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排級微模塊數據中心解決方案

模塊化數據中心方案,是當今行業中主流及領先的應用方案,在各行業的大中小型機房中廣泛應用,并受到行業專家及用戶高度認可。包括騰訊、阿里、國家超算中心、各國有銀行、各國家及省市政府單位、各托管IDC及云計算中心都大量應用并對其便捷性,可擴容性、低運營成本(節能高效性)、高可管理性、整潔美觀給予了高度評價。

本項目按照機房需求量身定做,同時考慮到后續擴容的便利性,支持在線擴容、無需掉電、避免二次工程及施工、節能突出、節約運營及維護成本;方案整體美觀整潔、兼容性好、維護時避免因不同廠家設備損壞出現扯皮,故障界面不清晰等問題,建議使用排級模塊化機房方案。排級模塊化數據中心解決方案是我司針對中小型數據中心應用場合推出的一體化完整解決方案,該方案設計包括四大系統:服務器機柜及封閉通道系統、供配電系統、熱管理系統和動力環境監控系統。

1、設計原則

整體性
數據中心建設包括多個專業,各個專業間存在千絲萬縷的聯系,必須從整體考慮、全局出發才能使各專業協調融會在一起。

可靠性
采用高可靠性設計標準,為應用提供穩定可靠的基礎環境和設計。

安全性
從防火、防水、防盜、接地、防雷、防電磁干擾、降噪等方面采取有效措施,并考慮地面承重能力等特殊技術措施。

先進性與實用性
在滿足可靠性前提下,采用先進、實用的技術、設備和材料。

管理、維護便捷性
便于工作人員對環境及放置的設備進行集中管理,便于維護、維修。

可擴展性
各子系統都必須具備靈活的系統擴容和升級能力。

環保、節能

全部使用環保材料,方案設計體現節能思想。

2、設計目標

數據中心基礎設施建設是以保證設備運行安全性、可靠性為主要目的綜合性項目,它包括機柜系統、電氣系統、空調系統、監控系統等四大系統。其目標是:

1)、保證計算機設備運行的可靠性

2)、保證機房運行的安全性

3)、延長計算機設備的使用壽命

4)、滿足用戶的特殊要求

5)、保證場地工作人員的身心健康

設計工作就是圍繞這些根本任務來進行,在設計過程中采用超前的設計思想和先進的技術,并著眼于未來發展,把各個系統有機的結合起來,通過采用優質材料、合理的配置和先進的工藝確保環境指標的實現,為計算機設備和工作人員創造一個安全、可靠、寬松、舒適的工作場地。

3、設計參考依據

系統設計遵從以下標準和規范:

《電子信息系統機房設計規范》                           GB 50174-2008

《電子信息系統機房施工和驗收規范》                     GB 50462-2008

《電子計算機場地通用規范》                            GB/T-2887-2000

《防靜電活動地板通用規范》                            SJ/T10796-2001

《建筑設計防火規范》                                   GB50016-2006

《高層民用建筑設計防火規范》                           GB 50045-2005

《建筑內部裝修設計防火規范》                           GB 50222-2001

《民用建筑工程室內環境污染控制規范》                   GB50325-2010

《采暖通風與空氣調節設計規范》                         GB50019-2003

《民用建筑電氣設計規范》                                JGJ162008

《供配電系統設計規范》                                 GB 50052-2009

《低壓配電設計規范》                                     GB 50054-95

《電力工程電纜設計規范》                               GB50217-2007

《通用用電設備配電設計規范》                             GB 50055-93

《建筑物防雷設計規范》                                 GB50057-2000

《建筑物電子信息系統防雷技術規范》                     GB50343-2004

《電信專用房屋設計規范》                               YD/T5003-2005

《通信用不間斷電源(UPS)》                            YD/T1095-2008

《電信設備抗地震性能檢測規定》                          YD5083-2005

《電信設備安裝抗震設計規范》                            YD5059-2005

4、排級微模塊子系統設計

4.1服務器機柜

國際領先的散熱設計 

    • 前后超級網孔門設計 
    • 高密內六角網孔,開孔率高達72% 
    • 適應數據中心冷熱通道設計 
    • 弧形門設計,通風面積更大,且美觀大方,符合現代機房審美標準 
    • 機柜分前進風與下進風方式,滿足不同的環境使用 獨特的組合式結構設計 

機柜框架采用組合式設計 

    • 側門板采用上下板設計及機柜內部固定,方便拆裝,進一步提高設備的安全性 
    • 豐富的選配件,滿足各種應用需求 
    • 兼容平板包裝運輸,降低60%的運費

可靠的電源分配設計 

    • 主備雙路輸出,使用安全穩定 
    • 多樣的配電方案滿足各種應用需求 
    • 獨特的遠程監控與管理,使用更方便

科學的線纜管理 

    • 后部采用專用線纜管理通道,方便對大量數據線的敷設、管理和操作 
    • 頂部采用雙通道走線槽與走線梯的無縫配合,方便排線和檢修
4.2制冷系統
4.2.1列間機房空調

列間機房空調是針對高熱密度數據中心、模塊化數據中心、低PUE值數據中心、集裝箱數據中心、機房局部熱點改造而開發的列間安裝的機房專用空調。

列間空調為在機架列間安裝的機房空調,外觀風格和機架高度一致,采用背部回風,前部送風的氣流組織形式,和安裝于機架中設備的排熱風、吸冷風的氣流組織高度匹配。

列間空調具備適應高回風溫度、超高能效比、100%顯熱比、靠近熱源制冷等優點,是新一代數據中心機房空調的應用趨勢。

列間空調為恒溫恒濕機型,兼容上走管和下走管,可滿足各類應用需求。

列間空調標配R410A環保型冷媒。

4.2.2列間機房空調的特點
    • 靠近熱源制冷,氣流路徑短,冷量損失??;
    • 適應高回風溫度,和發熱量大的設備出風溫度匹配度高;
    • 超高能效比,節能,運行費用低;
    • 超高的100%顯熱比,不會造成過度除濕;
    • 高可靠、超長壽命設計:24小時365天不間斷運行設計,設計壽命為10年;
    • 維護方便:主要部件易拆卸設計,風機熱插拔設計,和機柜維護習慣一致的前后門維護,無需側面維護;
    • 多個高效后傾離心直聯風機,風量冗余設計,每臺風機均設計標準工況下在最佳效率點運行,而不是在最大風量點運行;變容量系統標配采用EC風機;
    • 風機采用全覆蓋式布局,覆蓋了整個機組的立面,無論是機內氣流組織還是進出風氣流組織都分布的更加均勻,更有利于提高能效,改善制冷效果。
    • 直接膨脹式機組采用業內知名廠家的高能效高可靠性壓縮機,其中變容量系統采用了EC壓縮機,冷量隨設備負荷變化而調整,節能高效。
    • 蒸發器采用滿柜式設計,最大化了利用了機組內的空間,使換熱面積更大,配合全覆蓋式風機,可使換熱效果最佳、冷量輸送更平穩均勻。
    • 室內機預留有上走管和下走管接口,標配出廠即兼容上、下走管,可根據現場實際情況自由選擇,無需額外定制。
    • 無級調速變頻室外風機,系統運行更加平穩和節能;
    • 標準室外機可適應室外-20℃環境溫度,低溫啟動型可適應室外-40℃環境溫度;
    • 可提供適應室外最高溫度35℃、40℃、45℃三種室外機配置,可根據現場實際情況靈活配置;
    • 極強的電源適應能力:超寬輸入電壓適應范圍220V/380V±10%,具備缺相保護、提示和告警功能;
    • 強大的控制與通訊功能,標準配置RS485監控接口,具備輪值,遠程開關機,群控,后臺監控等功能;
    • 靈活、強大的的定制化設計能力,可以全面覆蓋市場的不同需求。
    • ● 采用環保型R410A制冷劑,不會破壞臭氧層,不會導致溫室效應。
4.3供配電系統

供配電系統主要由配電單元(PDB)、不間斷電源(UPS)、電源分配單元(PDU)、后備電池等四部分組成。

4.4智能精密配電模塊

智能精密配電模塊符合YD/T 585-2010 的相關技術要求。

380V(或220V)交流輸入電源進入配電模塊后,火線通過窺口銅接線端頭連接在總斷路器上,然后經總斷路器電流互感器匯流排若干個支路斷路器用戶負載;工作地線進入柜體后,通過窺口銅接線端頭連接在匯流排上然后經工作地銅排用戶負載,完成交流電源的分配功能。

    • 柜體內部布線方便、可靠、美觀
    • 交流防雷防護功能
    • 電量監測功能:三相電壓、三相電流、有功與無功功率、電能等功能
    • 告警功能: 電壓、電流、頻率超限告警,開關斷和缺相告警
    • 具備RS485通信接口,便于遠程監控

使用環境

    • 環境溫度:-5℃~+40℃
    • 相對濕度:90%
    • 海拔高度:2000m

電氣性能

    • 絕緣電阻:配電設備中,各帶電回路導體之間及任一導體與機殼(或地)之間的絕緣電阻10MΩ
    • 抗電強度:AC2500V,50Hz,1min,不擊穿,無飛弧
    • 交流電源分配設備額定電壓:380V或220V                                                                                                                                                                                                                                                       

結構

    • 采用模塊化設計,安裝方便,配置靈活。
    • 組成=總開關模塊+支路開關模塊+總斷路器+支路斷路器+零線模塊+智能監控單元。       
4.4.1不間斷電源(UPS

采用機架式UPS,型號為HS-10KRH,系統標配兩臺UPS。

UPS系統由整流器PFC、逆變器、電池充電器、DC/DC變換器、電池、轉換開關等組成,有市電模式、電池模式和旁路模式等三種工作模式。

    • 市電模式
    • 市電正常情況下,市電輸入通過PFC升壓成穩定直流電壓,供給逆變器,同時給蓄電池充電。逆變器輸出穩定的交流電給負載供電。
    • 電池模式
    • 市電異?;驍嚯娗闆r下,電池輸出通過DC/DC變換器升壓后供給逆變器,逆變器輸出穩定的交流電給負載供電。
    • 旁路模式
    • UPS發生過載、過溫或故障時,UPS將自動切換到旁路供電。
4.4.2電源分配單元(PDU

系統采用的PDU支持單路交流220/230/240V供電,12路10A,帶輸入總控開和電源指示燈。

4.5消防系統

排級微模塊系統采用插框式消防模塊,安裝于服務器機柜內部,6U高,可與監控系統聯動,負責模塊內部的消防。

到目前為止,機房的滅火方式大多采用全淹沒式(整個機房為一個防護區)。當設備發生火災,氣體滅火系統無區別的對整個防護區噴放滅火劑。滅火劑因為其它設備和機柜面板的遮擋,無法迅速的到達著火部位。只能通過機柜的進氣孔和縫隙進入。實際上滅火劑并未全部參與滅火,只是柜內的氧氣濃度下降才導致火災被撲滅火。

    • 針對性強:

防護區為機柜內部,保護重要電氣元件及服務器中數據。

    • 滅火迅速:

采用無管網設計。滅火劑能迅速擴散到整個機柜,而七氟丙烷氣體滅火時間在8秒以內。

    • 互換性強:

消防插框接口與其它模塊一致。維護和更換方便快捷。

    • 網絡通信:

每個模塊都有網絡通信接口,方便系統實時掌握每個機柜的狀態。

4.6監控系統
4.6.1監控對象

監控系統可實現對配電、設備(UPS、空調等)、機房環境、機房安全、門禁系統的集中監控。

4.6.2UPS監控

監控平臺實時監視模塊內置UPS整流器、逆變器、電池、旁路、負載等各部分的運行狀態與參數。系統可全面診斷UPS運行狀況,實時監視UPS的各種參數。一旦UPS報警,將自動切換到相應UPS監控子系統的運行畫面。用戶還可根據需要對重要的報警事件設置電話語音撥號的報警功能。對于重要的參數,可作曲線記錄,系統可查詢一年內相應參數的運行曲線,并可顯示查詢選定具體時間相應時間的參數值,當天(以天為單位)該參數的最大值,最小值,方便管理員全面了解UPS的運行狀況,及時地發現并解決UPS運行中出現的各種問題。

4.6.3空調監控

監控平臺可實時、全面模塊內置空調運行狀況,監控空調各部件(如壓縮機、風機、加熱器、加濕器、去濕器、濾網等) 的運行狀態與參數,并可通過網絡遠程修改空調設置參數(溫度、濕度等),實現空調的遠程開關機。對重要參數,可作曲線記錄,用戶可通過曲線記錄直觀地看到空調機組的運行品質??照{機組即使有微小的故障,也可以通過系統檢測出來,及時采取步驟防止空調機組進一步損壞。對嚴重的故障,可按用戶要求加設電話語音報警。

4.6.4機房環境監控

環境監控包括溫濕度檢測、煙霧探測、紅外探測等。

5. 方案特點及優勢

根據實際應用需求,可采用封閉冷通道、封閉熱通道和冷熱通道都封閉等三種形式。具有快速部署、柔性擴容、智能管理、綠色節能等特點。

快速部署

    • 各子系統工廠預制,現場組裝,部署周期短;
    • 對場地限制少,支持水泥地面和架高地板地面安裝。

柔性擴容

    • 采用模塊化的部件和統一的接口標準,可實現機架或模塊為單位按需擴容,節省初期投資;

智能管理

    • 排級微模塊監控及管理系統可實現對數據中心基礎設施的動力、環境、視頻、設備、門禁的全領域統一監控;
    • 集成告警管理、報表管理、工單管理、能效管理的功能,實現全面智能管理;
    • 使用業界通用通信標準協議SNMPModbus;
    • 可通過網頁瀏覽管理監控信息,支持郵件自動告警功能,可增配短信、電話告警功能。

綠色節能

    • 采用封閉冷/熱通道技術,避免冷/熱氣流的混合,大幅降低能耗;
    • 可提高機房空調回風溫度,提升空調能效比;
    • 針對高熱密度場景,采用列間空調精確制冷,顯著提升制冷效率;
    • 針對負載發熱量波動的場景,采用變容量機房空調產品,實現實時冷涼跟隨,高效節能;
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