数据机房建设设备配置计算方案

数据机房建设

机柜布局不间断电源精密空调配置方案

一、机房UPS配置

（一）、配置机房UPS容量大小应参考因素主要有：

1、实际负载容量

2、负载的类型

3、容量使用率

4、环境条件

5、UPS的类型及实际负载能力

6、潜在扩容需求

（二）、一般配置方法：

1、UPS

A、实际负载容量

这是决定UPS容量大小的最根本因素。UPS的输出能力必须达到或超过负载需要才能保证正常供电。实际应用中要考虑UPS是采用集中式供电还是分布式供电。采用集中式供电的负载总量应是将机房所有由UPS供电负载的功率累计。采用分布式供电的则根据每台UPS所带负载不同确定。通常电气设备的负载容量称为视在功率，用S表示，单位VA。视在功率包含有功功率P（单位W）和无功功率Q（单位Var），其大小的关系是S2=P2+Q2。这里我们将有功功率与视在功率的比值称为功率因数，纯阻负载的功率因数为1，容性负载的功率因数一般在0.6~0.7。

B、负载的类型

如上所述，不同类型的负载其有功功率和无功功率的比例不同，但UPS需向负载同时提供足够的有功功率和无功功率，则实际输出能力受负载类型所限制。对于计算机类负载，UPS基本上可以输出额定的功率，如果负载是阻性或电感性的，则UPS的输出功率有所下降，需要加大UPS容量。例如功率因数为0.7的1KVA UPS，带计算机负载可以带满1KVA，带纯阻性负载最多只能带700VA（这时有功功率是700W），带电感性负载则更低。因此在计算负载容量时，对以W值表现功率的阻性、感性负载，应折算成VA

值，一般地计算方法是：阻性负载的VA值=W值÷0.7；感性负载的VA值=W值÷0.3。

C、UPS容量使用率

由于计算机机房设备有各种开关电源类的非线性负载及各类打印机负载，这些负载冲击电流大，如果供电UPS容量过小，长期重载运行，容易出现波形失真，而且易造成输出末级功率器件过流，加上重载引起的发热量，对系统可靠性明显不利。对于大功率UPS，一般建议容量使用率控制在0.6~0.8。当然UPS容量也不宜过大。UPS带很小的负载虽然有利于可靠性，但过度轻载运行，一则浪费了投资，二则在市电长时间停电时，电池一直小电流放电，容易发生深度放电引起损坏。

D、环境条件

UPS的工作温度一般应控制在0~40℃范围内。如果温度过高、通风条件不好，则不利于散热，应降额使用。另外海拔高度也有影响，海拔超过1000m后每升高1000m，UPS

应降额5%使用。

E、UPS的类型及实际负载能力

不同类型的UPS其带载能力有所不同。工频机的输出能力较好，而高频机的实际带载能力只有工频机的0.9倍。另外一些厂商的产品，可能存在实际负载能力较标称容量低的现象，这是产品的可信性问题，用户在应用时不得不考虑这一因素。

F、设备的潜在扩容需求。

配UPS容量应考虑设备今后扩容需要，留有一定余量，将来负载增加了，不至于再次购UPS。另外，尽量选用具有并机功能的机型，必要时可通过UPS并机成倍扩大输出容量。同时，在配臵UPS的输入输出配电柜时，应将线缆及空开留有一定余量，方便日后扩容。

五、ups机房空调选型计算公式

1-1. BTU/小时 = KCal×3.96

1-2. KCal = KVA×860

1-3. BUT/小时 = KVA(UPS容量)×860×3.96×(1-UPS效率)= KVA(UPS容量)×3400(1-UPS效率)

例：10KVA UPS一台整机效率85%其散热量计算如下：

10KVA×3400×(1-0.85)=5100 BTU/小时

1英热单位/时（Btu/h）=0.293071瓦（W）

二、机房精密空调功率选择

（一）配置机房精密空调的主要依据有：

1、机房的总发热量（建筑结构热量＋设备总热量）

2、机房面积

3、机房自身结构

4、当地气候条件

详细要求请参阅：GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》

5、按单位面积估算冷量：

机房在单层建筑内290～350w/m2 [250～300kcal/h·m2]

机房在多层建筑内175～290w/m2 [150～250kcal/h·m2]

对于绝大多数机房（设备发热量一般），在无法准确计算机房内的设备发热量的情况下，在进行精密空调选型时可直接按照290～350w/m2即0.29-0.35KW/m2(等同于250～300kcal/h·m2)的标准进行设计，而为了安全起见，大多数情况下都按照0.35KW/m2（即300kcal/h·m2）的标准进行设计。

6、气候影响及建筑结构影响

在室外环境温度特别高的地区如50℃，可按每100m2约8.2kw考虑机房本身的散热量；其它气候条件则无须考虑。

（二）冷量单位

1、千瓦(kw)—国际单位制，把制冷量统一到功率相同单位，是现在制冷界努力的方向

2、大卡(kcal/h)一习惯使用单位，与kw的换算关系为

1kcal/h=1.163w 1w=0.86kcal/h

1万大卡=11.6千瓦

3、冷吨(RT)----1吨0摄氏度的冰在24小时内变成0摄氏度水所吸收的热量。1冷吨=3.517kw

4、匹(HP)---又称马力、匹马力，即表示输入功率，也常表示制冷量。表示功率时，1HP=0.735KW

5、表示制冷量时，实际含义为消耗1HP功率所产生的制冷量1HP - - -2.2KW

（三）制冷量简便计算方法

精密空调的负荷一般要根据工艺房间的实际余热余温以及状态的变化进行准确计算，但在条件不允许时也可计算，下面介绍两种简便的计算方法：

方法一：功率及面积法

Qt=Q1+Q2

Qt总制冷量(kw)

Q1室内设备负荷(=设备功率X0.8)

Q2环境热负荷（=0.18KW/m2X机房面积）

方法二：面积法（当只知道面积时）

Qt=S x p

Qt总制冷量(kw)

S 机房面积(m2)

P 冷量估算指标

（四）精密空调场所的冷负荷估算指标

电信交换机、移动基站（350-450W/m2）

金融机房（500-600W/m2）

数据中心（600-800W/m2）

计算机房、Ups 和电池室、动力机房（300-500W/m2）

（五）IDC机房空调选型计算公式

. Q=W×0.8×(0.7---0.95)+｛(80---200)×S｝/1000

. Q为制冷量，单位KW；

. W为设备功耗，单位KW；按用户需求暂按110KW;

. 0.8为功率因数；

. 0.7-0.95为发热系数，即有多少电能转化为热能；取0.7

. 80-200是每平方米的环境发热量，单位是W;

. S为机房面积，单位是m2。

（六）根据不同的情况确认制冷量

情况一（没有对机房设备等情况考察之下）

数据室估算：在一个小型的金融机房中，数据设备室通常的面积小于50平方，在数据设备、机房的建筑热量没有确定下来之前，可以按照金融机房通用的估计方法进行机房空调制冷量的预估：500w～600w/m2 ，部分高容量机房达到800w/m2。例如数据室的面积为50 m2 ，则所需的制冷量约为：25kw。选用3台单机制冷量8.6kw的DataMate空调，外加一台冗余机组，共4台。当数据机房设备、维护结构确定后，对设备的发热量、维护面积的热量核算，调整空调的配置。 电力室估算：电力室中主要的发热量来之UPS、电源等设备，其热容量较低，可以选择两台单机制冷量为8.6kw的空调冗余布置，在一个中型的金融机房中，数据设备室通常的面积小于200平方，在数据设备、机房的建筑热量没有确定下来之前，可以按照金融机房通用的估计方法进行机房空调制冷量的预估：500w～600w/m2 ，部分高容量机房达到800w/m2。 例如数据室的面积为200m2 ，则所需的制冷量约为：100kw。选用2台单机制冷量58.4kw的CM＋60空调，总制冷量为116.8kw，满足要求。为保证设备的工作可靠性，增加一台冗余机组，共3台。当机房设备、维护结构确定后，对设备的发热量、维护面积的热量核算，调整空调的配置。 电力室估算：电力室中主要的发热量来之UPS、电源等设备，其热容量较低，可以选择2台单机制冷量为19.1kw的CM＋20空调1＋1冗余布置。

情况二

到达用户机房场地情况了解机房面积多少，机房服务器数量多及多种路由器、交换机之类网络产品，机房机柜集中，设备密度大，发热量较集中而且偏大，中央空调和民用空调基于送风量、风速限制，整个机房温度不够均匀，温、湿度控制精度不高。精密空调产品，补充冷量，加速空气循环，达到较好控制机房温度、湿度、洁净度的要求，为机房设备提供更好的运行环境。

A、符合机房设计标准

精密机房属重要设备运行工作场所，机房内有严格的温、湿度要求，机房内按国标GB2887-89《计算机场地安全要求》的规定配置空调设备：

级别

项目 A级

夏季 冬季

温度变化率 5C/h并不得结露同时，主机房区的噪声声压级小于68分贝主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕

送风速度不小于3米/秒在表态条件下，主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升为使机房能达到上述要求，应采用精密空调机组才能满足要求。

B、精确总热负荷的计算

按照空调设计中负荷计算的要求，精确空调负荷的确定方法如下：

1、机房主要热量的来源

设备负荷（计算机及机柜热负荷）；

机房照明负荷；

建筑维护结构负荷；

补充的新风负荷；

人员的散热负荷等。

其他

热负荷分析：

（1） 计算机设备热负荷：

Q1=860xPxη1η2η3 Kcal/h

Q1：计算机设备热负荷

P：机房内各种设备总功耗

η1：同时使用系数

η2：利用系数

η3 ：负荷工作均匀系数

通常，η1η2η3取0.6—0.8之间，本设计考虑容量变化要求较小，取值为0.6。

（2） 照明设备热负荷：

Q2=CxP Kcal/h

P：照明设备标定输出功率

C：每输出1W放热量Kcal/hw（白炽灯0.86口光灯1）根据国家标准《计算站场地技术要求》要求，机房照度应大于2001x，其功耗大约为20W/M2以后的计算中，照明功耗将以20 W/M2为依据计算。

（3） 人体热负荷

Q3=PxN Kcal/h

N：机房常有人员数量

P：人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和，在室温为21℃和24℃时均为102Kcal。

（4） 围护结构传导热

Q4=KxFx(t1-t2) Kcal/h

K：转护结构导热系统普通混凝土为1.4—1.5

F：转护结构面积

t1：机房内内温度℃

t2：机房外的计算温度℃

在以后的计算中，t1-t2定为10℃计算。屋顶与地板根据修正系数0.4计算。

（5） 新风热负荷计算较为复杂，在此方案中，我们以空调本身的设备余量来平衡，不另外计算。

（6） 其他热负荷

除上述热负荷外，在工作中使用的示波器、电烙铁、吸尘器等也将成为热负荷，由于这些设备功耗小，只粗略根据其输入功率与热功当量之积计算。

Q5=860xP

2、机房总的热符合

Q＝Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

根据多年的机房空调安装经验　机房空调选型风量计算是，风量除以房间体积等于每小时送风循环次数 ，一般选循环次数为３０－－４０次最好 ，这就是机房要求的大风量小焓差特殊性，但是在选循环次数时注意考虑到地板下面有线槽等阻碍送风速度　所以实际循环次数比算得循环值偏小，循环次数多了不容易出现局部过热　对散热有好处，近年为了节能，机房要求更高，也有地板下采用风道送风。或者不采用风道，但可以加一个封闭件同样也能达到节能效果！