机房规划设计方案

第一章工程概述

1.1工程概况

项目名称:XXXXXX机房建置工程项目
项目地点:上海市XXX
上海总部大楼机房位于三楼办公区之西南侧,面积约为110平方米, 分为三个功能区域,分别为主设备机房、电池间及消防钢瓶室。
根据机房的需求,本次设计主要包括以下各子系统:
1)装修工程,主要包括机房区域的地面工程、顶面工程、墙面工程、门窗及其他工程;
2)电力系统,要包括配电箱柜、配电电缆、机房照明、强电桥架;
3)UPS系统,包括机房所使用的UPS设备及其电池等附属设备等。
4)防雷接地工程,主要包括机房区域的防雷、接地系统;
5)精密空调系统:包括机房区域的精密空调;
6)新风系统:包含机房内部新风系统;
7)环控系统,包括机房区域的温湿度、供配电、门禁、UPS设备、视频监控、空调、消防、漏水的监控;
8)综合布线,包含机房的服务器机柜和列头柜之间的配线工程;
9)冷热通道机柜系统,包含机柜系统及冷通道封闭组件;
10)FM200自动灭火系统,包含机房区域的七氟丙烷气体消防系统建设。

1.2设计原则

在进行机房工程设计时,主要遵循以下原则:
实用性和先进性
机房基础设施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。在使用先进技术的基础上来确保其实用性。以适应未来信息产业业务的发展和技术升级的需要。
安全可靠性
为保证各项业务应用需要机房提供高可靠性的保障,要对机房的布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上,采用相关的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机房的安全可靠性。
标准化
标准化是非常关键的。在机房系统结构设计,基于国际标准和国家有关标准,包括各种建筑、机房设计标准,电力电气保障标准,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。
灵活性与可扩展性
机房必须具有良好的灵活性与可扩展性,能够根据机房不断深人发展的需要,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。
可管理性
机房内各系统的可管理性是非常重要的,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、监测整个计算机机房的运行状况,实时邮件、语音报警,实时事件记录,这样可以迅速确定故障,提高运行的性能、可靠性,简化机房管理人员的维护工作,从而为机房安全、可靠的运行提供最有力的保障。

1.3设计依据

设计参考标准规范如下(不限于):
1)《数据中心设计规范》GB50174-2017
2)《智能建筑设计标准》GB50314-2015
3)《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-2017
4)《防静电活动地板通用规范》GB/T 36340-2018
5)《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
6)《低压配电设计规范》GB50054-2011
7)《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
8)《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012
9)《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012
10)《综合布线系统工程设计规范》GB 50311—2016
11)《气体灭火系统设计规范》GB 50370-2005
12)《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013
13)《安全防范工程技术规范》GB50348-2018

1.4验收依据

验收参考标准规范如下(不限于):
1)《数据中心基础设施施工及验收规范》GB50462-2015
2)《智能建筑工程质量验收规范》GB 50339-2013
3)《建筑装饰装修工程质量验收标准》GB50210-2018
4)《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2015
5)《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169-2016
6)《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》GB 50254-2014
7)《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010
8)《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016
9)《综合布线系统工程验收规范》GB/T 50312-2016
10)《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007
11)《火灾自动报警系统施工及验收规范》(GB50166—2007)
12)《安全防范系统验收规则》GA/308-2001

第二章空调系统

2.1需求分析

空调对于电子信息设备的安全运行至关重要,因此机房空调设备的选用原则首先是高可靠性,其次是运行费用低、高效节能、低噪声和低震动。
主机房地面设置排水系统。地面设置挡水和排水设施。
数据中心不应有与主机房内设备无关的给排水管道穿过主机房,相关给排水管道不应布置在电子信息设备的上方。进入主机房的给水管应加装阀门。
数据中心内的给水排水管道应采取防渗漏和防结露措施。
穿过主机房的给水排水管道应暗敷或采取防漏保护的套管。管道穿过主机房墙壁和楼板处应设置套管,管道与套管之间应采取密封措施。
主机房和辅助区设有地漏时,应采用洁净室专用地漏或自闭式地漏,地漏下应加设水封装置,并应采取防止水封损坏和反溢措施。
数据中心内的给排水管道及其保温材料应采用不低于B1级的材料。
主机房的空气含尘浓度,在静态或动态条件下测试,每立方米空气中粒径大于或等于0.5μm的悬浮粒子数应少于17,600,000粒。

2.2设计原则

数据中心空调系统设计选择,以技术先进、系统实用、技术措施的完善、设备性能好、结构合理、低成本、低维护量作为基本原则。
1)先进性
整个系统的设计在满足现有功能的前提下,系统设计具有前瞻性,在今后较长时间内部保持一定的技术先进。
2)安全性
系统中的关键设备、设计要采取备份及冗余措施,确保系统长期正常运行。
3)实用性
根据数据中心的建设级别、地理位置、不同的应用场景选择空调系统。提供操作简便、灵活、便于管理和维护的空调系统。
4)经济性
在满足系统功能及性能要求的前提下,尽量降低系统建设成本,采用经济实用的技术和设备。

2.3负荷计算

空调系统的冷负荷主要是服务器等电子信息设备的散热。电子信息设备发热量大(耗电量中约97%都转化为热量),热密度高,夏天冷负荷大,因此数据中心的空调设计主要考虑夏季冷负荷。
空调系统夏季冷负荷应包括下列内容:
1 数据中心内设备的散热;
2 建筑围护结构得热;
3 通过外窗进入的太阳辐射热;
4 人体散热;
5 照明装置散热;
6 新风负荷;
7 伴随各种散湿过程产生的潜热。
空调系统湿负荷应包括下列内容:
1 人体散湿;
2 新风湿负荷;
3 渗漏空气湿负荷;
4 围护结构散湿。
采用功率及面积法进行计机房热负荷:
Qt=Q1+Q2
其中,Qt总制冷量(KW)
Q1室内IT设备负荷(=设备功率×0.8)
Q2环境热负荷(=0.12~0.18KW/m2×机房面积),南方地区可选0.18,而北方地区通常选择0.12
本项目机房热负荷计算如下表所示:

项目
冷通道-A
冷通道-B
机柜数量
19
12
机柜功率密度
单柜4KW(高密度)
单柜3KW(低密度)
IT设备负荷(KW)
(19*4)*0.8=60.8KW
(12*3)*0.8=28.8KW
环境热负荷
24㎡*180W/㎡=2.4KW
17㎡*180W/㎡=3.06KW
合计热负荷:
65.12KW
31.86KW
空调配置
25KW*4台(3+1)
39KW*2台(1+1)

2.4气流组织设计

从节能的角度出发,本次项目采用行间制冷空调前出风后回风,并且采用冷通道封闭技术,有效隔离冷热气流,提高机房空调的制冷效率。
列间冷却+冷通道封闭方式,气流组织形式如下:
1)机柜和列级空调均“面对面”布置,列级空调送出的冷空气进入机柜中间的通道,形成“冷通道”;
2)因冷通道封闭,冷气流无法进一步往通道上部和通道两端扩散,故全部进入机柜;
3)冷空气在机柜内吸收 IT 设备的散热变成热空气后排出,被列级空调吸入,热空气在列级空调内被再次冷却后送入冷通道,进入下一轮循环。
冷通道封闭气流组织模拟图,如下图所示:

640.png

图1 冷通道封闭机房气流图

2.5空调设计方案

2.5.1冷却方式

本次机房制冷方案选用的精密空调均为风冷型机组。
风冷空调的最大优点,就是制冷铜管管路安装简便,可维护性强,系统可靠性高,因此在中小型数据中心得到广泛应用。由于本项目室内外机落差在XXXX范围内,管道总长不超过50m,因此推荐风冷方案。高效节能,总体运行维护费用较低,且安装施工简便,互不影响,可靠性更高。

2.5.2空调选型及布局

高密度(机柜按4KW)区域配置4台25KW制冷量精密空调,3+1冗余方设计,低密度(机柜按3KW)区域配置2台39KW制冷量精密空调2台,1+1冗余设计。
精密空调布局图,详见下图:

640.png

图2 精密空调布局图

2.5.3设备介绍

技术参数、特点、功能介绍
加湿方式介绍
运行环境参数

2.5.4室内空气设计参数

冷通道环境要求:
冷通道或机柜进风区域的温度:18°C ~27°C(推荐值)、15°C ~32°C(允许值)
冷通道或机柜进风区域的相对湿度和露点温度:露点温度5.5°C ~15°C,同时相对湿度不大于60%。
当机柜或机架采用冷热通道分离方式布置时,主机房的环境温度和露点温度应以冷通道的测量参数为准;当电子信息设备未采用冷热通道分离方式布置时,主机房的环境温度和露点温度应以送风区域的测量参数为准。
室外机环境要求:
由于上海地下,夏季室外温度较高,室外机选型为XXX,原因XXXX

2.5.5空调群控

机房空调配置采用N+1冗余,冗余方式可设定为群控,几个机组可以被设定为备用,备机的通常状态是关机(风机关),备用功能可按天(可设置时间)轮值,轮值按可选的组数来执行。例如3台机组1台备机的情况下,如果轮值数量是1,备用轮值的顺序为从1-2到2-3。如果群控中的某台运行机组联系不上(故障)或者发生压缩机锁定或高温告警或温度传感器故障后,启用一台备机,直至所有备机都启动。
精密空调群控组网方式,参见下表:

640.png

2.6给排水、防水方案

空调安装区域地板下设置适当高度的防水围堰,并应在围堰内设置地漏,以防发生水患并能及时排水,并对防水围堰内的地面及防水围堰做防水处理。为了使产生水情能及时处理,在可能产生水的地方(机房专用空调四周)采用漏水报警系统。
使用洁净室专用地漏或自闭式地漏,自闭式地漏的特点是存水腔内设置自动启闭阀,下水时启闭阀自动打开,使水直接排向管道;下水停止时,启闭阀自动关闭,达到防溢、防虫,防臭的功能。
加强地漏的水封保护。由于地漏自带水封能力有限,地漏箅子上又不可能经常有水补充,因此当必须设置地漏时,为防室外污水管道臭气倒灌,应在地漏下加设可靠的防止水封破坏的措施。
为防止给排水管道结露,管道应采取保温措施,保温材料应选择难燃烧的B1材料。
防水围堰做法

2.7空调机组方案

如现场无特殊要求,当室外机高于室内机时,建议垂直最大距离为20米;当室外机低于室内机时,建议垂直最大距离为5米;建议管道总长不超过60米。
当室外机高于室内机时,建议根据要求加装“U”型回油弯。管路总长度超过30米,加装管路延长组件。



640.png

图3 室外机高于室内机安装示意图

640.png

图4 室内机高于室外机安装示意图

2.8消防联动

消防联动时,报警控制器在接到报警信号后发出关闭空调机电源的信号。

第三章新风系统

3.1需求分析

主机房应维持正压。主机房与其它房间、走廊的压差不宜小于5 Pa,与室外静压差不宜小于10 Pa。
机房新风换气系统主要有两个作用:其一给机房提供足够的新鲜空气,为工作人员创造良好的工作环境;其二维持机房对外的正压差,避免灰尘进入,保证机房有更好的洁净度。
新风系统应设初、中效过滤器,环境条件不好时,可以增加亚高效过滤器和化学过滤装置。

3.2新风计算

空调系统的新风量应取下列二项中的最大值:
1 按工作人员计算,每人40m3/h;
2 维持室内正压所需风量。
机房面积S=110㎡ ,机房净高3米,体积为330m³,按每小时换气2次计算,机房每小时所需新风量660 m³。

3.3新风机选型及布局

新风系统机房内布局图

3.4设备介绍

新风机产品介绍

3.5消防联动

新风机进风管上设计有电动防火阀,它和消防讯号联锁。有火灾发生时,电动防火阀将自动关闭,防止灭火气体沿新风管排出室外,减弱灭火功能。


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