机房改造技术方案

机房改造技术方案
12.2.1、机房改造技术方案综述
本次***大学网络中心机房物理基础设施改造及升级采用台达整体解决方案，集中一体化设计，系统模块化的结构，为客户提供可用性高的、扩展性、适应性强的机房基础设施解决方案。

12.2.1.1、本次机房改造组成：
机房基础设施改造及升级、机房UPS 供配电系统、机房制冷系统、机房IT 设备机械支撑；机房动环监控与管理等。

系统方案组成图如下：
精密空调 高效速能
控温节能最轻松
机柜
模块化设计 优化空间使用率
电源管理 优化电源管理 让您灵活整合各 样配电需求
环境监控
资料中心安全最佳守护者
InfraSuite
集成一体化设计 系统模块化架构
12.2.1.2、系统基本情况说明：
2.1、为了保证通风与制冷的效率，机房净高设计为≥2.6米，地板高度≥400mm。

机柜空余位置安装盲板，组成严密的冷热通道。

2.2、UPS主机、电池、动力配电柜安装在电池房，精密空调、机柜、列头柜等静电地板上落地安装，精密空调下方定做专业架子。

2.3、机房供电系统采用2台40KVA UPS（可扩展为120KVA UPS系统）组成2N系统供电，为机房机柜配电系统配置1台可双路输入的精密列头配电柜，每个机柜提供2路独立的电源供电。

2.4、精密空调采用2套下送风制冷精密空调，双压缩机，单台制冷量4
3.5kW；考虑节能需要，采用EC风机。

单台机组风量要求≥12600m3/h；显热比≧0.94，能效比（EER）≧3.0；温度调节精度：±1℃，温度调节范围：16~30℃；湿度调节精度：±5%，湿度调节范围：35~80%，充分满足机房制冷需要。

2.5、机柜系统合计15个，尺寸600*1090*2000mm，每个机柜配置2个IEC标准的专业PDU，为机柜提供双路供电。

2.6、机房布线采用机柜顶上走线的模块化走线方案，具备3个各自独立的电源、光纤、网络走线槽，支持上走线。

走线槽采用预工程化的模块化机柜顶部上走线系统，实现在现场免工具快速安装快速部署。

2.7、机房监控采用模块化、易扩展的监控系统，设置专用监控室及LCD液晶监控屏，更注重机房能效管理和IT微环境的管理。

2.8、对机房区域中间墙体拆除和修补，消防控制开关改造后适当移位，并增加相应的点位，满足现有整体消防功能要求。

将现有办公大厅北边区域用12厘单片防火玻璃隔断钢化玻璃隔成一个监控室，根据需求设计定制监控控制席位，办公大厅南边区域重新设计办公隔断区域。

对机房区域进行防尘及防水处理。

12.2.1.3、升级后的机房平面布局图如下：
12.2.1.4、升级后的机房实景设计图如下：
（机柜及冷通道封闭）
（精密列头柜、机柜顶部上走线桥架）
（机柜顶部强弱电综合布线）
（机房UPS系统）
12.2.2、机房改造技术方案详细说明
12.2.2.1、机房UPS及配电部分
A、机房UPS及配电系统概述
1.1.1、UPS配电系统：
2路电力经ATS切换后，接至2台UPS输入。

2路UPS输出分别接至1个精密列头配电柜。

精密列头柜为每个机柜提供两路独立的电力供应，并预留适当回路备用。

UPS配电的输入及到机柜PDU的输出都是完全独立的两路，实现配电系统的高可靠性要求。

UPS输入、输出主缆，由一层配电室（原有UPS安装位置）引至市电输入配电柜及机房精密列头柜内，采用阻燃电缆，单套UPS输入输出线径根据120KVA满负荷功率设计。

精密空调市电电缆，由一层配电室引至市电输入输出柜内，并分配至各空调，按满负荷设计。

UPS后端输出电缆，由机房列头柜至各设备机柜和弱电列头柜，采用单相三线制，普通机柜按线径不小于3X4mm ²，小型机机柜线径不小于3X6mm²设计。

1.1.2、UPS主机：
单台UPS采用台达HIFT系列高智能容错UPS，模块级冗余供电的方式，2套模块化UPS 组成2N双回路供电系统。

为机房提供高可用的电力供应，HIFT UPS具有N+X 冗余功能，可提供最佳的冗余可靠性，采用模块热插拔的维修方式，可大大缩短修复时间，提供最佳的可用性。

供电容量可根据需要进行实时扩容，可以20KVA 为一个功率等级，实现逐级扩容,单套UPS机架容量可从20KVA 扩展到120KVA，机架之间通过直接并机可扩容能力为480KVA。

1.1.3、UPS电池：
为了确保系统的高可靠性，外接电池连接采用2组并联独立的电池来提供延时保证，保证任何一组出问题都不导致系统停电时停机；单节电池容量12V 65AH，单套电池组总容量130AH，满足满负荷不低于1.5小时延时的需求。

考虑承重及空间需求，根据现场安装环境定做电池架，电池、UPS主机放附一楼。

1.1.4、配电柜：
采1台用精密列头配电柜，其外观与服务器机柜一致，能够实现分路开关热插拔和电量侦测，可监测并显示输入及输出每个分路的用电状态和电度计量及电能质量分析：相电压、线电压、相电流、中性线电流、接地电流、频率、负载（%）、总输入、总输出THDi、KVA，KW、千瓦-小时，功率因数、电压/电流告警，iTHD异常报警、VTHD异常告警、功率因数异常告警
事件记录（500条）、接地电流异常告警、配线相序错误报警、电流不平衡告警、近端与远程紧急关机。

具有负载预警功能，当负载超过设定值时，发出声光告警每台精密列头柜为29个机柜配置提供配电。

每个列头柜配置30个30A分路，适当预留备用，输出分路可在线扩展至84路。

B、UPS配电系统详细介绍
1、Delta HIFT（海福）UPS性能及技术特点说明
模块热插拔技术
单个模块均可在线并入和退出，无须转旁路操作，大大提升了故障维护和未来扩容的方便性。

传统UPS在故障时转到旁路，用户一般不敢拆开机器，只能打电话给厂家寻求服务支持，在服务人员赶到现场的时间里，此时旁路电工作时，市电没有经过净化处理，直接供给负载，如此时停电，将负载中断，将会造成不可估量的损失。

HIFT采用热插拔技术后，大大降低了维护时间，以及维护人员的技术要求，一般培训半天，用户即可自行更换模块。

提高了系统运行的可用性。

2、）全数字化控制技术
采用双DSP控制，每个模块有自己独立的控制技术，单个模块可独立运行，使整个系统独立性增强，互相干扰少。

同时采用数字化控制技术后，减少大量的分立元器件，无须电位器调整。

模块之间的通讯速度提高，误码率降低，系统集成化度高，可靠性高。

3、）IGBT整流技术
采用的专利的IGBT整流技术，使HIFT具有了优异的输入特性，可为绿色产品的典范，输入功率因数≥0.99,输入电流谐波失真<3%. 是业界最高指标.该指标可为用户带来什么呢？可以使用户的输入电缆、空开、无功补偿柜、发电机的容量降低。

降低了用户了整个系统的安装材料成本。

一般6脉冲的UPS 需要配发电机的容量配比，按照经验值发电机容量需要比UPS大2.5~3倍之间才能正常工作。

HIFT 只需要1.1~1.3倍即可.
4、）宽广的电压范围
宽广的输入电压范围,延长电池的使用寿命，DeltaHIFT系列UPS可在380/220V -45%~+25%输入电压范围,不转电池工作, 因为蓄电池的循环寿命定义为电池放电到额定容量的80%后能循环的次数减少电池放电次数,。

从而有效的延长电池使用寿命.
5、）模块最高功率密度比
20KV A模块仅为3U高度.目前数据机房都在提倡空间利用率的情况下，功率密度比高的将是用户理想的选择，功率密度高，也体现模块本身的功耗小，散热小才能安装在紧凑的空间里，一个机柜里可装6个模块，120KV A的尺寸仅520*910*1650mm.
6、）内置同步控制技术
目前根据国际TIA-942标准里最高可用性的第IV等级方案里,需要采用LBS同步控制,实现双母线方案.目前市场上大多数都采用外置LBS.,以及多增加多股控制线缆, 增加了故障点和额外的选配件投资.我们采用内置同步控制技术,减少了故障点,提升了系统可靠性,同时满足了用户的需求有节约了成本。

7、）机架并机技术
模块化UPS可靠度已经非常高,但我们还追求更高,为了使各部分都能实现模块化,不仅模块冗余,还可以实现机架和线缆的冗余,实现系统的真正模块化.同时也可实现整个系统达480KV A的容量需求.
8、）可预测电池的后备时间
在市电中断后,机房维护人员都非常紧张,如何合理安排资源尽快排除故障.我们机器内部通过电池电压下降的速度和电流便可预测电池的容量以及放电时间,方便维护人员和IT主管就可根据时间判断是否先关闭不是很重要的设备,然后确保重要负载的供电.
9、）先进的电池管理专家技术
针对UPS系统的重要组成部分电池,需要倍加呵护与管理,确保市电中断时能持续提供
高品质电源,HIFT系列UPS采用先进的电池管理专家技术,可使电池时时都在维护人员及UPS 的智能管理当中,电池管理的主要内容为:
具有均充/浮充自动转换充电模式,均充模式可以消除各个电池单元端电压的不平衡度,缩短电池的充电时间.消除长时间浮充引起的电池极板间的钝化现象.
具有电池定期排程在线安全测试功能,无须任何监控软件,在面板上即可操作完成.测试时整流器不关闭,负载没有任何断电风险.
具有自动测试电池容量和实时电池后备时间显示功能,让用户更精确掌控关闭哪些不重要负载.保护核心负载.
可根据负载的大小来调整电池的低压关机电压.
充电电流/电池安时数/更换电池时间等均可以在面板上调整.
10、）图形菜单式显示画面
大型LCD显示画面,提供用户简易方便的操作管理及维护指示,采用熟悉的菜单式管理,轻松学会操作.显示画面的主要内容如下:
全中文LCD显示画面:
系统主画面：
显示UPS运行状态图及状态、异常告警、异常处理信息提示画面。

量测画面：
显示UPS各种电气指针参数测量，包括：输入/输出电压、电流、频率，电池电压、电流、状态、容量及输出负载百分比、功率因素，温度状态…等数据。

UPS设定画面：
可对UPS的一些基本保护参数依需求设定，包括：逆变器输出电压准位、输入电压、频率范围及电池的容量、充放电电压、电流范围、状态测试时间、安装、更新告警日期和系统时间、密码、语言、LCD明暗对比调整之设定…等。

维护画面：
手动测试、软件升级、UPS版本信息、现在时间、蜂鸣器及灯号测试…等。

事件记录画面：
可记录显示UPS历史状态发生情形及时间,查看目前UPS使用的状态，透过事件记录可作为UPS故障时分析问题的依据。

事件记录可达500笔数据。

出色的告警保护功能
UPS的保护功能多样化,具有输出短路保护、过载保护、过温保护、电池低压、模块故障保护等，这里我们强调的是每一台UPS都经过工厂的短路保护测试。

我们的过载能力是125% 负载可运行10分钟不转旁路。

11、）强大的接口界面,真正智能化UPS
目前业界独有的两个独立的智能化插槽(可装SNMP卡,干接点卡,MODBUS卡,USB卡等)可同时安装两张SNMP卡,设定不同的IP地址.
具有20选6组的智能输出干接点接口.默认6组输出干接点如下:
具有标准的RS232通讯接口.方便PC连接.
可检测外部4个电池箱的温度侦测接口.
2组输入干接点,可以接收外部信号控制UPS的相关动作.
具有1个并机通讯接口,方便实现冗余或扩容.
12、）标配紧急停机（EPO功能）
标准配置紧急关机按钮,可远程/近端控制UPS,一旦有紧急事故发生,可以立即切断输入,输出,电池等开关,使UPS完全孤立出来,可以减少事故(特别是电引起的火灾)进一步扩大.比如机房发生火灾时，消防队员赶到现场，首先处理的一般是关掉电源开关总闸，而这是UPS刚好是转为它的电池工作模式，后面负载还带电工作。

13、）详细故障信息记录
HIFT系列UPS采用了超大容量存储器，可存储不少于500笔信息的轮换覆盖，给维修人员提供第一手宝贵信息，快速解决问题，给重要负载供电提供了保障。

14、）可扩充性
HIFT（海福）UPS因采用模块化结构，可以在20kVA到480kVA的宽广范围内，以20kVA为单位来随时随需在线扩容，客户不再需要仅是为未来的可能性而提前投入大笔费用。

（见下图）
HIFT（海福）UPS的这种灵活性，即允许配置容量最贴近实际需求容量的能力，不仅降低了UPS的初始购置成本，更减少了配套设备（如空调）的配置与能耗支出，有效防止了基础设施超前超大规模设计导致的不必要开支。

12.2.2.2、DCF126-12/65 UPS电池性能及技术特点说明
1、）UPS电池性能及构成：在25℃的环境温度下，电池浮充寿命不低于10年。

隔板为吸附式玻璃纤维，活性物质为高纯度铅，电解液位分析纯硫酸。

正负端子为镶嵌式端子，排气阀为EPDM橡胶，板删合金构成为钙、铅、锡合金，电池壳、盖材料具有防火等级的ABS阻燃外壳的材料，蓄电池在遇到明火情况下，不发生爆炸。

压力排放范围 1.5~2Psi，80%放电深度的循环次数不小于600个周期。

2、）DCF126-12 12V系列蓄电池主要特点：
•免补水
采用特殊的设计基本上克服了电池要在充电过程中电解失水的现象，使电池在使用过程中电解液的量几乎不会减少，在电池的整个使用寿命期间完全无需加水。

•密封安全
电池内没有可以流动的电解液，无电解液渗透隐患；正常工作的条件下无酸雾外泻，对使用环境友好。

•自放电极小
电池采用高纯度原料和特殊配方工艺及铅钙合金制作板栅，自放电为常规电池的1/2左右。

•优质高功率的放电特性
电池的内阻比常规电池小，可进行大电流放电，输出功率高。

•阀控控制
当电池内部产生的气压超过正常值时，安全阀会自动排放多余气体，随后自动关闭。

C、本系统具有如下显著特点：
1、 UPS及精密列头柜采用模块级热插拔方式，大大缩短了修复时间，同时修复质量也可大大提升。

2、UPS系统可根据负载量，自动形成N+X冗余供电模式，大大提高系统可用性。

UPS系统效率高，在轻负载时效率也可高达94%，大大节省运行费用。

3、随需扩容，UPS系统可在线逐级扩容至120KVA，而无需停机。

为您提供最灵活的投资策略。

4、无需考虑谐波问题。

因为此UPS系统本身的谐波量已经小于5%。

功率因数也提高的0.99。

可节省大量滤波器投资和上游配电投资。

5、列头柜采用精密列头配电柜，输出分路具有热插拔设计，分路可快速扩展数量和轻松实现分路容量变更。

6、列头柜每个分路可实现电流侦测，实现负载预警功能，可以提供每个分路的电能计量。

7、智能化，实现远端网络精细化电能管理，可侦测机房谐波、零线电流、电压等。

D、本系统为客户带来的好处：
1、供电系统可随需扩容，UPS可根据负载量的增大，而逐级扩容。

避免过度配置，节省费
用。

2、UPS及配电采用双总线供电系统，即兼备了双路供电的高可用性，又大大降低了供电系统的投资成本。

3、整个配电系统可用性等级高，UPS系统采用具有N+X冗余的模块级容错供电方案，为负载提供高可靠的电力供应。

12.2.2.3、机房精密空调制冷及冷通道封闭部分：
A制冷方案概述
1、精密空调：
机房的制冷采用台达精密空调2台，每台提供的制冷量为43.3KW，空调采用双压缩机系统，达到单台系统冗余备份的效果。

根据当前的负载量，可实现用一主一备的运转方式，到后期负载扩容后，2台空调全部投入使用，保证机房的制冷需求。

空调室内、室外风机采用高效EC风机，可提供大于3.2的能效比，大大节省能耗，采用地板下送风上回风方式。

空调温度控制范围16-30摄氏度，可以控制设定温度±1摄氏度，湿度控制35-80%，可以控制设定湿度±5%以内，为机房提供恒温、恒湿的环境。

2、密闭冷通道：
机柜区域采用密闭冷通道气流遏制系统，提供冷量利用率和避免冷热空气混合，整体降低空调能耗。

为方便IT设备的维护，密闭冷通道内部宽度不小于1.2米。

密闭冷通道的天窗组件支持自动或手动开启，以满足消防需要，便于维护，冷通道前后端门采用水平推拉门。

机柜顶部采用可免工具拆装的模块化进线孔，对于不同的出线容量可满足较好的密闭效果。

机柜空位配备挡风盲板。

B、空调制冷系统详细介绍
2、空调机组的机械性能
●机组机柜表面喷涂均匀、无破损；信号灯、开关、测量显示装置布局合理。

●机组操作及维修安全、方便。

●机组部件排列合理、整齐；导线颜色和截面合理，布放平整；接插件牢固；进出线符合工程
需要；具备抗震措施。

●机组内部标牌、标记：平整清晰。

3空调机组的电气性能
●空调机组的的电气性能应符合IEC标准
●输入电压允许波动范围：380V-10% - +15%
●输入电源频率：50HZ 2HZ
●具备断电记忆及自动恢复功能
●具备相序容错/保护功能
●具备启动延时功能：满足0~999秒设定设定范围
4空调机组的适应环境
●温度：室内 -10℃ +35℃
●室外 -35℃ +45℃
●湿度：≤95%RH
5空调机组的温度、湿度控制性能
●空调机组应能按要求自动调节室内温、湿度，具有制冷、加热、加湿、除湿等功能。

●温度调节范围：+15℃ +30℃
●温度调节精度：1℃，温度变化率< 5℃/小时
●湿度调节范围：35% 80%RH
●湿度调节精度： 3 %RH
●温、湿度波动超限应能发出报警信号
6空调机组的机组性能
●空调机组具有较大的送风量。

●空调机组应能解决机房的高显热量负荷， 24℃，50%RH工况下：
显热比≥0.94
●空调机组具有高可靠性，机组平均无故障时间MTBF≥10万小时。

●空调机组具有高效节能性，压缩机采用美国COPELAND（谷轮）压缩机。

●空调机组的室内风机系统采用进口EC风机送风系统。

●机组配置二套独立的风机系统，具有冗余作用。

●EC风机可实现现场通过控制系统进行调速，调节送风压头和风量。

●机组室外冷凝器配置直流风机，室外风机可根据室外温度无极调速，减少风机能耗。

●空调机组的加热性能：配置电子加热器。

●空调机组的除湿性能：机组应具备快速除湿功能，在需要除湿运行时，机组能自动降低
风机转速，延长空气在蒸发器表面停留时间，实现快速除湿，降低空调机组除湿过程耗电量。

●空调机组的加湿性能：配置电极式加湿系统，加湿速度快，加湿效率高。

加湿系统对水
质不敏感，加湿系统部易积垢。

●空调机组的空气洁净度：空气过滤器符合Eurovent4标准，并便于更换。

●空调机组的控制系统：
具有先进的微处理控制器。

采用先进的模糊逻辑控制或PID调节技术。

采用大屏幕，全中文，图形显示器。

可在控制面板上对各种制冷参数进行设定，并能监控空调机组各个部件的运行状态。

空调机组发生故障(如过滤器需清洗或更换、压缩机故障、加热故障、加湿器故障、风机故障、冷凝器故障、温度过高或过低,吸气压力过低、排气压力过高等)时，能提供报警信号，并在显示屏上显示事件的日记记录。

配置RS485监控接口。

具备联动与群控功能：可设置多机机互为备份，互相切换、轮流启动的功能，群控台数可达8台。

预留火灾联动干节点端口，触发时机组自动关机。

具备故障自动智能检测诊断。

提供通讯协议，可实现PC远程监控,并可接BMS通用监控系统。

●机组报警功能：
具备直接蒸发式制冷系统高压、低压告警功能。

具备加湿器故障报警功能。

具备电源故障告警功能。

具备压缩机过流保护。

●每台机组都具有独立的控制系统、显示器、加热器、加湿器、独立的温湿度传感器。

以
保证每台机组的正常运行及高精度运行。

7空调机组的监控性能
●空调机组应具有方便的现场监控及远程监控能力。

●空调机组具有三遥性能：
遥测项目：回风温度、回风湿度、显示机组工作状态等。

遥信项目：开/关机，电压、电流过高/低，回风温度过高/低，回风湿度过高/低，过滤器正常/堵塞，风机正常/故障，压缩机正常/故障等。

遥控项目：空调开/关机。

●机组具备通信接口：
具备RS232/RS485(或RS422)接口，且应具有良好的电气隔离。

免费提供通讯协议。

机组显示器显示值与从通信接口读出的三遥量值保持一致。

8空调机组的冷却设备
●空调机组采用风冷的冷却方式。

●室外冷凝器的配置满足室外≥45℃的环境条件，保证足够的散热量需求。

●室外冷凝器采用防锈铝合金材质，具有良好的刚性和防腐性能，适应多种环境条件。

●室外冷凝器可满足水平或垂直安装。

●室外冷凝器配置直流风机，能根据冷凝器管道内部压力变化通过软件自动调节冷凝风扇
的运转速度，无需加装冷凝风机变速控制器，减少故障点。

●室外冷凝器的风机电机、接线端子具有良好的防水性能。

●室外冷凝器出厂时灌注氮气保压，并封口，以防止异物进入。

9空调机组安装特性
●空调机组室内、外机的正、负高差或水平距离在机组设计范围内，空调机组
能在较高效率下可靠运行。

●空调机组室内机满足正面维护要求。

C台达精密空调特点：
●采用冷通道气流遏方案。

将冷气封闭机柜前门区域。

●采用EC风机，比普通风机不同工况下节省30-49%能耗；
●采用大风量、小焓差设计原理，显热比大；
●采用涡旋式压缩机，低噪声，更节能；
●门板为表面静电喷涂环氧树脂的冷轧钢板制成，防腐性能良好；
●采用强制除湿方式，除湿量大、除湿速度快，精度高，更加节；
●采用电极式加湿器及与其相关的运行控制和安全、保护装置；
●采用先进的电脑控制系统进行逻辑控制，对产品提供更全面的保护，并提供远程控制功
能，具备群控控制功能；
●配置过滤器堵塞报警用压差开关；
●应用了多种节能措施，能效比高，标准配置EC风机。

D本系统为客户带来的好处
1、冷通道封闭，提高冷气利用率，避免冷热空气混合，降低空调能耗。

2、空调室内机配置EC风机，不同风量下可节能30%~49%；
3、空调室外机风机配置EC风机马达，直流驱动，实现无调速装置的无极调速，根据机房负载的变化，调增风机转速，起到节能目的。

4、空调布局充分考虑送、回风路径，可最大限度的提高制冷利用率。

12.2.2.4、机房机柜及综合布线部分：
A机柜及综合布线方案概述
1、机柜系统：机柜采用台达优质高密度服务器机柜。

其具有优异的工艺和良好的功能扩展性，可为IT核心设备构建优异的IT微环境。

配置免工具安装的上走线系统，在机柜顶部形成部署动力、数据和光纤线缆的三条通路，排于排之间采用布线梯架进行连接。

隐藏式接地设计，极大提升安全性与美观性。

根据需求，机房服务器配置15台，每个机柜配置2路PDU。

2、综合布线系统：由现有网络机房核心网络设备区布放24芯室内多模千兆光纤至模块化数据中心弱电列头柜内作为网络主干线缆，主干光缆两端采用光纤配线架熔接。

由现有网络机房核心网络设备区布放12根六类非屏蔽网线至模块化数据中心弱电列头柜内作为备用主干，备用主干六类非屏蔽网线两端采用六类非屏蔽配线架端接。

由模块化数据中心弱电列头柜内至每个设备机柜（共14个）布放24根六类非屏蔽网线，1根多模12芯光纤。

数字式KVM 信号线，由模块化数据中心弱电列头柜内至每个设备机柜（共14个）布放6根六类非屏蔽网线。

水平线缆两端采用六类（KVM信号线采用超五类）非屏蔽配线架端接，光纤所有纤芯熔接至终端盒(ST接口），根据配线架的数量1：1的比例配置理线环。

B、ELTA机柜及综合布线系统详细介绍
●外形更精致
－艺术化前门设计，保证设备通风散热的同时，为数据中心提供简洁、优雅的环境
－ 1100mm 的深度设计，满足各种最新型机架式IT 设备安装的需求
●散热更快速
－全开孔前、后门设计，70%的通风率达到业界最高标准
－全面满足要求苛刻的服务器散热的需要，消除机房内“局部热点
－专用的气流通路，使得机柜内部的IT设备的可以顺畅的散热，保证机柜内的热空气可以按照设定的通路高效的流动，最大化的提升制冷的效率，提升机柜的使用率。