模块化数据中心机房技术方案书

2024年2月8日发(作者：)

模块化数据中心机房

技

术

设

计

方

案

介

绍

设计单位：

目录

1

2

2.1

2.2

模块化数据中心机房系统简介 ............................................................................................. 2

模块化数据中心技术方案 ..................................................................................................... 3

项目概况及需求分析 ............................................................................................................... 3

设计理念 ................................................................................................................................... 3

2.2.1

2.2.2

2.2.3

2.3

设计原则 ........................................................................................................... 3

设计目标 ........................................................................................................... 4

设计依据 ........................................................................................................... 4

方案配置 ................................................................................................................................... 5

2.3.1 机房内模块设计及布置 ................................................................................... 5

2.3.1.1 遵化机房微模块设计及布置 ................................................................... 6

2.3.2 配置清单 ........................................................................................................... 8

3

3.1

系统介绍 ................................................................................................................................. 8

服务器机柜 ............................................................................................................................... 9

3.1.1

3.1.2

3.2

突出特点 ........................................................................................................... 9

服务器机柜配置 ............................................................................................. 10

封闭冷池组成及特点 ............................................................................................................. 10

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.2.4

3.3

3.4

玻璃天窗组件 ................................................................................................. 10

玻璃隔离门组件 ............................................................................................. 11

钢制假墙组件 ................................................................................................. 11

消防联动系统组件 ......................................................................................... 12

KTR系列列间机房空调机组技术特点:................................................................................ 12

配电柜产品介绍 ..................................................................................................................... 16

3.4.1

3.4.2

配电柜技术特点： ......................................................................................... 16

精密列头柜特点： ......................................................................................... 17

1

1

模块化数据中心机房系统简介

模块化数据中心机房方案，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。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。

此项目考虑到机房布局，机柜数量等特定因素，同时考虑到后续扩容的便利性，支持在线扩容无需掉电及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。

2

2 模块化数据中心机房技术方案

2.1 项目概况及需求分析

本机房采用标准的双排机柜式的完整的模块化方案，采用水冷式列间空调及封闭冷通道方式。针对本此模块化机房招标范围，模块化数据中心机房方案包含如下子系统：

1】封闭通道子系统（含天窗控制及消防联动系统）

2】机柜子系统

3】空调子系统

2.2

模块化数据中心机房设计理念

2.2.1

模块化数据中心机房设计原则

整体性

机房建设包括多个专业，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

全部使用国家认可的环保材料，设计方案要体现节能思想。

3

2.2.2

模块化数据中心机房设计目标

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，它包括电气系统、空调系统、监控系统、机柜系统等四大系统。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

模块化数据中心机房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。

2.2.3

模块化数据中心机房设计依据

模块化数据中心机房系统设计需要遵从以下依据：

国家和行业规范：

《电子信息系统机房设计规范》 （GB 50174-2008）

（GB 50462-2008）

（GB/T-2887-2000）

（SJ/T10796-2001）

（GB50016-2006）

（GB 50045-2005）

（GB 50222-2001）

《电子信息系统机房施工和验收规范》

《电子计算机场地通用规范》

《防静电活动地板通用规范》

《建筑设计防火规范》

《高层民用建筑设计防火规范》

《建筑内部装修设计防火规范》

《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）

电力系统：

《民用建筑电气设计规范》 （JGJ16－2008）

《供配电系统设计规范》 （GB 50052-2009）

《低压配电设计规范》 （GB 50054-95）

4

《建筑照明设计标准》 （GB50034-2004）

《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）

国际数据中心机房相关规范：

《信息安全管理体系认证》（ISO27001/BS7799）

《IT服务管理体系认证》（ISO2000）

模块化数据中心机房采用冷通道密闭，结构支架单元式框架在现场进行拼装，通道支架现场可实现快速组装，供应商确保支架作为整体的稳定性供应商在确保结构件稳定下，通道密闭支架方案设计应尽量减少现场安装工程量。

2.3

模块化数据中心机房方案配置

参考设计要求，针对以上需求情况，我们为贵公司设计了专业的一体化数据中心微模块系统。针对本此模块化数据中心机房招标范围，本方案包含如下子系统：

1】封闭通道子系统（含天窗控制及消防联动系统）

2】机柜子系统

3】供配电子系统

4】空调子系统

2.3.1

模块化数据中心机房设计及布置

布置采用整体机房解决方案，布置一套经过针对性设计的一体化数据中心微模块。每个模块包括机柜子系统，列间风冷空调子系统，配电子系统，冷通道封闭子系统，及配套消防组件。

模块化数据中心机房采用多种设计和技术来提高数据中心的能效水平，节能效果明显。采用冷通道的封闭和隔离使空调系统，使空调冷量被机架

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服务器利用的效率大大提高至接近100%，可有效降低PUE。

2.3.1.1

模块化数据中心机房设计及布置

 制冷量需求计算：

Qt=Q1室内设备负荷+Q2环境冷负荷

=3kW*20*70%（同时使用系数）+178m2*0.15kW/m2

=42kW+26.7kW=68.7kW

推荐采用4套和机柜尺寸一致的水冷型27.2kW列间机房专用空调，共可提供108.8kW制冷量，可提供3主1备制冷系统，空调尺寸为600mm宽*1200mm深*2000mm高，和机柜尺寸完全一致，美观大方，比市面尺寸1100mm深空调机组布局起来更加协调统一。并且机组可选配电加热和电加湿实现恒温恒湿功能，机组采用两个EC风机送风的方式，具备制冷量跟随负载输出的功能。

每台空调配置有7英寸超大真彩色触摸式操作屏，采用人性化的操作界面，具备千条历史记录可查功能等，美观大方。

 机柜子系统

服务器机柜采用600*1200*2000高的机柜，承重能力在1000kg以上，每个机柜内配置14U盲板，安装于机柜内未装设备位置，避免冷热通道混风。每个机柜内配置1套L型支架和2个托盘，供安装设备使用。并且每个机柜配置2个横向理线架，用于线缆管理。

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 冷通道子系统

封闭通道采用依附机柜结构，根据要求，配置6个600mm*1200mm固定天窗，以及配置6个600mm*12000可翻转天窗，搭配消防套件，消防套件具备和消防信号联动，自动开启翻转天窗的功能。封闭通道内布置LED灯满足照明需求。

 控制

模块内配置2个烟雾传感器和天窗控制器，二者联动，当有消防信号产生、烟雾传感器告警时，天窗自动开启。

同类项目天窗和通道实拍照片

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2.3.2

模块化数据中心机房配置清单

见附件

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模块化数据中心机房系统介绍

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3.1

模块化数据中心机房-服务器机柜

3.1.1 突出特点

a. 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

b. 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

c. 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

d. 科学的线缆管理

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➢ 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

3.1.2

模块化数据中心机房-服务器机柜配置

3.2

模块化数据中心机房-封闭冷池组成及特点

艾特网能封闭冷池，主要由以下组件组成：玻璃天窗组件、玻璃隔离门组件、钢制假墙组件、消防联动系统组件、环境监控单元组件。

功能特点：

➢ 实现冷热通道隔离，合理有效的利用冷量，防止冷热横穿，冷量丢失。

➢ 改变了传统的先冷却环境，后冷却设备的状况，合理的利用资源，节约用电。

➢ 给设备提供一个非常稳定的工作环境。

3.2.1

模块化数据中心机房-玻璃天窗组件

根据安装需求不同，有三种天窗可以选择：活动天窗(也称翻转天窗)、功能天窗及固定天窗。该方案中消防气体管道位于机房顶部，所以选择活动天窗及功能天窗。

a. 活动天窗

活动天窗适用于顶部安装消防气体管道，可以与消防系统联动，当冷通道内部出现异常，温度过高或是出现烟火时，天窗自动打开，消防系统喷洒的消防气体可以迅速喷洒到通道内部，避免火灾发生。

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b. 功能天窗

用于安装电源、温湿度传感器、烟感、摄像头以及消防联动控制单元等。

c. 固定天窗

适用于底部安装消防气体管道，当冷通道内部出现异常，温度过高或是出现烟火时，喷洒的气体从底部通风地板快速喷洒到冷通道内，避免火灾发生。

3.2.2

模块化数据中心机房-玻璃隔离门组件

本次设计选择旋转推拉门，它适用于冷通道正面左右两侧需要安装其它机柜的封闭冷通道。主要特点：密封性较好，左右门板可以实现自动关闭。

双开门整体与机架通过螺钉联接，门板下部安装密封毛刷，保证密封冷通道系统的密闭性。端门为左右双开结构，门页中间带有大面积透视钢化玻璃，常闭状态。

3.2.3

模块化数据中心机房-钢制假墙组件

根据楼柱与微模块封闭通道的相对位置不同，选择对应的假墙组件，以保证通道的密闭性。假墙一机房楼柱内嵌在单列机柜内，在机柜前后方向设置钢制假墙，使通道内形成

封闭通道，同时保证机房美观。

假墙二机房楼柱内嵌在机柜内并凸出机柜，在机柜前后方向及机柜宽度方向设置假墙，是通道形成封闭。

假墙三单列通道假墙，假墙完全独立与地板固定，与机柜形成封闭通道。

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3.2.4

模块化数据中心机房-消防联动系统组件

活动天窗供电电源：

主备两路输入，给天窗电磁锁提供稳定的电压。

技术参数：输入电压：AC 220V 输出电压：DC 12V 最大输出电流：25A 最大输出功率：300W

活动天窗磁力锁：

锁定活动天窗，通电吸附天窗，断电天窗自动打开

技术参数工作电压：DC 12V 额定功率：≤2.5W 吸附力：F≥10KG（可吸附起表面平整10KG物体）

活动天窗驱动系统：

驱动天窗打开，当消防系统或是监控系统提供异常信号给驱动单元时，驱动单元通过继电器控制天窗断电打开

3.3 KTR系列列间机房空调机组技术特点:

1. 高显热比：

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KTR采用100%显热比的设计，和机房内电子设备释放出大量的显热，且靠近设备制冷的应用形式相匹配。

2. 高能效比：

 高回风温度设计，换热温差更大，效率更高

 列间式设计，气流组织路径更短，风机功耗更小，节能

 风机取最佳效率点运行的设计，节能

 采用高效的共沸制冷剂R410A，效率更高，节能

 系统采取吸风设计，充分保证了蒸发器表面风速的均匀性，蒸发器的换热效率比吹风设计提升10%，系统风阻比吹风结构降低30%；

 加湿蒸汽直接送到风机进风口，确保湿蒸汽充分混合，避免出风口的凝露情况；

 加热布置在风机进风口，确保加热后的气流通过风机进行充分混合，避免出风口的局部热点出现；

3. 先进的微电脑控制器：

 先进的微电脑控制

 7英寸超大触摸操作屏幕

 易操作的人性化界面

 具备温湿度曲线查看功能

 精确的微电脑控制系统

 多级密码保护，防止误操作

 具备运行状态图形化显示、故障自诊断功能

 记录各主要部件的运行时间

 具备快速除湿功能

 储存1000条历史告警信息

 具有来电自启动及延时设定功能

 参数自动保护，即使停电后也可以保存运行参数和告警记录

4. 超强网络管理功能：

 配置标准的RS485监控接口

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 兼容Modbus和电总两类通讯协议，可现场任选

 强大的群控功能，可实现32台机组的群控

 实现机组自动切换、备份、轮流值班、避免竞争运行等功能

 方便的远程开关机和管理功能

 远程告警及查询和远程故障处理及消声

5. 易操作维护的结构设计：

机组结构紧凑，只需很小的维修空间及地面空间，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。

6. 高可靠性：

机组的主要部件均由国内外知名厂商的供应，包括高效涡漩式压缩机、免维护风机、高精度膨胀阀等等，都是按照每天24小时、全年365天不间断工作而设计制造的，可长时间稳定运行。

7. 适合恶劣电源环境的电控控制：

 为恶劣电源环境专业设计，输入电源电压适应范围为220V/380V±10％

 缺相保护、提示、告警功能，避免因缺相导致设备损坏

 相序检测、提示、告警、功能，避免因相序反导致烧压缩机。

 来电自启动功能中，具备延时启动功能，避免因来电闪断影响设备稳定性，或因多台设备同时开机导致前端供电开关因浪涌导致“跳闸”

8. 高效节能的膨胀阀作为节流装置：

膨胀阀具备控制精度高，调节性能好，可靠性高的特点。可满足机组全天候运行的经济性和可靠性。

9. 大风量高效后倾离心直联送风系统：

 大风量送风可以提供更高的显冷量以及更远的送风范围，避免机房内出现制冷死角、局部热点。采用高效率、

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长寿命的后倾离心风机（外转子，金属扇叶），满足机房全天候运行要求。

 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。

 高系统效率可有效降低运行费用

-- 高的叶轮静压效率

-- 最佳的空气流入流出条件

-- 不需要均流装置

-- 没有传输损失

-- 马达0~100%速度可调

 结构简单，可靠性高，降低维护费用：

-- 后倾式叶片叶轮，没有过载现象

-- 没有皮带侧拉力，降低了轴承载荷，延长轴承寿命

-- 没有皮带的日常维护和更换

-- 开放式结构易于维护和清洗

 结构紧凑，节省安装空间－降低设备投资

--灵活多样的安装方式（垂直安装或水平安装）

--可实现四周出风。

10. 过滤网

过滤网为G4级别高分子材料褶皱式过滤网，拆卸维护方便。

11. 电加热器：

恒温恒湿型采用PTC正温度系数陶瓷式电热器，具备正温度系数发热特点，可有效具有避免过热；且加热器采用耐高温电缆连接，可有效避免电缆因高温而老化，安全可靠。

12. 加湿器

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恒温恒湿型配带有带自动清洗功能电极式加湿器，具备功耗低、单位耗电量加湿量大、带自动清洗功能、维护简单的特点。

13. 高可靠室外风机系统：

 扇叶采用全金属材料，寿命更长

 整个马达/风机单元非常紧凑，重量轻，节省安装空间；

 风机适合所有方向的安装（水平或垂直）

14. 无级调速变频室外机：

室外机风机采用变频无级调速方式，变频调速比传统的斩波调速更加节能，且可避免斩波调速造成的次声噪音；无极调速变化使设备可适应多变的气候。

室外机结构件采用耐腐材料，具有良好的刚性和防腐性能，适应多种环境条件。

3.4 配电柜产品介绍

3.4.1 配电柜技术特点：

电力解决方案

 适用于630A及以下的配电系统

 支持落地安装和挂墙安装，易于现场施工

 简便的主电路和二次回路连接，易于安装

 高质量高可靠性的产品保证了供电的连续性和系统的耐用性

 可选配多种智能仪表，实现配电系统智能化、网络化和自动化

应用范围

 发电厂

 变电站

 石油石化

 工矿企业

 数据中心

 政府公建

 商业楼宇

技术特点：

➢ 配电柜为封闭式、固定安装式柜型，前门可以开启，门打开后柜内全部设备敞露，便于柜内布线和检修维护

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柜门与构架采用可卸活动铰链相连、安装、折卸方便

所有一、二次连接铜母排，纯度达到99.97%，减少发热量，降低电能消耗

出线方式灵活，上下进出线均可

为方便进出线，塑壳断路器进出线接线处都用铜排引出，并用绝缘子固定，方便用户接线

前门根据要求可安装操作按钮、指示灯和显示仪表，方便用户操作及查询系统运行状态

通用性强，可以单台独立安装，也可多台并柜安装

柜体的防护等级为IP30，用户也可根据使用环境的要求在IP20～IP40之间选择

配电柜的主辅电路均采用标准化方案，按用途可分为电源进线、受电、联络、馈电和照明五种

3.4.2 精密列头柜特点：

1. 完美造型

➢ 完全按照IT标准机柜造型设计，美观大方。与服务器机柜一同摆放，风格统一。

➢ 有效散热。

➢ 完善的线缆管理。

2. 完善的监控系统：供电系统有效管理及风险预警

a. 母线监测参数

➢ 三相输入电压、电流、频率

➢ 总功、有功功率、功率因数

➢ 谐波百分比、负载百分比

➢ 电量（可根据客户需要按月计量等）

b. 支路监测参数

➢ 支路额定电流、实际电流

➢ 支路负载百分比

➢ 支路开关状态

➢ 支路电量（月度/季度电量）

c. 报警信号

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➢ 主路欠压、过压报警

➢ 支路开关状态变化过载

➢ 支路负载两段阈值报警

➢ 变压器过热报警等

d. 轻松纳入机房监控系统

 提供RS232/485或SNMP多种智能接口通讯方式

 所有信息通过一个接口上传，系统更加可靠，节省监控投资

 面板保存1000条报警信息，便于故障分析

3. 先进的运算及控制系统：DSP数字信号处理器

➢ 快于传统单片机10-20倍，事件处理及时、准确

➢ 集成度提高，简化了电路

4. 分路采用热插拔可调相断路器，可维护性最强（选配）

➢ 负载支路容量，可根据用户负载要求灵活配置；

➢ 实现不断电的系统扩容、开关更换、重新配电设计等；

➢ 不用改动电缆，轻松实现负载三相平衡，安全可靠；

5. 抗干扰解决方案—隔离变压器（选配）

➢ 可选内置隔离变压器，革除各类干扰

➢ 有效解决零地电压

➢ 计算机级最佳接地保护

【电气特性】

 额定电压：380V （最高 400V）

 额定频率：50Hz

 典型连接：三相五线

 馈线分路断路器的分断能力：10 kA

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【机械特性】

1) 设备和仪器的金属构件表面除了加工装配面和电镀表面以外，都进行防锈或喷涂处理。在装配前，对封闭结构的内表面也进行喷涂或进行防锈处理，处理质量符合 SSPC 标准；

2) 设备机柜采用国际通用准机柜，机柜内部主体骨架采用进口环保型厚度2mm以上的敷铝锌钢板，聚酯环氧静电喷涂防腐，且机柜顶部有散热装置；机柜尺寸以设计图纸为准。

3) 机柜为全封闭、内部分隔式隔间结构，确保日常运维、巡检安全，独立分隔将可能的电气故障尽量限制在最小范围。

4) 结构化设计，允许拆卸侧板、后门、面板，便于维护；

5) 配置玻璃门（或网孔门）、面板、端子罩三层防护，在机柜的前门（配门锁）能观察到设备运行的状况；

6) 机柜具有 ≥IP20 保护等级，设置内外两层面板，外面板采用网孔门设计，通孔率不低于 50％，无需额外的通风装置；

7) 对隔离变压器配置专用风扇，变压器本体超温报警（140℃ / 160℃）功能；

8) 机柜内部配线布局合理、整齐；在接线端口处无露出裸露的导体；

9) 在技术规范中所述的相同规格的设备是可互换的，而设备零件也是可互换的；

10) 机柜颜色可根据色板灵活定制；

11) 安装维护方式：机柜采用灵活上下走线方式，前后门维护；

【智能化远程监控通信】

1) 遥信：主断路器开合状态、故障状态

2) 遥测：主回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电气参数

主回路谐波分量

馈线回路负载电流

馈线回路负载电流、开关状态、负载百分比

馈线回路开关状态及全电量测量

隔离变压器温度监测

3) 遥控：预留紧急分断控制接口

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【远程报警功能】

1) 具备RS232/RS485，SNMP标准接口，支持标准MODBUS协议，所有信息通过一个通讯接口接入机房环境监控系统。

2) 进线和输出支路设置阈值报警功能，当负载电流超过阈值时，配电柜 LCD

及后台提供超限报警功能，有效规避风险。

3) 报警类别：主回路过载、过压、欠压、电压不平衡、缺相；馈线支路电流归零，且延时超过 2 秒；支路故障告警；

4) 远程报警同时，精密配电列头柜盘面将发出声光报警信号；

5) 主系统：输入过压、欠压报警、输入频率超限报警、缺相报警等。

支路系统：设置两级阈值报警，默认为 60％，80％额定电流。报警阈值应可调。

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