机房整体技术方案书

1机房建设技术方案书施耐德电气信息技术(中国)有限公司2013-022目录一.机房现状：二.机房基础设施设计思路：三．机房规划说明：四.配置清单五.系统特点:六.模块化UPS主机介绍:七.智能型5U机架式精密配电盘介绍八.电池系统九.设备尺寸与重量十.机房热负荷计算十一.精密空调介绍十二.机柜系统介绍十三.机房设备和环境监控系统◆西北区案例参考3一.机房现状：数据中心机房位于学院一期实训楼一层南侧，其中设备间计划105m2，宽7.2米，长14.5米。机房室外有平台可安放空调外机。机房的总层高为4.2米，梁下到地面为3.65米。大楼采用框架剪力墙结构设计，1楼下无地下室。机房建设完毕后的负载估计为20KVA（19KW），大致包括：1、网络设备：5KW2、存储：4KW3、服务器：7KW4、其他：3KW以上负载为设备厂商公布的额定功耗，实际功耗应该为14KW左右。同时将来机房实际的IT负载随着业务的扩展将会不断增加，预计本机房未来最大的IT负载不超过30KW。机房的外部供电情况为：两路不同供电局的市电。无柴油发电机机房需要配置精密空调，且空调系统必须考虑冗余。根据目前负载情况及设备功率，目前机房考虑配置4个网络机柜，11个服务器机柜，共15个。机柜的摆放需要同时考虑以后负载扩容时机柜的布局。同时机房的运行成本非常高，要求新机房在结构和模式上必须是维护成本低、运行效率高、扩容简单、扩容成本低的系统。4二机房基础设施设计思路：随着IT负载的快速变化和机架式服务器以及更高密度的刀片式服务器的大量采用，研究表明传统的以解决机房内塔式设备正常运行的基础设施已经不能满足需求，必须提供专为机架式设备设计的解决方案。其中主要的几个技术问题如下：1，机房总成本高:包括建设成本、扩容成本、运行成本、维护成本。主要表现在系统不容易扩容，系统效率低下，运行成本高等。2，灵活性和适应性差。传统的基础设施对机房布局、机房装修、机房空间高度等都有要求，占地面积大，需要单独的设备房间。3，无法适应中高功率密度的制冷:传统机房只能对平均功率密度为3KW左右的机房进行有效的制冷,现在及未来的机柜功率密度会大大增加,因此在机房制冷方案的选择上就要选择可以适应各种机柜功率密度的方案.4，系统顺利平滑的扩容:机房的使用周期平均为10-15年,而在此期间,用户由于业务应用的变化会面临UPS输出功率增加、配电回路布线扩容、制冷的扩容等;在传统机房在扩容时往往会面临业务中断时间长,机房面积不够,线缆布线混乱(原始机房资料丢失或错误)而造成的成本增加等问题。5，建设绿色机房:随着能源成本的大幅提升,如何降低机房能耗,提高机房效率是机房规划的新课题.6，布线方式不科学。传统的下走线或天花吊线架走线模式在扩容、成本、机房净空、水灾、火灾、工程施工等方面都存在相应问题。7，维护不方便。维护时间长，费用高。因此，基于上述原因，为了解决机房内占据主导地位的机柜安装模式的IT负载的新的要求，机房基础设施必须全面改进，适应IT设备的变化，技术上必须遵循下述的新的思路和设计原则：◆提供机柜级别复合密度解决方案。当今的IT负载的趋势是高密度、机架式。机房设计要保证每个机柜内IT负载的正常工作，提供机柜级别的解决方案。解决从低密度到高密度负载下的配电、散热、走线、扩容、监控管理等问题。◆可扩容性，可根据今后负载的增加，方便的进行UPS输出功率、电池后备5时间、配电回路、机柜、制冷容量的在线扩容。特别是要满足高功率密度机柜的制冷扩容要求。要求基础设施的设计最好为标准化、模块化、热插拔、冗余设计。◆可用性，要求达到至少5个9的不间断供电、配电和制冷的可用性，保证每台IT设备都能得到安全的、稳定的、不间断的电源供应和散热能力。同时，计算机机房要求达到A级环境标准，保证温度、湿度、洁净度、噪音、电磁干扰与屏蔽要求◆建设绿色机房:需要考虑整体寿命周期总成本。不能仅仅考虑购置成本，还必须考虑5－10年使用周期中的运行、管理、维护和扩容的总体成本。◆可管理性:要求对UPS、电池、配电柜、空调、机柜内温度湿度、噪音、露点、风速等环境其他参数实现网络集中监控管理报警功能。◆可维护性。用户最好能自我维护。能够提供预报警功能，在电池寿命、配电回路过载、温度湿度过高、三相负载不平衡等潜在危险降临之前发出报警提示，提醒用户尽快整改，避免断电、过温停机等更大事故发生。提供快速维护响应能力，800热线电话，专门项目维护主管24小时手机直线等。根据上述的基本要求为指导，我们建议采用APC公司机房基础设施解决方案－英飞集成系统，为IT机架式设备提供机柜级别的高可用性、可维护性、可升容性、灵活与快速性、可管理性和最低的整个寿命周期成本。是目前数据中心机房最先进的基础设施解决方案。6三．机房规划说明：根据本机房的实际情况，以及IT负载的要求，结合APC公司对于IT机架式设备和机房的最新研究成果和解决方案，提出如下基本设计：1、机房布局。主机房采用开放式布局，不单设传统的配电间，UPS主机、机房总配电柜、电池柜全部采用标准的机柜式外观，和服务器及网络机柜外观完全一致，如下图：平面布局图一：当前机房平面布局如图所示，机房长14.5米，宽7.2米，机房内“RACK”标识的为服务器机柜和网络机柜，“INPUT”标识的为定制的输入输出总配电柜，“UPS”标识的为APC32KWN+1的模块化机架式UPS主机,“BAT”标识的为机柜式电池组，“CSD351A”标识的为STULZ精密空调。机柜成两列、背对背摆放，机柜前门为冷通道，在冷通道安装打孔地板，后门为热通道。精密空调正对热通道安装，采用地板下送风，顶部自然回风，靠墙安装。强、弱电均采用机柜顶部走线。当后期随着用户业务的不断发展，机房面临负载的增加，也就面临着扩容，根据本机房的尺寸和结构，机房可按照如下布局方便地扩容，如图示：随着负载的增加，后期还可以增加11个服务器机柜，图中左侧天蓝色机柜所示，同时7增加一台CSD351A精密空调，图中左侧浅绿色示。平面布局图二：后期机房平面布局2、电源线和数据线走线模式。电源线及数据线均采用机柜顶部走线模式，电源线和数据线分别置于机柜顶部的前部和后部的走线槽内，严格物理分割。最大程度方便以后线缆的扩容及整理，同时提升高架地板下的送风效率。3、空调管线的走线。为降低空调管道对IT设备的可能的危害，空调管道走高架地板下方。3、高架地板。因机房层高条件能满足，故高架地板高度设计为450mm，以形成最佳的静压箱，使精密空调的送风效率最佳。地板下做地排和空调管路通道，水泥地面做防尘处理。4、天花吊顶。机房层高为4.2米，梁下到地面高度为3.6米，总高度和梁下高度均比较合适，需要做吊顶。85、机房净高。机房净高为3600mm-450mm=3150mm。服务器机柜高度为2000mm，机柜顶部走线槽高度为200mm，即机柜顶部距梁下高度为950mm。机房的高度既能很好满足应用及施工，同时视角非常协调，6、机房输入输出总配电。机房配电功率为：UPS系统60KVA，精密空调（2台）30KVA，照明等5KVA，合计95KVA，每相为32KVA，每相电流为145A。因此总配电柜的输入总开关容量设计为3相250A，预计实际电流不超过100A。具体回路配置见后“配置清单”。7、32KWN+1UPS和电池组。考虑到今后机房的总功率最大为30KW，当前负载额定功率为19KW（实际功率约为14KW）。因此决定采用APC公司的SYPX48K系列机架式、模块化、热插拔结构UPS电源，实现冗余输出供电。SYPX48KUPS每个功率模块为16KW，因此，共采用3个功率模块，形成2＋1冗余配置，额定输出为32KWN+1。UPS主机架集成12路16A1P、3路32A1P输出回路，所有开关均为热插拔结构，可在线增减。同时可基于IP网络，以Web方式实现对每路开关的通断、电流大小实现监控，并可设定报警门限、电子标签。后期最大可扩展到18个单相输出回路。同时，UPS主机集成了系统的总输入输出及维修旁路开关。电池后备时间：大楼的输入市电较好，有两路市电；同时机房精密空调不能用UPS供电，IT设备有电但空调无电的状况下系统不能长时间持续；电池系统为损耗品，每3－4年更换一次。因此，电池配备按照1小时配置。共配置一个机柜的电池，内含32节12V/100AH的电池，在20KW负载下可实现1小时延时。8、负载机柜的配电。对所有负载机柜实现双回路供电，1路为UPS供电，一路为市电供电。所有单电源负载由UPS回路供电。对机柜的双回路供电均能实现“精密配电”功能：一路来自于UPS主机集成的15路精密配电。共3路1P32A，12路1P16A，所有开关均为热插拔结构，可在线增减。同时可基于IP网络Web方式实现对每路开关的通断、电流9大小监控，并可设定报警门限、电子标签。另一路来自于输入输出总配电柜后端配置的APC5U机架式精密配电盘。共3路1P32A，12路1P16A，所有开关均为热插拔结构，可在线增减。同时可基于IP网络Web方式实现对每路开关的通断、电流大小监控，并可设定报警门限、电子标签。配电系统示意图如下：配电走线示意图如下：三相250A32KN+1UPS外部电池柜三相125A，UPS机房总配电柜UPS主机集成的输出精密配电系统单相16A，机柜1三相63A，空调1三相63A，空调2单相16A，备用1单相16A，备用2单相32A，照明1单相32A，照明2单相16A，备用3单相16A，备用4单相16A，机柜2-12单相32A，机柜13-15三相80A三相80A三相100A三相125A，精密配电盘单相16A，机柜1单相16A，机柜2-12单相32A，机柜13-15单相16A/32A，机柜16-18（未来可扩展）5U机架式精密配电系统单相16/32A，机柜16-18（未来可扩展）109、制冷系统。因机房内的IT设备密度为中低密度，平均每个机柜的负载不超过3KW，因此采用传统结构精密空调。精密空调采用下送风上回风、风冷模式。将冷空气送入高架地板下，高架地板密封后形成一个有效的压力箱，然后在每个服务器机柜的正门安装打孔地板，冷空气通过打孔地板喷出，送到机柜的正门前方，机柜中的服务器通过自己风扇的旋转将冷空气吸如，然后从尾部排除热空气。精密空调的回风口正对机柜的后部，通过压力差，热空气迅速回到空调的回风口，由此完成空气的一个循环。精密空调系统故障后机房也不能正常工作，所以必须考虑制冷冗余，配置2台精密空调，实现制冷冗余。每台空调的总制冷量为35KW。精密空调配置网卡，可实现基于IP网络的监控管理。10、机柜系统。配置高散热能力、高承重、高兼容性的服务器机柜11个，尺寸为600mm*1070mm*2000mm，网络服机柜4个，尺寸为750mm*1070mm*2000mm。在每个机柜内垂直安装机柜专用配电条2路。分别对应前端的UPS供电回路及市电供电的5U机架式精密配电盘回路。每个机柜配置2路16A或32A机柜级崔直安装插线板；每个机柜配置顶部数据线及电源线走线通道；配置10块固定承重托盘；配置一套气流管理盲板；配置机柜排间的走线梯架。11、机房设备和环境监控。配置APC英飞集中管理单元，实现对UPS、精密配电、精密空调、环境温湿度等的集中管理。配置短信报警系统，实现对设备故障的随时短信管理。配置环境和视频监控主机，IP摄像头、温湿度传感器、漏水检测绳，实现对机房视频和环境的监控。具体监控布局及连接示意、系统图见后。11四.配置清单系统产品规格型号品牌技术参数数量单位1）机房输入输出总配电柜柜体定制宏润标准服务器柜体，与UPS主机外观一致，黑色；600*1000*2000。1个输入总开关S3N250R250+MXABB250A三相ABB开关，塑壳1只UPS输出总开关S1N125R125ABB125A三相ABB开关，塑壳1只精密空调输出总开关S263D32ABB32A三相ABB开关2只5U精密配电盘输出开关S1N125R125ABB125A三相ABB开关，塑壳1只照明输出开关S261C32ABB32A单相ABB开关2只备用输