A级数据机房设计？

随着电子信息技术的飞速发展，数据中心建设的规模和数量不断扩大，对供配电系统的设计要求越来越高，以确保电子信息系统安全、稳定、可靠的运行，因此要充分做到技术先进、经济合理、安全适用、节能环保。本文结合某证券大楼实际工程项目，讨论数据机房供配电系统的设计，在可靠运行的情况下更加经济合理、安全适用。

对于A级数据中心机房供电系统非常重要，是维持数据机房运行的关键。GB 50174—2017《数据机房设计规范》中要求 A级数据机房应由双重电源供电，并且需要设置柴油发电机组和不间断电源(UPS) 系统，且柴油发电机燃料存储量宜满足12h用量。

1 项目概况

西南某证券大楼总建筑面积为118162.99 m2， 其中数据中心总建筑面积约为 5000 m2，包括1F数据机房发电机房、7F数据机房变电所、8F和9F数据机房。功能区域包括主机房( 业务网机房、涉密机房区、中心监控区) 、管理区( 运行维护区、开发测试中心、仓库、备件室) 和辅助用房( 机房专用空调、电力保障室、消防系统、培训室、值班监控室、呼叫中心机房).如果该数据机房的电子信息系统运行中断，将造成重大的经济损失。根据规范 GB 50174—2017《数据机房设计规范》，确定该数据机房为 A级数据机房。

2供配电系统设计

2.1 供电电源

该数据机房按A级机房设计，电子信息设备、空调、照明等负荷均为一级用电负荷。采用城市10kV双重电源供电，另设置2台自备柴油发电机组和UPS作为备用电源。该工程变电所有功计算负荷为950kW，计算容量为1000kVA，设2台1250kVA 的干式变压器，变压器负载率不超过50% 。设置2台常用功率为1000kW( 1250kVA) 自备数据柴油发电机组作为数据机房备用电源，变电所为数据机房专用变电所，设在7F，发电机房设在 1F。低压配电系统的接地形式采用TN-S系统。

2.2 供配电系统构成

10kV高压电源由 2个变电站引来，高压和低压不联络，由柴油发电机引来一路电源作第三电源，主备用电源和发电机电源在变压器出线处切换，切换后对数据机房用电设备供电。数据中心供配电系

数据机房共设4套500kVA UPS 系统，每2套500kVA UPS组成2N双母线系统，双回路双柜输出为机房内所有计算机系统设备( 服务器、网络设备、存储设备等) 供电，UPS 系统的后备电池备用时间为15min。机房的服务器与存储机柜单机柜平均负荷按3 kW 考虑，最大负荷不超过5kW。

2.3 供配电系统特点

(1) 电源采用10 kV双重电源变压器满足容错要求，采用2N系统，2台变压器每台负载率不超过50% 另外设2台发电机系统作为第三电源，主备用电源和发电机电源在变压器出线处切换2路10 kV高压系统中间不联络，低压配电系统中间不联络4套500 kVA UPS 系统，每2套UPS组成2N双母线系统。

(2) 目前的IT设备均为自带双电源切换的设备，对于这种10kV高压、变压器、发电机、UPS完全100%备用的系统，UPS采用单电源进线，UPS1( UPS3)和UPS2( UPS4) 进线分别引自2台变压器，末端IT设备的2路电源分别引自 UPS1( UPS3)和UPS2( UPS4) ，实现 IT 设备末端切换，而在UPS处不采用双电源进线的方式。电源完全备用，在IT设备之前的双重电源尽可能独立，不发生联系，以保证末端切换前电源的独立性，使得系统更简单、可靠。

(3) 空调制冷系统和供电系统非常重要，是维持生产运行的关键。如果为制冷系统供电的电源出现故障，机房环境温度会加速上升。空调系统和机房照明采用双电源供电，末端切换，干线采用放射式配电系统，当两路电源都失电时由发电机供电。

3 变配电系统的谐波问题

UPS 采用绝缘栅门极晶体管( IGBT) 高频整流器，故UPS本身配置谐波抑制设备。正常情况下，UPS 在30%负荷率时电流总谐波畸变率 ＜8%，在100%负荷率时电流总谐波畸变率 ＜5%。逆变器采用 IGBT元件，输出电压波形为连续的正弦波，在负荷率100%时线性负荷的电压总谐波畸变率≤3%，非线性负荷的电压总谐波畸变率≤5%，可以不设置有源电力滤波装置。因此，考虑到经济性，该工程未设置有源电力滤波装置，依靠 UPS 自

身配置的谐波抑制设备抑制谐波。

4 变配电系统的抗震设计

抗震设防烈度 6°及以上地区的建筑机电工程设施必须进行抗震设计。变配电室的抗震设计主要注意事项如下:

(1)变压器、发电机组安装就位后应焊接牢固，内部线圈应固定在电压器、发电机外壳内的支承结构上变压器、发电机的支承面宜适当加宽，并设置防止移动和倾倒的限位器。

(2)变压器、柴油发电机组、配电柜等机电设备的抗震经专业公司根据 GB 50981—2014《建筑机电工程抗震设计规范》［3］深化设计，并经建筑设计单位认可后才实施。

(3)配电箱( 柜) 、通信设备的安装螺栓或焊接强度应满足抗震要求靠墙安装的配电柜、通信设备机柜底部安装应牢固，当底部安装螺栓或焊接强度不够时应将顶部与墙壁进行连接。当配电柜、通信设备柜等非靠墙落地安装时，根部应采用金属膨胀螺栓或焊接的固定方式壁式安装的配电箱与隔墙之间应采用金属膨胀螺栓连接。

5安科瑞列头柜及监测产品介绍

随着数据中心的迅猛发展，数据中心能耗问题也越来越突出，高效可靠的数据中心配电系统方案，是提高数据中心电能使用效率，降低设备能耗的有效方式。

AMC系列数据中心精密配电系统是针对数据机房末端设计的，能够综合采集所有能源数据的智能系统，为交直流电源配电柜提供精确的电参量信息，并可通过通讯将数据上传到动环监控系统，实现对整个数据机房的实时监控和有效管理，为实现绿色IDC提供可靠保证。

5.1精密配电管理解决方案

5.1.1交流系统

1）功能要求：

遥测：输入分路的三相电压、三相电流、有功功率、有功电度；输出分路的单相电压、单相电流、有功功率、有功电度；

遥信：输入分路的过压/欠压，缺相,过流，输入分路和输出分路的开关状态,具备电流、功率需用量分析和统计，实现电压、电流、功率等参数的越限报警功能。

题目是依照当前的情况解答的。

1、技术选择（什么样的局域网技术）

  星型千兆以太网。

2、网络设计规划

 星型结构，参见拓扑图。

3、线缆的选择，为什么。

  采用非屏蔽六类双绞线。

  a.由于空间条件，设备位于同一个网络机房内，距离不会超过100米，不超过六类双绞线的传输距离限制。

  b.采用六类双绞线可以使千兆以太网获得更充分的传速速率。

  c.由于同一个网络机房内干扰问题极小，非屏蔽线缆更节省成本并且完全满足实际需求。

4、设备选择：用什么样的设备、个数。

  服务器和客户机设备共需要交换端口31个，交换机级联口需要占用2个，如果采用两台交换机的方案，将会占用总端口共33个。

  方案a：根据以上网上选型，并且从成本角度考虑，可以选择16口非网管型全千兆交换机一台和16口非网管型全千兆交换机一台；或48口全千兆一台（事实上48口产品相对较少，市面上可选择的型号也会少，48交换产品更贵些）。

  方案b：尽管只需要根据以后的可扩展性，可管理性，以及节省未来在网络设备的重复投资角度上考虑。可以选择24口可网管全千兆交换机两台，或48口可网管全千兆交换机一台。

5、6、7题参见附图。

机房平面布局是根据机房类型、任务、业务量大小、计算机设备数量、计算机系统的工艺流程、管理体制等综合因素来考虑的，机房类型不同，其功能房间亦稍有区别。

(一)平面布局设计

机房平面布局是根据机房类型、任务、业务量大小、计算机设备数量、计算机系统的工艺流程、管理体制等综合因素来考虑的，机房类型不同，其功能房间亦稍有区别。例如:数据中心，其主要功能房间一般有主机房、服务器机房、存储机房、磁带库、网络室、通信机房、(总)中控室、备件库等票据中心一般由主机房、清分机房、打印机房、接票、拒票等功能房间组成IDC机房一般由服务器机房、测试机房、网管中心等功能房间组成CA机房一般有设备机房、认证中心，密钥管理机房、资料室等房间。但不论何种类型的机房，一般都应有UPS电源室、电池间、空调机房、钢瓶间、更衣换鞋等功能房间或功能区域。另外，南方地区雨水较多，一般应在适当地方考虑放置雨鞋、雨伞的储物柜或缓冲间，且要防止人流的交叉往返。平面布局设计时应注意如下几点:

(1)北墙一般无阳光照射且一天当中温度比较均恒，因此发热量大、对温差要求较高的设备，宜靠房间的北侧布置。

(2)环境要求相同的功能房间尽量集中布置，使功能分区明确，以便采用不同类型的空调系统从而节约能源。

(3)重要设备或重要的功能房间应放置在空调系统前端，人流的末端。

(4)按计算机系统的工艺流程布置设备或功能房间，正确组织信息流通的合理流程，应使流通路线和人员的徒步行走路线尽可能的短，且人员应单向流动避免往返交叉。

(5)机房区的安全出口不应少于两个，并宜设于机房区的两端，开启方向应符合防火规范设计要求，门的尺寸要方便设备的进出。

(6)疏散出口的门内外1.4m范围内不应设踏步。

(7)变形缝和伸缩缝不应穿过主机房。

(8)机房区室内外台阶踏步宽度不宜小于0.3m，高度不宜大于0.15m并不宜小于0.lm，踏步应防滑，踏步数不应少于2级，当高差不足2级时，应按坡道设置。

(9)室内坡道不宜大于1 : 8，设备进场坡道确有困难时，其坡道不宜大于1 : 5。

(10)气瓶间位置宜靠近防护区，气瓶间的门不应在防护区内。

(11)强电井、弱电井应分开设置，新风和消防排气通道应分别独立设置。

(2)如旧楼改建机房，不应在原建筑楼梯间及前室的内墙开设门、窗、孔洞，或放置影响疏散的凸出物。

(3)消防控制室应设置到室外的安全出口。

(4)以人为本，创建人、机分离环境以利于工作人员身心健康。

总之，机房的'平面布局设计要充分考虑人流——物流——信息流的合理规划，达到效率高、流程合理，建立良好、舒适的人员工作环境。

(二)子系统设备及管线平面设计

机房功能房间汇集有大量空调系统、电气系统及弱电各系统的设备与管线，如吊顶板上有照明与应急照明灯具、视频监控用摄像头、防人盗双监探测器、火灾报警探头、气体灭火喷头、温湿度检测用传感器等机电末端设备，吊顶内有机电末端设备管线，地板下有大量强电电源、计算机系统和弱电系统线缆和金属线槽、火灾报警探头、气体灭火喷头、空调系统的冷媒管、加湿水管等。如果没有统一的平面协调设计，可能造成各子系统设备和管线的错、碰、漏等现象。设备和管线的协调应遵循如下原则:

(1)顶板上机电末端设备协调应以装饰设计效果为主，在不违反有关子系统设计施工规范的前提下，子系统机电末端位置可稍作移动。

(2)强、弱电系统金属线槽应分开设置，其间距不得小于200mm。当强、弱电线槽交叉时，吊顶内应将强电线槽置于上方，地板下应将弱电线槽置于上方。

(3)空调用上、下水管应置于电线线槽的下方。

(4)气体主管和通风管一般宜贴梁底布放，当两者发生矛盾时，宜将风管置于上方。

(5)各类金属线槽、子系统管线的布放不得影响空调机气流的传送，尽量减少气流的阻力。

---