下一代水冷机房建设技术方案

1、下一代水冷机房建设技术方案目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc530402982 1 机房基础设施方案 PAGEREF _Toc530402982 h 5 HYPERLINK l _Toc530402983 1.1 机房一体化方案技术优势 PAGEREF _Toc530402983 h 5 HYPERLINK l _Toc530402984 1.1.1 水冷高密封闭机柜，标配超温自动开门保护，更安全可靠 PAGEREF _Toc530402984 h 5 HYPERLINK l _Toc530402985 1.1.2 多种节能方式组合，更绿色环保，PUE优化

2、至1.4，碳排放降低30% PAGEREF _Toc530402985 h 5 HYPERLINK l _Toc530402986 1.1.3 水冷机柜和集群设备一体化解决方案，更优服务 PAGEREF _Toc530402986 h 6 HYPERLINK l _Toc530402987 1.1.4 自主研发、成本可控，原厂本地服务，更高性价比 PAGEREF _Toc530402987 h 6 HYPERLINK l _Toc530402988 1.1.5 环网水冷管路设计， 更高的在线扩展性和可维护性 PAGEREF _Toc530402988 h 6 HYPERLINK l _Toc5

3、30402989 1.1.6 基础设施和集群系统统一监控平台，更智能 PAGEREF _Toc530402989 h 7 HYPERLINK l _Toc530402990 1.1.7 高精度的铝镁合金型材柜体，更轻更坚固 PAGEREF _Toc530402990 h 7 HYPERLINK l _Toc530402991 1.1.8 丰富的机柜线槽附件，布线更方便 PAGEREF _Toc530402991 h 7 HYPERLINK l _Toc530402992 1.1.9 模块化智能列头配电设备，灵活在线扩容 PAGEREF _Toc530402992 h 8 HYPERLINK l

4、 _Toc530402993 1.1.10 封闭机柜有效降低机房噪音，更静音 PAGEREF _Toc530402993 h 8 HYPERLINK l _Toc530402994 1.2 方案总述 PAGEREF _Toc530402994 h 9 HYPERLINK l _Toc530402995 1.2.1 建设目标 PAGEREF _Toc530402995 h 9 HYPERLINK l _Toc530402996 1.2.2 需求分析 PAGEREF _Toc530402996 h 9 HYPERLINK l _Toc530402997 1.2.3 建设主要内容 PAGEREF _

5、Toc530402997 h 9 HYPERLINK l _Toc530402998 1.3 机房整体规划 PAGEREF _Toc530402998 h 10 HYPERLINK l _Toc530402999 1.3.1 机房平面布局 PAGEREF _Toc530402999 h 10 HYPERLINK l _Toc530403000 1.3.2 系统特点 PAGEREF _Toc530403000 h 10 HYPERLINK l _Toc530403001 1.3.3 水冷设计要点 PAGEREF _Toc530403001 h 11 HYPERLINK l _Toc5304030

6、02 1.3.4 设备配置清单 PAGEREF _Toc530403002 h 12 HYPERLINK l _Toc530403003 1.4 空调系统设计 PAGEREF _Toc530403003 h 13 HYPERLINK l _Toc530403004 1.4.1 制冷方式选型分析 PAGEREF _Toc530403004 h 13 HYPERLINK l _Toc530403005 1.4.2 机柜级制冷空调 PAGEREF _Toc530403005 h 15 HYPERLINK l _Toc530403006 1.4.3 水冷系统 PAGEREF _Toc530403006

7、 h 18 HYPERLINK l _Toc530403007 1.4.4 自然冷却风冷冷水机组 PAGEREF _Toc530403007 h 21 HYPERLINK l _Toc530403008 1.4.5 自然冷却运行特性 PAGEREF _Toc530403008 h 25 HYPERLINK l _Toc530403009 1.5 机柜及辅材系统设计 PAGEREF _Toc530403009 h 26 HYPERLINK l _Toc530403010 1.5.1 机柜配置 PAGEREF _Toc530403010 h 26 HYPERLINK l _Toc530403011

8、 1.5.2 机柜特点 PAGEREF _Toc530403011 h 26 HYPERLINK l _Toc530403012 1.5.3 机柜规格 PAGEREF _Toc530403012 h 27 HYPERLINK l _Toc530403013 1.6 机柜配电系统设计 PAGEREF _Toc530403013 h 27 HYPERLINK l _Toc530403014 1.6.1 配电模块配置 PAGEREF _Toc530403014 h 27 HYPERLINK l _Toc530403015 1.6.2 配电模块规格 PAGEREF _Toc530403015 h 28

9、 HYPERLINK l _Toc530403016 1.7 机柜监控系统设计 PAGEREF _Toc530403016 h 29 HYPERLINK l _Toc530403017 1.8 场地条件需求 PAGEREF _Toc530403017 h 30 HYPERLINK l _Toc530403018 1.8.1 摆放要求 PAGEREF _Toc530403018 h 30 HYPERLINK l _Toc530403019 1.8.2 机房环境 PAGEREF _Toc530403019 h 31 HYPERLINK l _Toc530403020 1.8.3 室外场地 PAGE

10、REF _Toc530403020 h 31 HYPERLINK l _Toc530403021 1.8.4 UPS PAGEREF _Toc530403021 h 32 HYPERLINK l _Toc530403022 1.8.5 电源接入 PAGEREF _Toc530403022 h 32 HYPERLINK l _Toc530403023 1.8.6 接地 PAGEREF _Toc530403023 h 32机房基础设施方案机房一体化方案技术优势水冷高密封闭机柜，标配超温自动开门保护，更安全可靠方案采用针对IT设备配置机柜级行间水冷空调，就近制冷、机柜排内封闭的水平送风方式能够充分满

11、足解决高密度制冷需求，保障机柜不同高度设备的温度均衡，提高制冷效率。由于采用机柜排封闭的方式建设，在空调机故障或断电停机时，封闭机柜与传统网孔门机柜相比内部温度上升快速。从更高的安全性和可靠性上考虑，为机柜设计标配有智能超温自动开门保护模块。其工作原理是：机柜内标配有温度传感器，当制冷系统因故障无法为机柜提供制冷，温度传感器检测出机柜内服务器进风温度升高至设定的阀值时，控制系统会自动启动推杆将机柜前后门打开，将服务器产生的热量散发到房间中，避免服务器因高温而损坏；同时，配合IMMS管理软件实现机柜超温报警，通知值守人员前去自动采取应急措施。多种节能方式组合，更绿色环保，PUE优化至1.4，碳排

12、放降低30%本方案设计综合采用行间制冷和通道封闭、提高送回水温度、自然冷却冷水机组三种方式，用以实现最佳节能目标，绿色环保。空调行间制冷和通道封闭措施，就近制冷，能够降低空调风机功耗，提高制冷效率，减少冷量浪费。冷冻水系统的温度越高，冷水机组的效率和制冷量越大，室外自然冷却功能开启的温度就越高。比如，冷冻水温度设定从7/12提高到10/15，对应开始自然冷却的环境温度也从10提高到13，完全自由冷却从2提高到5，大约可以进一步提高节能约20%左右，实现进一步的节能。采用自带自然冷却功能和控制系统的一体机组，压缩机制冷、部分自然冷却和完全自然冷却三个运行模式为机组自身根据室外环境温度情况来自适应

13、调节和实现的，在过渡季和冬季减少了压缩机工作时间和强度，有效降低了制冷功耗。机房年PUE值优化至1.4，较传统机房级建设模式(PUE=2.3)节能39%。与传统精密空调方式建设的机房（PUE=2.3）相比，以IT设备功耗为180KW计算，年节约用电约140万度。HPC方案注释：方案完成后请删除1度=1KWh，节电计算：（2.3-1.4）*180*24*365/10000 万度。水冷机柜和集群设备一体化解决方案，更优服务C3000水冷机柜一体化系统和服务器集群设备统一为自有产品，机柜在风量、风压、风温上可以实现与集群的最佳匹配，机柜配套和集群设备均由统一设计，并由统一提供一站式售后服务，避免协调

14、多个厂商、出现各系统之间相互推诿的问题。自主研发、成本可控，原厂本地服务，更高性价比C3000水冷机柜是多年累计国家大型超算中心项目经验，自主研发、生产的机房基础设施产品，引进国外技术、自主创新研发，由提供原厂国内本地生产和售后服务，较其它品牌进口水冷机柜具有很大的价格优势，高性价比，设备供货周期一个月、比进口品牌报关进货周期短2/3。为了适应新时代计算技术和业务模式对机房基础设施的节能性、扩展性及建设周期的新要求，中科自主开发推出CloudBASE系列基础设施整体方案产品，CloudBASE是以第四代数据中心标准设计开发的整合了配电、制冷、机柜、监控四大子系统的整体解决方案，具有模块化、工程

15、产品化、智能化和节能等特点，具有高的可用性、扩展性、可管理性和运行经济性。环网水冷管路设计， 更高的在线扩展性和可维护性采用环形管网系统，无需复杂的控制，环路管网中的水流会随着负载的变化自动平衡，从而达到水力平衡；对于任何一个负载端，都可通过关闭负载端支管两侧的隔离阀来实现该负载端设备或管路的检修与维护，也可直接在两个隔离阀之间增加新的负载，而不影响其它的负载正常运行。基础设施和集群系统统一监控平台，更智能机房基础设施监控管理系统（IMMS），可以在集群监控管理软件Gridview下实现基础设施和集群系统的统一集中监控管理，根据集群设备的负载状态自动、实时调节空调系统水流量、风机转速等，实现真

16、正的智能控制管理。管理软件方便易用，开放协议平台，实现多元化管理。图：机房基础设施IMMS监控管理界面。高精度的铝镁合金型材柜体，更轻更坚固机柜和行间空调柜体全部为铝镁合金组合型材框架，采用压铸成型工艺，制造精密、做工优异，全封闭拉伸型材立柱，结构坚固。框架材料采用6063-T5（工业级铝型材）、ADC12（铸铝）、AZ91D（铸镁）。柜体强度高、重量轻，承重能力比普通机柜高50%以上，档次远高于传统钣金柜体。此外，机柜外观设计具有融合先进的LED显示技术，美观大方。丰富的机柜线槽附件，布线更方便机柜设计有丰富、方便的附件设施，如侧板、并柜器、盲板、机柜顶装线槽、跨接线槽等，机柜顶装线槽、跨接

17、线槽和机柜采用一体化设计、便于强弱电布线，尤其是对长度有限制要求的高性能计算IB线缆，可以减少布线长度、节能布线投资。图：机柜一体化线槽效果图。模块化智能列头配电设备，灵活在线扩容机房内采用分区配电方式，每排机柜排设置一台列头配电模块PDM，用于排内机柜和行间空调室内机供电。PDM输出端集成配有标准IEC309工业连接器插座，与PDU输入端IEC309工业连接器插头实现快速插接安装，工程产品化，支持在线热插拔，可以灵活扩容。封闭机柜有效降低机房噪音，更静音机房中的噪音来源主要来自服务器噪音，本方案机柜全部采用机柜排封闭系统设计，封闭机柜门能够有效隔离机柜内的设备噪音，降低机房环境噪音等级，提升

18、运维人员工作环境的舒适性。方案总述建设目标高性能计算中心的建设和稳定高效运行，需要一套可靠的机房基础设施作为支撑保障，确保高性能计算中心机房内各种电子设备的高效、稳定、可靠运行。本方案提供一套易管理、易维护、便于扩展、高效节能的机柜级制冷、配电、布线及监控系统一体化解决方案，与高性能计算IT设备配套集成一站式服务。需求分析本期建设高性能计算IT设备总功耗不超过180KW，设备装机空间为360U。机房设计采用冷冻水型行间制冷和封闭高密度机柜方式建设，实现高密度和高效率、绿色节能运行。根据IT设备功耗及装机空间需求，配置机柜、机柜行级空调、行级配电及监控系统，确保设备散热良好、气流组织有序、系统高

19、效节能、易于控制管理。建设主要内容本机房方案采用云座C3000水冷机柜系统整体解决方案，主要包括： 一、空调系统在机柜区安装行间制冷水平送风空调，满足机柜设备高密度制冷需求，行间空调采用带自然冷却功能的室外冷水机组提供冷源。二、机柜系统采用机柜一体化系统解决方案，机柜排封闭机柜与行间空调结合实现高密度机柜设备制冷，配置PDU配电单元和PDM列头配电单元，并配置机柜排温度、漏水、烟感等监控采集和远程管理单元。具体实施安装的内容有：系统设备就位、并柜安装与调平，机柜上走线线槽安装，机柜配电单元PDU、机柜列头配电模块PDM的安装和强电布线。行间空调室内机和室外冷水机组的就位、安装，水泵、补水系统等

20、水冷管路工程建设，室内排水管路安装，设备电源连接与上电统调。机柜监控探头安装与系统调试。机房整体规划机房平面布局共配置13台设备机柜、2台列头配电机柜、8组行间制冷空调、1台除尘除湿机，分两排摆放，各台设备摆放布局见下图。图：C3000系统设备摆放布局。系统特点水冷机柜系统CloudBase C3000基础设施系统，是公司为解决高密度刀片服务器散热问题所推出的以机柜排或机柜池为单位、封闭风道的、以冷冻水作为冷媒，包含机柜、配电、制冷、监控等四个子系统的整体解决方案。C3000基础设施系统解决了服务器设备高密度安装时产生的散热问题、配电问题、线缆管理问题及监控问题，具有高制冷能力、高可用性、节能

21、等特点，为用户提高一个全面的、先进的、功能满足要求的一站式解决方案，并适应现代计算技术和业务模式对机房基础设施的节能性、扩展性及建设周期的新要求。图：C3000水冷机柜一体化方案优势。水冷设计要点为实现满足水冷系统建设需求，我们提供建议如下：选择冷冻水冷源系统，提供较高的全年能效比。采用CloudBase C3000机柜排级机房基础设施系统，针对高密度负荷集群设备机柜配置行级水平送风空调，实现高效制冷，冷冻水供水温度10，实现节能增效。采用数据中心专用风冷冷水机组，为机房提供稳定、可靠的冷源。冷水机组配置自然冷却模块（工厂测试与安装一体机组），利用水侧自然冷却实现节能降耗。冷水机组配置全面的水

22、冷组件，包括冗余的水泵、补水装置、膨胀水箱、压差旁通阀、自动泄压阀等部件，提高管道系统的安全性和可靠性。制冷系统配置方便易用的管理软件，并开放协议平台，实现多元化管理。末端行间空调配置漏水检测系统、自动开门系统等组件，提升制冷系统的安全性。水系统管道采用环网设计，具备良好的水力自平衡性和可在线维护性。设备配置清单表：设备配置清单。序号名称技术规格单位数量1基础设施子系统C3000机柜系统C3000设备机柜封闭机柜，包含机柜框架、红外感应板、自动开门系统、机柜电磁锁、机柜前后门、4个温度探头、顶装线槽和包装辅材台13C3000列头机柜封闭机柜，包含机柜框架、红外感应板、自动开门系统、机柜电磁锁、

23、机柜前后门、温度探头、顶装线槽和包装辅材台2C3000空调系统C3000空调室内机冷冻水型，进回水温度10/15度工况下制冷量30KW，包含机柜框架、红外感应板、自动开门系统、机柜电磁锁，机柜前后门（含监控屏）、温湿度监控、烟感及漏水监控、顶装线槽和包装辅材台8室外冷水机组自然冷却型风冷冷水机组，型号AQS0352-FC，单台制冷量106.2KW，供回水温度10/15度台3管路工程包括室外冷水机组到各台行间空调之间的主干管、分支管、冗余水泵、阀件、过滤器、定压补水装置等，以及外机基础项1除湿除尘机除湿量5kg/h，亚高效过滤等级，包含机柜框架、红外感应板、自动开门系统、机柜电磁锁、机柜前后门、

24、顶装线槽和包装辅材台1C3000配电系统机柜PDU每PDU含15位10A C13插座+12位16A C19插座，3个32A单相空开，含1个32A 3相5芯 IEC60309工业连接器台26三相32A工业连接器PDU接口连接器，公头母头一对，三相32A套26PDM延长线缆PDU至列头配电机柜线缆，5X6平方毫米米160空调延长线缆空调至列头配电机柜线缆，3X2.5平方毫米米70PDM列头配电模块PDM三相输入子模块（支持180A-250A输入）台2PDM三相输出子模块，模块输出为4口三相32A输出。台8PDM单相输出子模块，模块输出为6口单相25A输出。台2C3000监控系统CloudBASE

25、RMM监控模块机柜监控模块，适用于CloudBASE全系列产品，每个机柜配备一个RMM监控模块，负责采集机柜内的温湿度，烟感，漏水等信息。台24CloudBASE ZMM监控模块机柜排监控模块，适用于CloudBASE全系列产品，每排或每个区域配备一个ZMM监控模块，负责收集若干个RMM的监控信息，并提供统一管理，协议转换。台3机房基础设施监控管理系统IMMSIMMS是对机房环境，机柜、空调、电力系统等进行监控和管理的软硬件一体化解决方案，可有效提高机房基础设施的管理维护效率，及时有效地处理告警事件。套24IMMS 物理介质包：加密USB密钥、软件光盘、包装、使用手册等套1C3000辅材系统机

26、柜通用侧板 个8通用并柜套件 套221U挡板个186机柜排跨接线槽个2C3000系统安装包括所有机柜、空调室内机设备安装调试，配电、监控的安装调试，空调外机一年质保，其余产品全部包含三年质保项1空调系统设计制冷方式选型分析随着新一代计算机的晶体管集成密度越来越高，处理器的速度越来越快，服务器的发热量也急剧增长。当前，高集成的刀片式服务器已经成为科学计算的主力，刀片式服务器在提供更高密度、更高计算能力的同时也带来了更多的功耗。根据电子元器件的“10”法则，环境温度没提高10，元器件寿命平均降低约30%。研究报告表明：发热密度超过5KW/机柜，采用制冷率最高的机房空调下送风形式，也会在机柜的顶部产

27、生局部热点，导致设备过热保护。数据中心发展至今，在不同的行业、不同的应用场合都有其不一样的需求，因此制冷解决方案也就变得多样化。行业内通常根据单机柜的功率密度将数据中心划分为不同的应用类型，从而选择有针对性的制冷解决方案，如下表所示。表：数据中心制冷方案的选择单机柜功耗 6 kW6 kW 12 kW12 kW 30 kW功率密度低中高空调系统选择传统机房空调（房间级制冷）行间制冷空调（机柜行级制冷）机柜级制冷空调（机柜级制冷）典型的气流组织长距离下送风上回风 +机柜冷热通道布局短距离水平送回风 +机柜冷（热）通道隔离紧贴热源的水平送回风 +密封机柜与空调典型应用图示典型应用的气流组织说明通风机

28、柜采用面对面背对背的布局，空调将冷空气（蓝线）送入地板下，并从机柜正前方的地板风口排出，冷空气被抽入机柜内的服务器，吸热后变成热空气（红线）返回至空调，再次冷却后送入地板下，如此循环。空调与通风机柜并列放置，采用面对面背对背的布局，并进行冷通道隔离。冷空气（蓝线）被空调送入封闭的冷通道，并被吸入服务器，冷空气吸热后变成热空气（红线）排出，空调将热空气吸入并冷却，然后再次送入冷通道，如此循环。空调与密封机柜并柜形成封闭的整体，封闭体内外空气完全隔离。从换热器出来的冷空气（蓝线）进入服务器前方区域并被吸入，冷空气吸热后变成热空气（红线）排出，风扇将热空气吸入并送至换热器冷却，冷却后的空气进入下一轮

29、循环。本机房服务器机柜规划单机柜功耗高达18KW，属于高密度应用，因此应选择机柜级制冷解决方案。冷冻水空调系统以水为冷媒，室内外机通过水管连接，对室内外机的安装距离几乎没有限制，故非常适合应用在本项目。另外，冷冻水空调系统可以充分利用环境冷源实现自然冷却，具有无与伦比的经济效益，现已成为数据中心空调系统的首选。设计采用CloudBASE C3000机柜排封闭系统解决方案机柜排封闭水平送风方式的行间空调终端，结合了行间制冷、冷热通道隔离和水冷系统的优势，可以有效解决集群高热密度发热制冷，实现安全运行、高效节能。机柜级制冷空调一、行间空调配置本方采用云座C3000系统行间空调为机柜内服务器设备制冷

30、，机柜排封闭冷却系统由冷却环境的“冷库”方式转变为冷却设备的“冰箱”方式。集群设备总功耗不高于180KW，共配置8台C3000行间空调，单台最大制冷量30KW。行间空调和设备机柜摆放见下图。图：行间空调和机柜摆放位置。C3000机柜排封闭系统效果图见下图。图：C3000机柜排封闭系统架构图。另外，单独配置1台除尘除湿一体机，用于保持机房环境的相对湿度和洁净度。二、优势特点C3000机柜排封闭系统的空调机穿插在机柜排中布局，且与机柜为左右并柜布置，空调与机柜的主体框架前后均留有通道设计，机柜排两端安装侧板，机柜排内形成冷热通道分离，正面为冷通道，背面为热通道，气流组织见下图示意，有效避免冷热风混

31、合现象，实现就近精确送风，提高机组的制冷效率。图：C3000封闭系统水平送风气流组织。服务器的设计都是前部吸入冷空气，后部排出热空气。C3000行间空调与传统开孔地板方式的机房设计方式相比，它可以在整个机柜前部高度平面内平均的供给冷风。冷空气经过服务器带走服务器产生的热量变成热空气，热空气然后被水冷空调的风扇吸入机组内部，然后通过空气/水热交换器变成冷空气从前部吹出，继续循环。行间制冷使冷源更加靠近服务器，热交换后的冷空气直接吹到服务器的前部，大大提高了制冷效率。并且这种封闭式循环的结构，不需要大功率的风扇，在节省风机耗电的同时大大降低了机房内的噪音。此外，C3000系统采用采用水平送风的行间

32、空调模块，配合通道封闭设计，冷热通道分离，气流组织有序，就近精确送风，循环风阻小、风量大，提高制冷效率，实现高密度制冷；出风温度设定20-25，与传统下送风空调机相比能效比提高10-15%；能够有效解决高密度的散热问题，并且空调机并排安装在机柜排中间，大大减小了机房占地面积小，可节省大量的空间投资成本和随之而来的维护成本；与机柜一体化设计，外形一致，整体统一、美观。三、C3000空调性能参数表：C3000行间空调技术规格。项目具体技术规格室内机外形尺寸高2000mm宽600mm深1365mm室内机框架尺寸高2000mm宽600mm深1200mm显冷量30KW额定工况进水10，出水15，出风20

33、-25室内机最大风量8000m3/h水流量6m/h表冷器压降20KPa室内机额定功率3KW（建议采用UPS供电）室内机电源规格AC220V, 50HZ室内机工作温度范围10至35冷热风温差11输入/输出管径DN40(1/4)，柔性金属软管无缝连接室内机自重320Kg（含水重）噪音水平70dBA水冷系统一、水冷系统结构整个制冷系统包括室外冷水机组、水泵、行间空调内机组成，用于机房内高密度计算设备的散热，全年不间断地提供1015的冷冻水给行间空调换热，以满足高密机柜的制冷需求。水冷系统部分由冷水机组、冷冻水循环泵、补水泵、补水箱、储水箱和管路、阀件组成。二、水冷主设备选型集群热负荷不高于180KW

34、，考虑20%左右的设计余量，总规模制冷量需求为200KW。1）配套冷水机组：自然冷却风冷冷水机组，品牌国际知名品牌克莱门特，型号AQS0352-FC，数量2台。冷冻供回水温度10/15度条件下，单机制冷量106.2KW，完全满足需求。2）水泵：冷冻水循环变频泵，品牌威乐，1+1冗余配置。补水泵，数量2台，一用一备。3）冷媒：整体水系统采用乙二醇防冻系统。4）外机布置机房西侧有风井，利用风井作为冷媒竖井布管，考虑大楼整体外观和园区景观，建议将冷水机组放置在大楼西侧，水泵、水罐等辅助设施放置在地面，冷水机组搭建钢架平台摆放，钢架设置爬梯和护栏。室外机安装位置图：室外机安装场地。5）钢架平台根据自然

35、冷却风冷机组的外形尺寸、台数以及放置位置，确定钢平台尺寸为10.7m*3.2m*2m。钢平台上方放置冷水机组，下方放置循环水泵及补水定压设备。立柱采用20#工字钢，柱基础采用C30混凝土浇筑，基础在地面下挖500mm，混凝土下垫级配砂石。柱基础尺寸500*500。横梁采用16#工字钢，横梁横向跨度1.1米，纵向跨度3.6米，2台设备之间跨度1.5米。自然冷却风冷机组置于横梁与立柱相交处，防止沉重不均，发生偏载。为方便设备检修与维护，设备之间的走道采用钢板网铺设。钢平台栏杆采用DN40镀锌钢管制作，栏杆高度不低于1.5米。钢平台南侧制作钢梯一架，便于上、下平台。图：室外机钢架平台结构。6）管路设

36、计：采用环形管网系统，无需复杂的控制，环路管网中的水流会随着负载的变化自动平衡，从而达到水力平衡；对于任何一个负载端，都可通过关闭负载端支管两侧的隔离阀来实现该负载端设备或管路的检修与维护，也可直接在两个隔离阀之间增加新的负载，而不影响其它的负载正常运行。图：水冷系统结构图。自然冷却风冷冷水机组一、机组配置机房需要全年7*24小时制冷，传统方式应用在室外温度低于或远低于循环冷冻水温的情况下冷水机组仍要正常开启运行。当室外温度较低时，完全可以利用冷空气直接冷却循环冷冻水，而减少或完全不需要开启压缩机制冷即可为空调室内机提供冷量，即利用自然冷却方法。本方案室外机组采用带有自然冷却功能的冷水机组，它

37、与常规机组最大的区别在于它具有独特的风冷自然冷却换热器，优先利用天然环境的低温空气冷却循环冷冻水，显著节省压缩机的电耗。共配置2组自然冷却型冷水机组，单组制冷量106.2KW，常规工况下最大功率33.6KW，完全自然冷却工况下最大功耗仅4.2KW。室外水冷机组带有监控系统，可以监控水流、水温、工作状态、故障报警等信息。图：水冷机组外观效果图。二、性能参数型号AQS0352-FC冷水机组，外型尺寸L3602*W1104*H2175mm，运行重量1310kg，制冷剂R134a。三、自然冷却风冷螺杆式冷水机组功能介绍（一）数据中心能耗现状新一代数据中心建设，一方面要求数据中心保持高可用性特点能高效地

38、、安全地运营；另一方面，用户会尽可能要求数据中心降低能源消耗和运行成本；而且数据中心必须具备灵活的扩展能力，以应对多变的业务需求及未来的不确定因素。图：机房能流图。而根据最新统计，机房空调系统占总个数据中心的电耗比例达到近45%左右，其中冷源部分占到2/3。绿色数据中心的构建，机房空调的节能解决方案成了重中之重。（二）混合制冷运行模式数据中心通常都需要常年不间断供冷，常规的制冷系统，室外温度即使是低于或远低于其循环冷冻水温的情况下冷水机组运行也需要照常运行。当室外温度较低时，我们完全可以利用冷空气直接冷却循环冷冻水，从而在冬季减少或完全不需要开启压缩机制冷即可为空调室内机提供冷量，这种方法即为

39、自然冷却方法（Freecooling），有此功能的机组叫自然冷却机组。它与常规冷水机组最大的区别在于它带有独特的风冷自然冷却换热器，其运行优先利用天然环境的低温空气冷却循环冷冻水，可以实现无压缩机运行制冷，显著节省压缩机的电耗。图：夏季运行示意图。这种机组在夏季与常规空调一样，仍旧采用压缩机制冷。但是在过渡季和冬季，却能较少地消耗电能达到常规空调同样的制冷效果。图：过度季运行示意图。在过渡季，当环境温度达到比冷冻水回水温度低两度或以上时，开启FREECOOLING自然冷却，利用冷空气的冷量预冷冷冻水，无需压缩机功耗；自然冷却不足部分，再由常规压缩制冷接力冷却，从而减少了系统功耗。图：冬季运行示

40、意图。在冬季，完全靠FREECOOLING自然冷却冷却冷冻水，不需压缩机开启，只需少量风扇电耗，能效比高达20以上。这样综合下来，通过自然冷却技术，在过渡季和冬季减少了压缩机工作时间和强度，有效降低了制冷功耗。克莱门特冷水机组是自带自然冷却功能的一体机组，机组自身有三种运行工况（无需系统再做控制系统）：压缩机制冷、部分自然冷却、全部自然冷却，且各种不同工况是机组本身随室外环境温度变化而自适应的。以机组进出水水温10/15为例。压缩机制冷：夏季，机组与常规风冷冷水机组的运行控制逻辑是完全一样的，机组工况：完全压缩机制冷；混合制冷：当室外环境温度低于机组回水温度2，即室外环境温度13时，机组自然冷

41、却自动开启，此时自然冷却部分不能满足总冷负荷，由压缩机制冷补充。随着环境温度的降低，机组自然冷却提供的制冷量不断增加，压缩机制冷提供的冷量不断减少。此过程机组工况：自然冷却+压缩机制冷混合制冷。全部自然冷却：当室外环境温度低于2时，机组自动进入全部自然冷却，此时压缩机已经停止工作，仅有少量冷凝风机在工作。此过程机组工况：全部自然冷却。上述三个运行模式为机组自身根据室外环境温度情况来调节和实现的，无需外围做自控系统。自然冷却运行特性自然冷却传统机组室外温度电功率 图：机组运行功率特性。在室外不同环境温度时，自然冷却机组和常规传统风冷冷水机组消耗功率比较， 随着环境温度的降低，自然冷却咱的比例越来

42、越大，机组的功耗越来越低，直至完全自然冷却，仅少量风扇功耗。采用自然冷却冷水机组作为集中冷源为机房空调提供冷量，已经取得了非常好的节能效果，那是否还可以将能耗降到更低呢？虽然室外温度由气候环境而定，无法人为改变，但是冷冻水系统的温度可以进一步优化，从而实现进一步的节能。冷冻水系统的温度越高，室外自然冷却功能开启的温度就越高，所以通过提高冷冻水温度可以继续优化节能效果。比如，冷冻水温度从7/12提高到10/15，对应开始自然冷却的环境温度也从10提高到13，完全自由冷却从2提高到5，大约可以进一步提高节能约20%左右，实现进一步的节能。机柜及辅材系统设计机柜配置本期集群共配置15台机柜，包括13

43、台设备机柜、2台列头机柜，机柜顶装一体化强弱电线槽，强弱电分开布线。C3000封闭机柜打破传统的网孔门机柜模式，采用独特的主体框架配合机柜排柜门通达封闭方式，机柜自带进回风通道，有效和空调结合实现高密度的高效制冷。机柜排内置温度传感器、漏水检测、烟感检测、空调工作状态检测，与机柜超温自动开门保护功能实现联动，防止空调停机引起超温过热损坏机器。机柜和行间空调前后门形象统一，外观设计具有融合先进的LED显示技术，结合风格的工业设计思想，集成液晶温度指示模块提供本地进风温度监控，充分展示了公司全新的、高品质的、专业化的产品设计理念。机柜特点C3000封闭机柜具有以下特点：全封闭式机柜，采用冷热通道隔

44、离的方式，配合空调实现高密度制冷；双侧走线单元，方便高度密度线缆有序管理；标配顶部一体化电源/数据线槽，更方便于走线；精心设计的走线方案有效减少线缆占用空间，保证系统散热；表面采用静电粉末喷涂处理，效果美观；强度高、重量轻、结构坚固。冷空气完全封闭在机柜内部，冷量损失极小，空调与机柜紧靠在一起，冷空气的流程最短，是真正的紧贴热源的制冷解决方案；密闭的机柜具有良好的噪声隔离作用，服务器和风扇的噪声很难传出，为机房的工作人员创造出一个安静的工作环境；密闭的机柜具有良好的隔尘效果，能够避免机房大环境内的粉尘对服务器的伤害。机柜规格表：C3000封闭机柜技术规格。项目具体技术规格框架尺寸高2000mm

45、宽600mm深1200mm外形尺寸高2000mm宽600mm深1365mm有效空间42U立柱安装孔中心距465.1mm1.6mm立柱间开裆尺寸451mm前后立柱间距680mm（服务器导轨、托轨安装距离需按此制作）立柱方孔尺寸9.5mm9.5mm自重110KG总载承重1200kg（静载）机柜配电系统设计配电模块配置C1000系统采用机柜排列头配电模块PDM实现配电分散控制，每排配置1台列头配电模块PDM，由PDM分配给本排内的各个机柜配电单元PDU和空调室内机，便于控制管理。共配置2台列头配电模块PDM、每排各1台，放置在机柜排一端机柜内机架式安装，每台设备机柜内配置2台机柜配电单元PDU，共2

46、6台。PDM通过IEC309工业连接器与机柜PDU可靠连接，机柜的配电线缆通过工业连接器安全可靠的给机柜内电源插排供电。PDM放置在列头配电机柜中机架式安装，每个机柜后部配电通道分别挂接两条PDU。图：PDM与PDU连接示意图。配电模块规格列头配电模块PDM，输入端三相250A空开，配置防雷开关及防雷模块，输出配置16位IEC309 32A 3P+ E+N输出插座、6位IEC309 16A 2P+ E输出插座、16位三相32A空开、6位单相25A空开，具备输入电量（包括有功功率、无功功率、功率因数、电压、电流）及各路输出电流监测功能，具备主输入防浪涌保护功能，具备RS485接口。HPC方案注释

47、：方案完成后请删除PDM用于为本排内的机柜、行间空调室内机供电，每排配置1台列头PDM输入模块，输入模块分为“支持80A-160A输入”和“支持180A-250A输入”两款，分别用于单排总功耗80KW和120KW以内应用；输出模块分为两款，一款为4口三相32A输出模块、一款为6口单相25A输出模块，前者最多给4个PDU供电，后者最多给6个行间空调室内机供电。PDU（电源分配单元），是专为机柜内服务器等设备提供电力分配的机柜专用电源分配单元。相对于普通插座，PDU具有安全质量好、承载功率大、插座制式种类多、功能齐全、使用方便、智能化管理等多方面的优点。PDU总容量三相32A，每PDU含15位10

48、A C13插座+12位16A C19插座、3个32A单相空开，含1个32A 3相5芯 IEC60309工业连接器，垂直免工具安装，用于刀片设备机柜的大容量配电。HPC方案注释：方案完成后请删除刀片机柜和八路服务器机柜PDU配置输出为：含15位10A C13插座+12位16A C19插座非刀片机柜PDU配置输出为：含36位10A C13插座机柜监控系统设计机房基础设施监控管理系统（IMMS），实现机柜排设备的集中监控管理。工作方式为：数据收集收集探测器上传的信号，收集器将数据整合转发至IMMS管理软件，通过上位机进行告警及操作设置，实现集中监控管理。监控系统图见下图。图：监控拓扑图。监控主要内容

49、为：机柜前后门上下温度、机柜通道内温度湿度、漏水检测、烟感检测、列头配电模块PDM工作状况检测、空调工作状态检测。每个机柜安装一个RMM模块，采集每个机柜微环境数据，内容包括：每台设备机柜4个温度传感器；每台行间空调1个温湿度传感器、1个烟雾传感器、1个漏水传感器；每台列头配电模块PDM的电量监测仪；每台除湿机的1个湿度传感器。每一排机柜配一个ZMM收集模块，收集排内每个机柜微环境数据。每一排机柜的RMM采用RS485环状菊花链方式连接,通过应答方式将数据上传至上一级ZMM采集模块。RMM/协议转换模块与ZMM直接采用RS485协议通讯，ZMM与软件监控模块之间采用TCP/IP协议通讯（多线程同时采集）。由于采用柜门封闭式高密度制冷方案，