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排级微模块数据中心解决方案

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。

本项目按照机房需求量身定做,同时考虑到后续扩容的便利性,支持在线扩容、无需掉电、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,建议使用排级模块化机房方案。排级模块化数据中心解决方案是我司针对中小型数据中心应用场合推出的一体化完整解决方案,该方案设计包括四大系统:服务器机柜及封闭通道系统、供配电系统、热管理系统和动力环境监控系统。

1、设计原则

整体性
数据中心建设包括多个专业,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
各子系统都必须具备灵活的系统扩容和升级能力。

环保、节能

全部使用环保材料,方案设计体现节能思想。

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,它包括机柜系统、电气系统、空调系统、监控系统等四大系统。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。

3、设计参考依据

系统设计遵从以下标准和规范:

《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

《民用建筑电气设计规范》                                JGJ162008

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

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

《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

《电信专用房屋设计规范》                               YD/T5003-2005

《通信用不间断电源(UPS)》                            YD/T1095-2008

《电信设备抗地震性能检测规定》                          YD5083-2005

《电信设备安装抗震设计规范》                            YD5059-2005

4、排级微模块子系统设计

4.1服务器机柜

国际领先的散热设计 

    • 前后超级网孔门设计 
    • 高密内六角网孔,开孔率高达72% 
    • 适应数据中心冷热通道设计 
    • 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 
    • 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 

机柜框架采用组合式设计 

    • 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 
    • 丰富的选配件,满足各种应用需求 
    • 兼容平板包装运输,降低60%的运费

可靠的电源分配设计 

    • 主备双路输出,使用安全稳定 
    • 多样的配电方案满足各种应用需求 
    • 独特的远程监控与管理,使用更方便

科学的线缆管理 

    • 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 
    • 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
4.2制冷系统
4.2.1列间机房空调

列间机房空调是针对高热密度数据中心、模块化数据中心、低PUE值数据中心、集装箱数据中心、机房局部热点改造而开发的列间安装的机房专用空调。

列间空调为在机架列间安装的机房空调,外观风格和机架高度一致,采用背部回风,前部送风的气流组织形式,和安装于机架中设备的排热风、吸冷风的气流组织高度匹配。

列间空调具备适应高回风温度、超高能效比、100%显热比、靠近热源制冷等优点,是新一代数据中心机房空调的应用趋势。

列间空调为恒温恒湿机型,兼容上走管和下走管,可满足各类应用需求。

列间空调标配R410A环保型冷媒。

4.2.2列间机房空调的特点
    • 靠近热源制冷,气流路径短,冷量损失小;
    • 适应高回风温度,和发热量大的设备出风温度匹配度高;
    • 超高能效比,节能,运行费用低;
    • 超高的100%显热比,不会造成过度除湿;
    • 高可靠、超长寿命设计:24小时365天不间断运行设计,设计寿命为10年;
    • 维护方便:主要部件易拆卸设计,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;
    • 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
    • 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。
    • 直接膨胀式机组采用业内知名厂家的高能效高可靠性压缩机,其中变容量系统采用了EC压缩机,冷量随设备负荷变化而调整,节能高效。
    • 蒸发器采用满柜式设计,最大化了利用了机组内的空间,使换热面积更大,配合全覆盖式风机,可使换热效果最佳、冷量输送更平稳均匀。
    • 室内机预留有上走管和下走管接口,标配出厂即兼容上、下走管,可根据现场实际情况自由选择,无需额外定制。
    • 无级调速变频室外风机,系统运行更加平稳和节能;
    • 标准室外机可适应室外-20℃环境温度,低温启动型可适应室外-40℃环境温度;
    • 可提供适应室外最高温度35℃、40℃、45℃三种室外机配置,可根据现场实际情况灵活配置;
    • 极强的电源适应能力:超宽输入电压适应范围220V/380V±10%,具备缺相保护、提示和告警功能;
    • 强大的控制与通讯功能,标准配置RS485监控接口,具备轮值,远程开关机,群控,后台监控等功能;
    • 灵活、强大的的定制化设计能力,可以全面覆盖市场的不同需求。
    • ● 采用环保型R410A制冷剂,不会破坏臭氧层,不会导致温室效应。
4.3供配电系统

供配电系统主要由配电单元(PDB)、不间断电源(UPS)、电源分配单元(PDU)、后备电池等四部分组成。

4.4智能精密配电模块

智能精密配电模块符合YD/T 585-2010 的相关技术要求。

380V(或220V)交流输入电源进入配电模块后,火线通过窥口铜接线端头连接在总断路器上,然后经总断路器电流互感器汇流排若干个支路断路器用户负载;工作地线进入柜体后,通过窥口铜接线端头连接在汇流排上然后经工作地铜排用户负载,完成交流电源的分配功能。

    • 柜体内部布线方便、可靠、美观
    • 交流防雷防护功能
    • 电量监测功能:三相电压、三相电流、有功与无功功率、电能等功能
    • 告警功能: 电压、电流、频率超限告警,开关断和缺相告警
    • 具备RS485通信接口,便于远程监控

使用环境

    • 环境温度:-5℃~+40℃
    • 相对湿度:90%
    • 海拔高度:2000m

电气性能

    • 绝缘电阻:配电设备中,各带电回路导体之间及任一导体与机壳(或地)之间的绝缘电阻10MΩ
    • 抗电强度:AC2500V,50Hz,1min,不击穿,无飞弧
    • 交流电源分配设备额定电压:380V或220V                                                                                                                                                                                                                                                       

结构

    • 采用模块化设计,安装方便,配置灵活。
    • 组成=总开关模块+支路开关模块+总断路器+支路断路器+零线模块+智能监控单元。       
4.4.1不间断电源(UPS

采用机架式UPS,型号为HS-10KRH,系统标配两台UPS。

UPS系统由整流器PFC、逆变器、电池充电器、DC/DC变换器、电池、转换开关等组成,有市电模式、电池模式和旁路模式等三种工作模式。

    • 市电模式
    • 市电正常情况下,市电输入通过PFC升压成稳定直流电压,供给逆变器,同时给蓄电池充电。逆变器输出稳定的交流电给负载供电。
    • 电池模式
    • 市电异常或断电情况下,电池输出通过DC/DC变换器升压后供给逆变器,逆变器输出稳定的交流电给负载供电。
    • 旁路模式
    • UPS发生过载、过温或故障时,UPS将自动切换到旁路供电。
4.4.2电源分配单元(PDU

系统采用的PDU支持单路交流220/230/240V供电,12路10A,带输入总控开和电源指示灯。

4.5消防系统

排级微模块系统采用插框式消防模块,安装于服务器机柜内部,6U高,可与监控系统联动,负责模块内部的消防。

到目前为止,机房的灭火方式大多采用全淹没式(整个机房为一个防护区)。当设备发生火灾,气体灭火系统无区别的对整个防护区喷放灭火剂。灭火剂因为其它设备和机柜面板的遮挡,无法迅速的到达着火部位。只能通过机柜的进气孔和缝隙进入。实际上灭火剂并未全部参与灭火,只是柜内的氧气浓度下降才导致火灾被扑灭火。

    • 针对性强:

防护区为机柜内部,保护重要电气元件及服务器中数据。

    • 灭火迅速:

采用无管网设计。灭火剂能迅速扩散到整个机柜,而七氟丙烷气体灭火时间在8秒以内。

    • 互换性强:

消防插框接口与其它模块一致。维护和更换方便快捷。

    • 网络通信:

每个模块都有网络通信接口,方便系统实时掌握每个机柜的状态。

4.6监控系统
4.6.1监控对象

监控系统可实现对配电、设备(UPS、空调等)、机房环境、机房安全、门禁系统的集中监控。

4.6.2UPS监控

监控平台实时监视模块内置UPS整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部分的运行状态与参数。系统可全面诊断UPS运行状况,实时监视UPS的各种参数。一旦UPS报警,将自动切换到相应UPS监控子系统的运行画面。用户还可根据需要对重要的报警事件设置电话语音拨号的报警功能。对于重要的参数,可作曲线记录,系统可查询一年内相应参数的运行曲线,并可显示查询选定具体时间相应时间的参数值,当天(以天为单位)该参数的最大值,最小值,方便管理员全面了解UPS的运行状况,及时地发现并解决UPS运行中出现的各种问题。

4.6.3空调监控

监控平台可实时、全面模块内置空调运行状况,监控空调各部件(如压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等) 的运行状态与参数,并可通过网络远程修改空调设置参数(温度、湿度等),实现空调的远程开关机。对重要参数,可作曲线记录,用户可通过曲线记录直观地看到空调机组的运行品质。空调机组即使有微小的故障,也可以通过系统检测出来,及时采取步骤防止空调机组进一步损坏。对严重的故障,可按用户要求加设电话语音报警。

4.6.4机房环境监控

环境监控包括温湿度检测、烟雾探测、红外探测等。

5. 方案特点及优势

根据实际应用需求,可采用封闭冷通道、封闭热通道和冷热通道都封闭等三种形式。具有快速部署、柔性扩容、智能管理、绿色节能等特点。

快速部署

    • 各子系统工厂预制,现场组装,部署周期短;
    • 对场地限制少,支持水泥地面和架高地板地面安装。

柔性扩容

    • 采用模块化的部件和统一的接口标准,可实现机架或模块为单位按需扩容,节省初期投资;

智能管理

    • 排级微模块监控及管理系统可实现对数据中心基础设施的动力、环境、视频、设备、门禁的全领域统一监控;
    • 集成告警管理、报表管理、工单管理、能效管理的功能,实现全面智能管理;
    • 使用业界通用通信标准协议SNMPModbus
    • 可通过网页浏览管理监控信息,支持邮件自动告警功能,可增配短信、电话告警功能。

绿色节能

    • 采用封闭冷/热通道技术,避免冷/热气流的混合,大幅降低能耗;
    • 可提高机房空调回风温度,提升空调能效比;
    • 针对高热密度场景,采用列间空调精确制冷,显著提升制冷效率;
    • 针对负载发热量波动的场景,采用变容量机房空调产品,实现实时冷凉跟随,高效节能;
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