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
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㎡

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