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。
机房建设的平面设计图
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。
柴油发电机和机房应该怎么设计?
在民用建筑中，特别是商业用途，柴油发电机应位于底层。在一些对噪音、振动和烟雾有特殊要求的地方，或室内没有合适的地方时，可以选用低噪音箱式柴油发电机。应与建筑物保持一定的距离，以满足特殊场合的应用需要。下面介绍柴油发电机房的八点注意事项。
1、机房内，除冷却水箱端外，其他布置尺寸要求，请按照《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92表6.1.3.2设计。当散热器与墙壁的距离小于250mm时，可将热空气直接排入墙壁。当散热水箱距墙体600-1000mm时，加装导风罩将热空气排到外面，导风罩与散热水箱之间增加柔性接头。发电机站房净高一般为发电机组高度的2倍，至少应比发电机高1.5m。
2、有些发电机组需要安装日用油箱，日用油箱容量一般满足3?8小时满载。日用油箱应高于柴油泵，可加装支架。出水口必须高出罐底100mm以上，防止杂质堵塞管路。
3、当电机功率大于500kW时，建议在机组上方的屋顶下安装16#工字钢安装起重设备。
一些地方的消防部门必须严格规定日用油箱的容量（与发电机容量无关）。日常使用的油箱必须安装在单独的防火室内，并配备事故油箱。为此，必须从相关部门了解选择。必要时，在室外铺设地下储油罐，使外部燃料在卸货后可以沉淀一定时间。
4、一般生产厂提供每台柴油发电机组的排风量，根据进风量大于排风量的原则，可以得到进出风百叶窗的有效面积。由于发电机房一般在地下一层，应有足够大的排风竖向，有利于消声。入口闸板一般位于发电机的后端，排气闸板位于与入口闸板相对应的位置。如果位于地下室，难以达到上述要求，但排出的热空气不应吸入室内新风装置，否则不能做新风、清洁和冷却，风井进入和出气可以找专业人士帮忙解决。
注：发电机、柴油机和排气管散发的辐射热也应采用机械通风或自然通风。
5.应急（备用）柴油发电机组，一般不设独立控制室。
6、柴油机废气具有噪声大、振动大、温度高等特点。管道在室内部分应采用波纹管连接。室内“带隔热带的消声器”对室外或烟道、对烟道有利于降低噪音和防止污染。由于排烟温度较高（500℃左右），普通粘土砖烟道不能经久耐用，宜用耐火砖砌筑。金属管应保温，保温层表面温度不超过60℃。
注：柴油机尾气排放和除尘等，请咨询当地环保部门。
7、除地面外的所有柴油发电机站必须安装吸音材料。机房内壁在多孔板夹层内均匀填充岩棉，吸音隔音，阻燃。此外，进、排气通过排气室和进气室，能有效吸收声音，降低噪音。
8、柴油发电机组基础一般为200混凝土结构，基础长宽为机组常用底盘长度，宽度各为200～300mm，基础高出地面50～200mm，基础厚度为：1：HUK.G/(dBL)
H-基础厚度（m）
K-重量倍数1.5g2
G-发电机组总重量(kg)
D-混凝土密度2400kg/mm3
B-基础宽度(m)
L-底座长度(m)
机组基础不预留地脚螺栓孔。安装时将减震器（或橡胶减震垫）置于机组底盘下方，用膨胀螺栓将减震器与基础固定。如有必要，可在地基周围设置抗震沟，为建筑物提供更好的保护。沟宽25-30mm，沟深与地基深度相等。沟内填满黄沙或锯末，或两者的混合物。
机房建筑设计内容有哪些
1、通信接人交接设备机房应设在建筑物内底层或在地下一层(当建筑物有地下多层时)。
2、公共安全系统、建筑设备管理系统、广播系统可集中配置在智能化系统设备总控室内，各系统设备应占有独立的工作区，且相互间不会产生干扰。火灾自动报警系统的主机及与消防联动控制系统设备均应设在其中相对独立的空间内。
3、通信系统总配线设备机房宜设于建筑(单体或群体建筑)的中心位置，并应与信息中心设备机房及数字程控用户交换机设备机房规划时综合考虑。弱电间(电信间)应独立设置，并在符合布线传输距离要求情况下，宜设置于建筑平面中心的位置，楼层弱电间(电信间)上下位置宜垂直对齐。
4、对电磁骚扰敏感的信息中心设备机房、数字程控用户交换机设备机房、通信系统总配线设备机房和智能化系统设备总控室等重要机房不应与变配电室及电梯机房贴邻布置。
5、各设备机房不应设在水泵房、厕所和浴室等潮湿场所的正下方或贴邻布置。当受土建条件限制无法满足要求时，应采取有效措施。
6、重要设备机房不宜贴邻建筑物外墙(消防控制室除外)。
7、与智能化系统无关的管线不得从机房穿越。
8、机房面积应根据各系统设备机柜(机架)的数量及布局要求确定，并宜预留发展空间。
9、机房宜采用防静电架空地板，架空地板的内净高度及承重能力应符合有关规范的规定和所安装设备的荷载要求。
10、机房的背景电磁场强度应符合现行国家标准《环境电磁波卫生标准》GB9175有关的规定。
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