一、数据中心能耗结构
数据中心的能耗由以下几部分组成。
(1)IT设备。
(2)制冷系统设备。
(3)供配电系统设备。
(4)其他设备。
典型数据中心能耗构成如图所示。其中,数据中心能耗比重最大的部分为IT设备,其次为制冷系统设备、供配电系统设备及其他消耗电能的数据中心设施。
1. IT设备
IT设备包括数据中心的计算、存储、网络等不同类型的设备,用于承载在数据中心中运行的应用系统,并为用户提供信息处理和存储、通信等服务,同时支撑数据中心的监控管理和运行维护。
IT设备的具体类型如下。
(1)服务器类:如机架式、刀片式(含机框)或塔式等不同形式服务器。
(2)存储类:包括磁盘阵列、SAN交换机等存储设备及磁带库、虚拟带库等备份设备。
(3)网络类:包括交换机、路由器,以及防火墙、VPN、负载均衡等各类专用网络设备。
(4)IT支撑类:主要包括用于运行维护的KVM、监控管理等附属设备。
2. 制冷设备
数据中心制冷设备是为保证IT设备运行所需温、湿度环境而建立的配套设施,主要包括以下类型。
(1)机房内所使用的空调设备,包括机房专用空调、行间精密空调、湿度调节设备等。
(2)提供冷源的设备,包括风冷室外机、冷水机组、冷却塔、水泵、水处理等。
(3)如果使用新风系统,还包括送风风扇、回风风扇、风阀等。
3. 供配电系统
数据中心供配电系统用于提供满足设备使用的电压和电流,并保证供电的安全性和可靠性。供配电系统通常由变压器、配电柜、发电机、UPS、HVDC、电池、机柜配电单元等设备组成。
4. 其他设施
数据中心其他消耗电能的基础设施,包括照明设备、安防设备、灭火、防水、传感器及相关数据中心建筑的管理系统等。
二、机房工作站、存储等占地面积计算
机房面积计算公式:
A(主机房面积) = F单台占用面积3.5~5.5㎡ /台(取中间值4.5) * N机柜总台数
例子:主机房面积=4.5(㎡/台) * 30台 =135㎡
三、UPS选型指标
(1) 机房内设备的用电量。
例子:机房计划安装30台机柜,每个机柜按照3KW功耗计算,机房内机柜设备的耗电将在3KW * 30台=90KW。
(2) 机房内其它设备(消防、监控、应急照明) 监控、应急照明和消防设备耗电大约在8000W左右(举例估计值)。
不间断电源系统的基本容量可按下式计算:
E≥1.2P式中
E——不间断电源系统的基本容量(不包含冗余不间断电源设备)
P——电子信息设备的计算负荷[(KW/KVA)]
P=1)+2)=90KW+8KW=98KW
E≥1.2P
E≥1.2*98 KW
E≥110.4KVA
考虑UPS运行在60%和70%之间是最佳状态,建议在上面的计算结果除以0.7进行再一次放大。
110.4KVA/0.6≈184KVA。根据机型手册选择靠近功率的机型,因此选择200KVA的UPS。为了电源端的安全可靠性,建议采用UPS机器配置1+1冗余方案,因此需要两台200KVA的UPS。
所以在选型上:选择两台200KVA UPS做1+1并机。
以上例子的数据仅供参考,也可以网络上搜索软件“动力助手”来计算,它是一款小巧实用的专业化电气元件选型工具,动力助手v2.0功能强大,可以轻松进行电气相关选型计算,提供了UPS相关计算、UPS额定电流计算、空调相关计算功能。 下载链接:https://www.onlinedown.net/soft/1223782.htm
实际值以设备厂家给出的方案、技术建议为准。
四、空调选型指标
方法1、经验采用“功率及面积法”计算机房冷负荷。
Qt=Q1+Q2
其中,Qt总制冷量(KW)
Q1室内设备负荷=UPS功耗×0.8
Q2环境冷负荷=0.12~0.18KW/㎡ ×机房面积
因此,得出机房的制冷量为:
Q1室内设备负荷=200KVA*0.8=160KW
Q2环境冷负荷=0.15KW/㎡ *251 ㎡=37.5KW
Qt=Q1+Q2=160KW+37.5KW=197.5KW
所以:机房内所需制冷量197.5KW,建议在制冷量上做40%冗余。采用320KW的制冷空调(制冷功率80KW空调4台)
方法2
计算表格参考如下:
机房面积 | 63 | M^2 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
IT 设备负载 | 110 | kW | |||||||
人数 | 2 | 个 | |||||||
机房内部负载 | 热量形式 | 来源 | 系数 | 数量 | 结果 | 单位 | |||
1 | IT负载-机柜1列 | 显热 | 100% IT负载 | 80% | X | 0.6 | = | 0.48 | kW |
IT负载-机柜2列 | 显热 | 100% IT负载 | 80% | X | 20 | = | 16 | kW | |
IT负载-机柜3列 | 显热 | 100% IT负载 | 80% | X | 30 | = | 24 | kW | |
IT负载-机柜4列 | 显热 | 100% IT负载 | 80% | X | 60 | = | 48 | kW | |
2 | UPS/PDU 负载 | 显热 | IT负载的7% | 0.07 | X | 110 | = | 7.7 | kW |
3 | 照明负载 | 显热 | 27 W/M^2^ 面积 | 0.027 | X | 63 | = | 1.701 | kW |
4 | 人体散热 | 显热 | 70 W / 人 | 0.07 | X | 2 | = | 0.14 | kW |
5 | 人体散热 | 潜热 | 60 W / 人 | 0.06 | X | 2 | = | 0.12 | kW |
外部负载 负载 | 热量方式 | 来源 | |||||||
6 | 墙壁,维护,窗体换热等 | 显热 | 30 W/M^2^ 地板面积 | 0.03 | X | 63 | = | 1.89 | kW |
7 | 潜热 | 20 W/M^2^ 地板面积 | 0.02 | X | 63 | = | 1.26 | kW | |
合计 | 总制冷量 | = | 101.29 | kW |
五、机房总用电量
实际总用电量 = UPS用电功率+空调用电功率+照明+其它
UPS设备耗电:200KVA=200KW
精密空调耗电:制冷量/2.5=320KW/2.5=128KW
照明:P(每平米的照明功率)* S(机房面积)
20W*251平米=5KW 其他设备:10KW
实际总用电量=(200KW) +(128KW)+5KW+10KW =343KW
机房建设时要考虑余量一般为25%,实际配电总功率450KW
六、机房整体面积(举个例子)
(1) 机房工作站、存储等占地面积135.5㎡
(2) UPS、配电及电池占地面积
UPS系统延时单台30分钟需选用12V-200AH电池32节,两台需要64节。
以上合计28㎡此数据为设备实际占地,无维修空间,维修空间的面积为设备实际占地面积的2-3倍。所以UPS、配电及电池占地面积约70㎡。
(3) 空调占地面积 空调选用4台空调,单台空调占地面积为2.1㎡,空调为全正面维护,实际占地为空调本身的一倍就可以约为4㎡。4台空调共16㎡。
(4) 机房总面积 机房工作站、存储等占地面积135㎡+UPS、配电及电池占地面积70㎡+空调占地面积16㎡=221㎡
消防占地面积为机房面积:30㎡
机房总面积约为:251㎡