ø侧门板采用上下板设计及机柜内部固定,方便拆装,进一步提高设备的安全性

Ø丰富的选配件,满足各种应用需求

Ø兼容平板包装运输,降低60%的运费

c.可靠的电源分配设计

Ø主备双路输出,使用安全稳定

Ø多样的配电方案满足各种应用需求

Ø独特的远程监控与管理,使用更方便

d.科学的线缆管理

Ø后部采用专用线缆管理通道,方便对大量数据线的敷设、管理和操作

Ø顶部采用双通道走线槽与走线梯的无缝配合,方便排线和检修

3.1.2服务器机柜配置

 

 3.2封闭冷池组成及特点

   艾特网能BM封闭冷池,主要由以下组件组成:玻璃天窗组件、玻璃隔离门组件 、钢制假墙组件、消防联动系统组件、环境监控单元组件。

功能特点:

Ø实现冷热通道隔离,合理有效的利用冷量,防止冷热横穿,冷量丢失。

Ø改变了传统的先冷却环境,后冷却设备的状况,合理的利用资源,节约用电。

Ø给设备提供一个非常稳定的工作环境。

3.2.1玻璃天窗组件

   根据安装需求不同,有三种天窗可以选择:活动天窗(也称翻转天窗)、功能天窗及固定天窗。该方案中消防气体管道位于机房顶部,所以选择活动天窗及功能天窗。

a.活动天窗

   活动天窗适用于顶部安装消防气体管道,可以与消防系统联动,当冷通道内部出现异常,温度过高或是出现烟火时,天窗自动打开,消防系统喷洒的消防气体可以迅速喷洒到通道内部,避免火灾发生。

 

        

       

b.功能天窗

   用于安装电源、温湿度传感器、烟感、摄像头以及消防联动控制单元等。

c.固定天窗

   适用于底部安装消防气体管道,当冷通道内部出现异常,温度过高或是出现烟火时,喷洒的气体从底部通风地板快速喷洒到冷通道内,避免火灾发生。

3.2.2玻璃隔离门组件

   本次设计选择旋转推拉门,它适用于冷通道正面左右两侧需要安装其它机柜的封闭冷通道。主要特点:密封性较好,左右门板可以实现自动关闭。

   双开门整体与机架通过螺钉联接,门板下部安装密封毛刷,保证密封冷通道系统的密闭性。端门为左右双开结构,门页中间带有大面积透视钢化玻璃,常闭状态。

3.2.3钢制假墙组件

   根据楼柱与微模块封闭通道的相对位置不同,选择对应的假墙组件,以保证通道的密闭性。

   假墙一 机房楼柱内嵌在单列机柜内,在机柜前后方向设置钢制假墙,使通道内形成

封闭通道,同时保证机房美观 。

   假墙二 机房楼柱内嵌在机柜内并凸出机柜,在机柜前后方向及机柜宽度方向设置假墙,   是通道形成封闭 。

   假墙三 单列通道假墙,假墙完全独立与地板固定,与机柜形成封闭通道 。

3.2.4消防联动系统组件

   活动天窗供电电源:

   主备两路输入,给天窗电磁锁提供稳定的电压。

   技术参数: 输入电压:AC 220V 输出电压:DC 12V 最大输出电流:25A 最大输出功率:300W

活动天窗磁力锁:

   锁定活动天窗,通电吸附天窗,断电天窗自动打开

   技术参数 工作电压:DC 12V 额定功率:≤2.5W 吸附力:F≥10KG(可吸附起表面平整10KG物体)

活动天窗驱动系统:

   驱动天窗打开,当消防系统或是监控系统提供异常信号给驱动单元时,驱动单元通过继电器控制天窗断电打开

3.3列间机房空调机组技术特点:

 1.高显热比:

   列间空调采用100%显热比的设计,和机房内电子设备释放出大量的显热,且靠近设备制冷的应用形式相匹配。

2.高能效比:

l高回风温度设计,换热温差更大,效率更高

l列间式设计,气流组织路径更短,风机功耗更小,节能

l风机取最佳效率点运行的设计,节能

l采用高效的共沸制冷剂R410A,效率更高,节能

l系统采取吸风设计,充分保证了蒸发器表面风速的均匀性,蒸发器的换热效率比吹风设计提升10%,系统风阻比吹风结构降低30%;

l加湿蒸汽直接送到风机进风口,确保湿蒸汽充分混合,避免出风口的凝露情况;

l加热布置在风机进风口,确保加热后的气流通过风机进行充分混合,避免出风口的局部热点出现;

3.先进的微电脑控制器:

l先进的微电脑控制

l7英寸超大触摸操作屏幕

l易操作的人性化界面

l具备温湿度曲线查看功能

l精确的微电脑控制系统

l多级密码保护,防止误操作

l具备运行状态图形化显示、故障自诊断功能

l记录各主要部件的运行时间

l具备快速除湿功能

l储存1000条历史告警信息

l具有来电自启动及延时设定功能

l参数自动保护,即使停电后也可以保存运行参数和告警记录

4.超强网络管理功能:

l配置标准的RS485监控接口

l兼容Modbus和电总两类通讯协议,可现场任选

l强大的群控功能,可实现32台机组的群控

l实现机组自动切换、备份、轮流值班、避免竞争运行等功能

l方便的远程开关机和管理功能

l远程告警及查询和远程故障处理及消声

5.易操作维护的结构设计:

   只需很小的维修空间及地面空间,风机热插拔设计,和机柜维护习惯一致的前后门维护,无需侧面维护。

6.高可靠性:

   主要部件均由国内外知名厂商的供应,包括高效涡漩式压缩机、免维护风机、高精度膨胀阀等等,都是按照每天24小时、全年365天不间断工作而设计制造的,可长时间稳定运行。

7.适合恶劣电源环境的电控控制:

l为恶劣电源环境专业设计,输入电源电压适应范围为220V/380V±10%

l缺相保护、提示、告警功能,避免因缺相导致设备损坏

l相序检测、提示、告警、功能,避免因相序反导致烧压缩机。

l来电自启动功能中,具备延时启动功能,避免因来电闪断影响设备稳定性,或因多台设备同时开机导致前端供电开关因浪涌导致“跳闸”

8.高效节能的膨胀阀作为节流装置:

   膨胀阀具备控制精度高,调节性能好,可靠性高的特点。可满足机组全天候运行的经济性和可靠性。

9.大风量高效后倾离心直联送风系统:

l大风量送风可以提供更高的显冷量以及更远的送风范围,避免机房内出现制冷死角、局部热点。采用高效率、长寿命的后倾离心风机(外转子,金属扇叶),满足机房全天候运行要求。

l多个高效后倾离心直联风机,风量冗余设计,每台风机均设计标准工况下在最佳效率点运行,而不是在最大风量点运行;变容量系统标配采用EC风机;

l风机采用全覆盖式布局,覆盖了整个机组的立面,无论是机内气流组织还是进出风气流组织都分布的更加均匀,更有利于提高能效,改善制冷效果。

l高系统效率可有效降低运行费用

-- 高的叶轮静压效率

-- 最佳的空气流入流出条件

-- 不需要均流装置

-- 没有传输损失

-- 马达0~100%速度可调

l结构简单,可靠性高,降低维护费用:

-- 后倾式叶片叶轮,没有过载现象

-- 没有皮带侧拉力,降低了轴承载荷,延长轴承寿命

-- 没有皮带的日常维护和更换

-- 开放式结构易于维护和清洗

l结构紧凑,节省安装空间-降低设备投资

--灵活多样的安装方式(垂直安装或水平安装)

--可实现四周出风。

10.过滤网

   过滤网为G4级别高分子材料褶皱式过滤网,拆卸维护方便。

11.电加热器:

   采用PTC正温度系数陶瓷式电热器,具备正温度系数发热特点,可有效具有避免过热;且加热器采用耐高温电缆连接,可有效避免电缆因高温而老化,安全可靠。

12.加湿器

   配带有带自动清洗功能电极式加湿器,具备功耗低、单位耗电量加湿量大、带自动清洗功能、维护简单的特点。

13.高可靠室外风机系统:

l扇叶采用全金属材料,寿命更长

l整个马达/风机单元非常紧凑,重量轻,节省安装空间;

l风机适合所有方向的安装(水平或垂直)

l可选配室外风机,猫头鹰系列室外机的风机叶片采用仿生猫头鹰翅膀的锯齿式设计,具备气流扰动小、噪音低、节能的特点。

 

14.无级调速变频室外机:

   室外机风机采用变频无级调速方式,变频调速比传统的斩波调速更加节能,且可避免斩波调速造成的次声噪音;无极调速变化使设备可适应多变的气候。

   室外机结构件采用耐腐材料,具有良好的刚性和防腐性能,适应多种环境条件。

3.4配电柜产品介绍

3.4.1配电柜技术特点:

电力解决方案

n适用于630A及以下的配电系统

n支持落地安装和挂墙安装,易于现场施工

n简便的主电路和二次回路连接,易于安装

n高质量高可靠性的产品保证了供电的连续性和系统的耐用性

n可选配多种智能仪表,实现配电系统智能化、网络化和自动化

应用范围

n发电厂

n变电站

n石油石化

n工矿企业

n数据中心

n政府公建

n商业楼宇

技术特点:

Ø配电柜为封闭式、固定安装式柜型,前门可以开启,门打开后柜内全部设备敞露,便于柜内布线和检修维护

Ø柜门与构架采用可卸活动铰链相连、安装、折卸方便

Ø所有一、二次连接铜母排,纯度达到99.97%,减少发热量,降低电能消耗

Ø出线方式灵活,上下进出线均可

Ø为方便进出线,塑壳断路器进出线接线处都用铜排引出,并用绝缘子固定,方便用户接线

Ø前门根据要求可安装操作按钮、指示灯和显示仪表,方便用户操作及查询系统运行状态

Ø通用性强,可以单台独立安装,也可多台并柜安装

Ø柜体的防护等级为IP30,用户也可根据使用环境的要求在IP20~IP40之间选择

Ø配电柜的主辅电路均采用标准化方案,按用途可分为电源进线、受电、联络、馈电和照明五种

3.4.2精密列头柜特点:


 

1.完美造型

Ø完全按照IT标准机柜造型设计,美观大方。与服务器机柜一同摆放,风格统一。

Ø有效散热。

Ø完善的线缆管理。

2.完善的监控系统:供电系统有效管理及风险预警

a.母线监测参数

Ø三相输入电压、电流、频率

Ø总功、有功功率、功率因数

Ø谐波百分比、负载百分比

Ø电量(可根据客户需要按月计量等)

b.支路监测参数

Ø支路额定电流、实际电流

Ø支路负载百分比

Ø支路开关状态

Ø支路电量(月度/季度电量)

c.报警信号

Ø主路欠压、过压报警

Ø支路开关状态变化过载

Ø支路负载两段阈值报警

Ø变压器过热报警等

d.轻松纳入机房监控系统

l提供RS232/485或SNMP多种智能接口通讯方式

l所有信息通过一个接口上传,系统更加可靠,节省监控投资

l面板保存1000条报警信息,便于故障分析

3.先进的运算及控制系统:DSP数字信号处理器

Ø快于传统单片机10-20倍,事件处理及时、准确

Ø集成度提高,简化了电路

4.分路采用热插拔可调相断路器,可维护性最强(选配)

Ø负载支路容量,可根据用户负载要求灵活配置;

Ø实现不断电的系统扩容、开关更换、重新配电设计等;

Ø不用改动电缆,轻松实现负载三相平衡,安全可靠;

5.抗干扰解决方案—隔离变压器(选配)

Ø可选内置隔离变压器,革除各类干扰

Ø有效解决零地电压

Ø计算机级最佳接地保护

【电气特性】

l额定电压:380V (最高 400V)

l额定频率:50Hz

l典型连接:三相五线

l馈线分路断路器的分断能力:10 kA  

【机械特性】

1)设备和仪器的金属构件表面除了加工装配面和电镀表面以外,都进行防锈或喷涂处理。在装配前,对封闭结构的内表面也进行喷涂或进行防锈处理,处理质量符合 SSPC 标准;

2)设备机柜采用国际通用准机柜,机柜内部主体骨架采用进口环保型厚度 2mm 以上的敷铝锌钢板,聚酯环氧静电喷涂防腐,且机柜顶部有散热装置;机柜尺寸以设计图纸为准。

3)机柜为全封闭、内部分隔式隔间结构,确保日常运维、巡检安全,独立分隔将可能的电气故障尽量限制在最小范围 。

4)结构化设计,允许拆卸侧板、后门、面板,便于维护;

5)配置玻璃门(或网孔门)、面板、端子罩三层防护,在机柜的前门(配门锁)能观察到设备运行的状况;

6)机柜具有 ≥IP20 保护等级,设置内外两层面板,外面板采用网孔门设计,通孔率不低于 50%,无需额外的通风装置;

7)对隔离变压器配置专用风扇,变压器本体超温报警(140℃ / 160℃)功能;

8)机柜内部配线布局合理、整齐;在接线端口处无露出裸露的导体;

9)在技术规范中所述的相同规格的设备是可互换的,而设备零件也是可互换的;

10)机柜颜色可根据色板灵活定制;

11)安装维护方式:机柜采用灵活上下走线方式,前后门维护;

【智能化远程监控通信】

1)遥信:主断路器开合状态、故障状态

2)遥测:主回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电气参数

      主回路谐波分量

      馈线回路负载电流

      馈线回路负载电流、开关状态、负载百分比

      馈线回路开关状态及全电量测量

      隔离变压器温度监测

3)遥控:预留紧急分断控制接口

【远程报警功能】

 

1)具备RS232/RS485,SNMP标准接口,支持标准MODBUS协议,所有信息通过一个通讯接口接入机房环境监控系统。

2)进线和输出支路设置阈值报警功能,当负载电流超过阈值时,配电柜 LCD 及后台提供超限报警功能,有效规避风险。

3)报警类别:主回路过载、过压、欠压、电压不平衡、缺相;馈线支路电流归零,且延时超过 2 秒;支路故障告警;

4)远程报警同时,精密配电列头柜盘面将发出声光报警信号;

5)主系统:输入过压、欠压报警、输入频率超限报警、缺相报警等。

支路系统:设置两级阈值报警,默认为 60%,80%额定电流。报警阈值应可调。