1、下一代水冷機房建設技術方案目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc530402982 1 機房基礎設施方案 PAGEREF _Toc530402982 h 5 HYPERLINK l _Toc530402983 1.1 機房一體化方案技術優勢 PAGEREF _Toc530402983 h 5 HYPERLINK l _Toc530402984 1.1.1 水冷高密封閉機柜，標配超溫自動開門保護，更安全可靠 PAGEREF _Toc530402984 h 5 HYPERLINK l _Toc530402985 1.1.2 多種節能方式組合，更綠色環保，PUE優化

2、至1.4，碳排放降低30% PAGEREF _Toc530402985 h 5 HYPERLINK l _Toc530402986 1.1.3 水冷機柜和集群設備一體化解決方案，更優服務 PAGEREF _Toc530402986 h 6 HYPERLINK l _Toc530402987 1.1.4 自主研發、成本可控，原廠本地服務，更高性價比 PAGEREF _Toc530402987 h 6 HYPERLINK l _Toc530402988 1.1.5 環網水冷管路設計， 更高的在線擴展性和可維護性 PAGEREF _Toc530402988 h 6 HYPERLINK l _Toc5

3、30402989 1.1.6 基礎設施和集群系統統一監控平臺，更智能 PAGEREF _Toc530402989 h 7 HYPERLINK l _Toc530402990 1.1.7 高精度的鋁鎂合金型材柜體，更輕更堅固 PAGEREF _Toc530402990 h 7 HYPERLINK l _Toc530402991 1.1.8 豐富的機柜線槽附件，布線更方便 PAGEREF _Toc530402991 h 7 HYPERLINK l _Toc530402992 1.1.9 模塊化智能列頭配電設備，靈活在線擴容 PAGEREF _Toc530402992 h 8 HYPERLINK l

4、 _Toc530402993 1.1.10 封閉機柜有效降低機房噪音，更靜音 PAGEREF _Toc530402993 h 8 HYPERLINK l _Toc530402994 1.2 方案總述 PAGEREF _Toc530402994 h 9 HYPERLINK l _Toc530402995 1.2.1 建設目標 PAGEREF _Toc530402995 h 9 HYPERLINK l _Toc530402996 1.2.2 需求分析 PAGEREF _Toc530402996 h 9 HYPERLINK l _Toc530402997 1.2.3 建設主要內容 PAGEREF _

5、Toc530402997 h 9 HYPERLINK l _Toc530402998 1.3 機房整體規劃 PAGEREF _Toc530402998 h 10 HYPERLINK l _Toc530402999 1.3.1 機房平面布局 PAGEREF _Toc530402999 h 10 HYPERLINK l _Toc530403000 1.3.2 系統特點 PAGEREF _Toc530403000 h 10 HYPERLINK l _Toc530403001 1.3.3 水冷設計要點 PAGEREF _Toc530403001 h 11 HYPERLINK l _Toc5304030

6、02 1.3.4 設備配置清單 PAGEREF _Toc530403002 h 12 HYPERLINK l _Toc530403003 1.4 空調系統設計 PAGEREF _Toc530403003 h 13 HYPERLINK l _Toc530403004 1.4.1 制冷方式選型分析 PAGEREF _Toc530403004 h 13 HYPERLINK l _Toc530403005 1.4.2 機柜級制冷空調 PAGEREF _Toc530403005 h 15 HYPERLINK l _Toc530403006 1.4.3 水冷系統 PAGEREF _Toc530403006

7、 h 18 HYPERLINK l _Toc530403007 1.4.4 自然冷卻風冷冷水機組 PAGEREF _Toc530403007 h 21 HYPERLINK l _Toc530403008 1.4.5 自然冷卻運行特性 PAGEREF _Toc530403008 h 25 HYPERLINK l _Toc530403009 1.5 機柜及輔材系統設計 PAGEREF _Toc530403009 h 26 HYPERLINK l _Toc530403010 1.5.1 機柜配置 PAGEREF _Toc530403010 h 26 HYPERLINK l _Toc530403011

8、 1.5.2 機柜特點 PAGEREF _Toc530403011 h 26 HYPERLINK l _Toc530403012 1.5.3 機柜規格 PAGEREF _Toc530403012 h 27 HYPERLINK l _Toc530403013 1.6 機柜配電系統設計 PAGEREF _Toc530403013 h 27 HYPERLINK l _Toc530403014 1.6.1 配電模塊配置 PAGEREF _Toc530403014 h 27 HYPERLINK l _Toc530403015 1.6.2 配電模塊規格 PAGEREF _Toc530403015 h 28

9、 HYPERLINK l _Toc530403016 1.7 機柜監控系統設計 PAGEREF _Toc530403016 h 29 HYPERLINK l _Toc530403017 1.8 場地條件需求 PAGEREF _Toc530403017 h 30 HYPERLINK l _Toc530403018 1.8.1 擺放要求 PAGEREF _Toc530403018 h 30 HYPERLINK l _Toc530403019 1.8.2 機房環境 PAGEREF _Toc530403019 h 31 HYPERLINK l _Toc530403020 1.8.3 室外場地 PAGE

10、REF _Toc530403020 h 31 HYPERLINK l _Toc530403021 1.8.4 UPS PAGEREF _Toc530403021 h 32 HYPERLINK l _Toc530403022 1.8.5 電源接入 PAGEREF _Toc530403022 h 32 HYPERLINK l _Toc530403023 1.8.6 接地 PAGEREF _Toc530403023 h 32機房基礎設施方案機房一體化方案技術優勢水冷高密封閉機柜，標配超溫自動開門保護，更安全可靠方案采用針對IT設備配置機柜級行間水冷空調，就近制冷、機柜排內封閉的水平送風方式能夠充分滿

11、足解決高密度制冷需求，保障機柜不同高度設備的溫度均衡，提高制冷效率。由于采用機柜排封閉的方式建設，在空調機故障或斷電停機時，封閉機柜與傳統網孔門機柜相比內部溫度上升快速。從更高的安全性和可靠性上考慮，為機柜設計標配有智能超溫自動開門保護模塊。其工作原理是：機柜內標配有溫度傳感器，當制冷系統因故障無法為機柜提供制冷，溫度傳感器檢測出機柜內服務器進風溫度升高至設定的閥值時，控制系統會自動啟動推桿將機柜前后門打開，將服務器產生的熱量散發到房間中，避免服務器因高溫而損壞；同時，配合IMMS管理軟件實現機柜超溫報警，通知值守人員前去自動采取應急措施。多種節能方式組合，更綠色環保，PUE優化至1.4，碳排

12、放降低30%本方案設計綜合采用行間制冷和通道封閉、提高送回水溫度、自然冷卻冷水機組三種方式，用以實現最佳節能目標，綠色環保。空調行間制冷和通道封閉措施，就近制冷，能夠降低空調風機功耗，提高制冷效率，減少冷量浪費。冷凍水系統的溫度越高，冷水機組的效率和制冷量越大，室外自然冷卻功能開啟的溫度就越高。比如，冷凍水溫度設定從7/12提高到10/15，對應開始自然冷卻的環境溫度也從10提高到13，完全自由冷卻從2提高到5，大約可以進一步提高節能約20%左右，實現進一步的節能。采用自帶自然冷卻功能和控制系統的一體機組，壓縮機制冷、部分自然冷卻和完全自然冷卻三個運行模式為機組自身根據室外環境溫度情況來自適應

13、調節和實現的，在過渡季和冬季減少了壓縮機工作時間和強度，有效降低了制冷功耗。機房年PUE值優化至1.4，較傳統機房級建設模式(PUE=2.3)節能39%。與傳統精密空調方式建設的機房（PUE=2.3）相比，以IT設備功耗為180KW計算，年節約用電約140萬度。HPC方案注釋：方案完成后請刪除1度=1KWh，節電計算：（2.3-1.4）*180*24*365/10000 萬度。水冷機柜和集群設備一體化解決方案，更優服務C3000水冷機柜一體化系統和服務器集群設備統一為自有產品，機柜在風量、風壓、風溫上可以實現與集群的最佳匹配，機柜配套和集群設備均由統一設計，并由統一提供一站式售后服務，避免協調

14、多個廠商、出現各系統之間相互推諉的問題。自主研發、成本可控，原廠本地服務，更高性價比C3000水冷機柜是多年累計國家大型超算中心項目經驗，自主研發、生產的機房基礎設施產品，引進國外技術、自主創新研發，由提供原廠國內本地生產和售后服務，較其它品牌進口水冷機柜具有很大的價格優勢，高性價比，設備供貨周期一個月、比進口品牌報關進貨周期短2/3。為了適應新時代計算技術和業務模式對機房基礎設施的節能性、擴展性及建設周期的新要求，中科自主開發推出CloudBASE系列基礎設施整體方案產品，CloudBASE是以第四代數據中心標準設計開發的整合了配電、制冷、機柜、監控四大子系統的整體解決方案，具有模塊化、工程

15、產品化、智能化和節能等特點，具有高的可用性、擴展性、可管理性和運行經濟性。環網水冷管路設計， 更高的在線擴展性和可維護性采用環形管網系統，無需復雜的控制，環路管網中的水流會隨著負載的變化自動平衡，從而達到水力平衡；對于任何一個負載端，都可通過關閉負載端支管兩側的隔離閥來實現該負載端設備或管路的檢修與維護，也可直接在兩個隔離閥之間增加新的負載，而不影響其它的負載正常運行。基礎設施和集群系統統一監控平臺，更智能機房基礎設施監控管理系統（IMMS），可以在集群監控管理軟件Gridview下實現基礎設施和集群系統的統一集中監控管理，根據集群設備的負載狀態自動、實時調節空調系統水流量、風機轉速等，實現真

16、正的智能控制管理。管理軟件方便易用，開放協議平臺，實現多元化管理。圖：機房基礎設施IMMS監控管理界面。高精度的鋁鎂合金型材柜體，更輕更堅固機柜和行間空調柜體全部為鋁鎂合金組合型材框架，采用壓鑄成型工藝，制造精密、做工優異，全封閉拉伸型材立柱，結構堅固。框架材料采用6063-T5（工業級鋁型材）、ADC12（鑄鋁）、AZ91D（鑄鎂）。柜體強度高、重量輕，承重能力比普通機柜高50%以上，檔次遠高于傳統鈑金柜體。此外，機柜外觀設計具有融合先進的LED顯示技術，美觀大方。豐富的機柜線槽附件，布線更方便機柜設計有豐富、方便的附件設施，如側板、并柜器、盲板、機柜頂裝線槽、跨接線槽等，機柜頂裝線槽、跨接

17、線槽和機柜采用一體化設計、便于強弱電布線，尤其是對長度有限制要求的高性能計算IB線纜，可以減少布線長度、節能布線投資。圖：機柜一體化線槽效果圖。模塊化智能列頭配電設備，靈活在線擴容機房內采用分區配電方式，每排機柜排設置一臺列頭配電模塊PDM，用于排內機柜和行間空調室內機供電。PDM輸出端集成配有標準IEC309工業連接器插座，與PDU輸入端IEC309工業連接器插頭實現快速插接安裝，工程產品化，支持在線熱插拔，可以靈活擴容。封閉機柜有效降低機房噪音，更靜音機房中的噪音來源主要來自服務器噪音，本方案機柜全部采用機柜排封閉系統設計，封閉機柜門能夠有效隔離機柜內的設備噪音，降低機房環境噪音等級，提升

18、運維人員工作環境的舒適性。方案總述建設目標高性能計算中心的建設和穩定高效運行，需要一套可靠的機房基礎設施作為支撐保障，確保高性能計算中心機房內各種電子設備的高效、穩定、可靠運行。本方案提供一套易管理、易維護、便于擴展、高效節能的機柜級制冷、配電、布線及監控系統一體化解決方案，與高性能計算IT設備配套集成一站式服務。需求分析本期建設高性能計算IT設備總功耗不超過180KW，設備裝機空間為360U。機房設計采用冷凍水型行間制冷和封閉高密度機柜方式建設，實現高密度和高效率、綠色節能運行。根據IT設備功耗及裝機空間需求，配置機柜、機柜行級空調、行級配電及監控系統，確保設備散熱良好、氣流組織有序、系統高

19、效節能、易于控制管理。建設主要內容本機房方案采用云座C3000水冷機柜系統整體解決方案，主要包括： 一、空調系統在機柜區安裝行間制冷水平送風空調，滿足機柜設備高密度制冷需求，行間空調采用帶自然冷卻功能的室外冷水機組提供冷源。二、機柜系統采用機柜一體化系統解決方案，機柜排封閉機柜與行間空調結合實現高密度機柜設備制冷，配置PDU配電單元和PDM列頭配電單元，并配置機柜排溫度、漏水、煙感等監控采集和遠程管理單元。具體實施安裝的內容有：系統設備就位、并柜安裝與調平，機柜上走線線槽安裝，機柜配電單元PDU、機柜列頭配電模塊PDM的安裝和強電布線。行間空調室內機和室外冷水機組的就位、安裝，水泵、補水系統等

20、水冷管路工程建設，室內排水管路安裝，設備電源連接與上電統調。機柜監控探頭安裝與系統調試。機房整體規劃機房平面布局共配置13臺設備機柜、2臺列頭配電機柜、8組行間制冷空調、1臺除塵除濕機，分兩排擺放，各臺設備擺放布局見下圖。圖：C3000系統設備擺放布局。系統特點水冷機柜系統CloudBase C3000基礎設施系統，是公司為解決高密度刀片服務器散熱問題所推出的以機柜排或機柜池為單位、封閉風道的、以冷凍水作為冷媒，包含機柜、配電、制冷、監控等四個子系統的整體解決方案。C3000基礎設施系統解決了服務器設備高密度安裝時產生的散熱問題、配電問題、線纜管理問題及監控問題，具有高制冷能力、高可用性、節能

21、等特點，為用戶提高一個全面的、先進的、功能滿足要求的一站式解決方案，并適應現代計算技術和業務模式對機房基礎設施的節能性、擴展性及建設周期的新要求。圖：C3000水冷機柜一體化方案優勢。水冷設計要點為實現滿足水冷系統建設需求，我們提供建議如下：選擇冷凍水冷源系統，提供較高的全年能效比。采用CloudBase C3000機柜排級機房基礎設施系統，針對高密度負荷集群設備機柜配置行級水平送風空調，實現高效制冷，冷凍水供水溫度10，實現節能增效。采用數據中心專用風冷冷水機組，為機房提供穩定、可靠的冷源。冷水機組配置自然冷卻模塊（工廠測試與安裝一體機組），利用水側自然冷卻實現節能降耗。冷水機組配置全面的水

22、冷組件，包括冗余的水泵、補水裝置、膨脹水箱、壓差旁通閥、自動泄壓閥等部件，提高管道系統的安全性和可靠性。制冷系統配置方便易用的管理軟件，并開放協議平臺，實現多元化管理。末端行間空調配置漏水檢測系統、自動開門系統等組件，提升制冷系統的安全性。水系統管道采用環網設計，具備良好的水力自平衡性和可在線維護性。設備配置清單表：設備配置清單。序號名稱技術規格單位數量1基礎設施子系統C3000機柜系統C3000設備機柜封閉機柜，包含機柜框架、紅外感應板、自動開門系統、機柜電磁鎖、機柜前后門、4個溫度探頭、頂裝線槽和包裝輔材臺13C3000列頭機柜封閉機柜，包含機柜框架、紅外感應板、自動開門系統、機柜電磁鎖、

23、機柜前后門、溫度探頭、頂裝線槽和包裝輔材臺2C3000空調系統C3000空調室內機冷凍水型，進回水溫度10/15度工況下制冷量30KW，包含機柜框架、紅外感應板、自動開門系統、機柜電磁鎖，機柜前后門（含監控屏）、溫濕度監控、煙感及漏水監控、頂裝線槽和包裝輔材臺8室外冷水機組自然冷卻型風冷冷水機組，型號AQS0352-FC，單臺制冷量106.2KW，供回水溫度10/15度臺3管路工程包括室外冷水機組到各臺行間空調之間的主干管、分支管、冗余水泵、閥件、過濾器、定壓補水裝置等，以及外機基礎項1除濕除塵機除濕量5kg/h，亞高效過濾等級，包含機柜框架、紅外感應板、自動開門系統、機柜電磁鎖、機柜前后門、

24、頂裝線槽和包裝輔材臺1C3000配電系統機柜PDU每PDU含15位10A C13插座+12位16A C19插座，3個32A單相空開，含1個32A 3相5芯 IEC60309工業連接器臺26三相32A工業連接器PDU接口連接器，公頭母頭一對，三相32A套26PDM延長線纜PDU至列頭配電機柜線纜，5X6平方毫米米160空調延長線纜空調至列頭配電機柜線纜，3X2.5平方毫米米70PDM列頭配電模塊PDM三相輸入子模塊（支持180A-250A輸入）臺2PDM三相輸出子模塊，模塊輸出為4口三相32A輸出。臺8PDM單相輸出子模塊，模塊輸出為6口單相25A輸出。臺2C3000監控系統CloudBASE

25、RMM監控模塊機柜監控模塊，適用于CloudBASE全系列產品，每個機柜配備一個RMM監控模塊，負責采集機柜內的溫濕度，煙感，漏水等信息。臺24CloudBASE ZMM監控模塊機柜排監控模塊，適用于CloudBASE全系列產品，每排或每個區域配備一個ZMM監控模塊，負責收集若干個RMM的監控信息，并提供統一管理，協議轉換。臺3機房基礎設施監控管理系統IMMSIMMS是對機房環境，機柜、空調、電力系統等進行監控和管理的軟硬件一體化解決方案，可有效提高機房基礎設施的管理維護效率，及時有效地處理告警事件。套24IMMS 物理介質包：加密USB密鑰、軟件光盤、包裝、使用手冊等套1C3000輔材系統機

26、柜通用側板 個8通用并柜套件 套221U擋板個186機柜排跨接線槽個2C3000系統安裝包括所有機柜、空調室內機設備安裝調試，配電、監控的安裝調試，空調外機一年質保，其余產品全部包含三年質保項1空調系統設計制冷方式選型分析隨著新一代計算機的晶體管集成密度越來越高，處理器的速度越來越快，服務器的發熱量也急劇增長。當前，高集成的刀片式服務器已經成為科學計算的主力，刀片式服務器在提供更高密度、更高計算能力的同時也帶來了更多的功耗。根據電子元器件的“10”法則，環境溫度沒提高10，元器件壽命平均降低約30%。研究報告表明：發熱密度超過5KW/機柜，采用制冷率最高的機房空調下送風形式，也會在機柜的頂部產

27、生局部熱點，導致設備過熱保護。數據中心發展至今，在不同的行業、不同的應用場合都有其不一樣的需求，因此制冷解決方案也就變得多樣化。行業內通常根據單機柜的功率密度將數據中心劃分為不同的應用類型，從而選擇有針對性的制冷解決方案，如下表所示。表：數據中心制冷方案的選擇單機柜功耗 6 kW6 kW 12 kW12 kW 30 kW功率密度低中高空調系統選擇傳統機房空調（房間級制冷）行間制冷空調（機柜行級制冷）機柜級制冷空調（機柜級制冷）典型的氣流組織長距離下送風上回風 +機柜冷熱通道布局短距離水平送回風 +機柜冷（熱）通道隔離緊貼熱源的水平送回風 +密封機柜與空調典型應用圖示典型應用的氣流組織說明通風機

28、柜采用面對面背對背的布局，空調將冷空氣（藍線）送入地板下，并從機柜正前方的地板風口排出，冷空氣被抽入機柜內的服務器，吸熱后變成熱空氣（紅線）返回至空調，再次冷卻后送入地板下，如此循環。空調與通風機柜并列放置，采用面對面背對背的布局，并進行冷通道隔離。冷空氣（藍線）被空調送入封閉的冷通道，并被吸入服務器，冷空氣吸熱后變成熱空氣（紅線）排出，空調將熱空氣吸入并冷卻，然后再次送入冷通道，如此循環。空調與密封機柜并柜形成封閉的整體，封閉體內外空氣完全隔離。從換熱器出來的冷空氣（藍線）進入服務器前方區域并被吸入，冷空氣吸熱后變成熱空氣（紅線）排出，風扇將熱空氣吸入并送至換熱器冷卻，冷卻后的空氣進入下一輪

29、循環。本機房服務器機柜規劃單機柜功耗高達18KW，屬于高密度應用，因此應選擇機柜級制冷解決方案。冷凍水空調系統以水為冷媒，室內外機通過水管連接，對室內外機的安裝距離幾乎沒有限制，故非常適合應用在本項目。另外，冷凍水空調系統可以充分利用環境冷源實現自然冷卻，具有無與倫比的經濟效益，現已成為數據中心空調系統的首選。設計采用CloudBASE C3000機柜排封閉系統解決方案機柜排封閉水平送風方式的行間空調終端，結合了行間制冷、冷熱通道隔離和水冷系統的優勢，可以有效解決集群高熱密度發熱制冷，實現安全運行、高效節能。機柜級制冷空調一、行間空調配置本方采用云座C3000系統行間空調為機柜內服務器設備制冷

30、，機柜排封閉冷卻系統由冷卻環境的“冷庫”方式轉變為冷卻設備的“冰箱”方式。集群設備總功耗不高于180KW，共配置8臺C3000行間空調，單臺最大制冷量30KW。行間空調和設備機柜擺放見下圖。圖：行間空調和機柜擺放位置。C3000機柜排封閉系統效果圖見下圖。圖：C3000機柜排封閉系統架構圖。另外，單獨配置1臺除塵除濕一體機，用于保持機房環境的相對濕度和潔凈度。二、優勢特點C3000機柜排封閉系統的空調機穿插在機柜排中布局，且與機柜為左右并柜布置，空調與機柜的主體框架前后均留有通道設計，機柜排兩端安裝側板，機柜排內形成冷熱通道分離，正面為冷通道，背面為熱通道，氣流組織見下圖示意，有效避免冷熱風混

31、合現象，實現就近精確送風，提高機組的制冷效率。圖：C3000封閉系統水平送風氣流組織。服務器的設計都是前部吸入冷空氣，后部排出熱空氣。C3000行間空調與傳統開孔地板方式的機房設計方式相比，它可以在整個機柜前部高度平面內平均的供給冷風。冷空氣經過服務器帶走服務器產生的熱量變成熱空氣，熱空氣然后被水冷空調的風扇吸入機組內部，然后通過空氣/水熱交換器變成冷空氣從前部吹出，繼續循環。行間制冷使冷源更加靠近服務器，熱交換后的冷空氣直接吹到服務器的前部，大大提高了制冷效率。并且這種封閉式循環的結構，不需要大功率的風扇，在節省風機耗電的同時大大降低了機房內的噪音。此外，C3000系統采用采用水平送風的行間

32、空調模塊，配合通道封閉設計，冷熱通道分離，氣流組織有序，就近精確送風，循環風阻小、風量大，提高制冷效率，實現高密度制冷；出風溫度設定20-25，與傳統下送風空調機相比能效比提高10-15%；能夠有效解決高密度的散熱問題，并且空調機并排安裝在機柜排中間，大大減小了機房占地面積小，可節省大量的空間投資成本和隨之而來的維護成本；與機柜一體化設計，外形一致，整體統一、美觀。三、C3000空調性能參數表：C3000行間空調技術規格。項目具體技術規格室內機外形尺寸高2000mm寬600mm深1365mm室內機框架尺寸高2000mm寬600mm深1200mm顯冷量30KW額定工況進水10，出水15，出風20

33、-25室內機最大風量8000m3/h水流量6m/h表冷器壓降20KPa室內機額定功率3KW（建議采用UPS供電）室內機電源規格AC220V, 50HZ室內機工作溫度范圍10至35冷熱風溫差11輸入/輸出管徑DN40(1/4)，柔性金屬軟管無縫連接室內機自重320Kg（含水重）噪音水平70dBA水冷系統一、水冷系統結構整個制冷系統包括室外冷水機組、水泵、行間空調內機組成，用于機房內高密度計算設備的散熱，全年不間斷地提供1015的冷凍水給行間空調換熱，以滿足高密機柜的制冷需求。水冷系統部分由冷水機組、冷凍水循環泵、補水泵、補水箱、儲水箱和管路、閥件組成。二、水冷主設備選型集群熱負荷不高于180KW

34、，考慮20%左右的設計余量，總規模制冷量需求為200KW。1）配套冷水機組：自然冷卻風冷冷水機組，品牌國際知名品牌克萊門特，型號AQS0352-FC，數量2臺。冷凍供回水溫度10/15度條件下，單機制冷量106.2KW，完全滿足需求。2）水泵：冷凍水循環變頻泵，品牌威樂，1+1冗余配置。補水泵，數量2臺，一用一備。3）冷媒：整體水系統采用乙二醇防凍系統。4）外機布置機房西側有風井，利用風井作為冷媒豎井布管，考慮大樓整體外觀和園區景觀，建議將冷水機組放置在大樓西側，水泵、水罐等輔助設施放置在地面，冷水機組搭建鋼架平臺擺放，鋼架設置爬梯和護欄。室外機安裝位置圖：室外機安裝場地。5）鋼架平臺根據自然

35、冷卻風冷機組的外形尺寸、臺數以及放置位置，確定鋼平臺尺寸為10.7m*3.2m*2m。鋼平臺上方放置冷水機組，下方放置循環水泵及補水定壓設備。立柱采用20#工字鋼，柱基礎采用C30混凝土澆筑，基礎在地面下挖500mm，混凝土下墊級配砂石。柱基礎尺寸500*500。橫梁采用16#工字鋼，橫梁橫向跨度1.1米，縱向跨度3.6米，2臺設備之間跨度1.5米。自然冷卻風冷機組置于橫梁與立柱相交處，防止沉重不均，發生偏載。為方便設備檢修與維護，設備之間的走道采用鋼板網鋪設。鋼平臺欄桿采用DN40鍍鋅鋼管制作，欄桿高度不低于1.5米。鋼平臺南側制作鋼梯一架，便于上、下平臺。圖：室外機鋼架平臺結構。6）管路設

36、計：采用環形管網系統，無需復雜的控制，環路管網中的水流會隨著負載的變化自動平衡，從而達到水力平衡；對于任何一個負載端，都可通過關閉負載端支管兩側的隔離閥來實現該負載端設備或管路的檢修與維護，也可直接在兩個隔離閥之間增加新的負載，而不影響其它的負載正常運行。圖：水冷系統結構圖。自然冷卻風冷冷水機組一、機組配置機房需要全年7*24小時制冷，傳統方式應用在室外溫度低于或遠低于循環冷凍水溫的情況下冷水機組仍要正常開啟運行。當室外溫度較低時，完全可以利用冷空氣直接冷卻循環冷凍水，而減少或完全不需要開啟壓縮機制冷即可為空調室內機提供冷量，即利用自然冷卻方法。本方案室外機組采用帶有自然冷卻功能的冷水機組，它

37、與常規機組最大的區別在于它具有獨特的風冷自然冷卻換熱器，優先利用天然環境的低溫空氣冷卻循環冷凍水，顯著節省壓縮機的電耗。共配置2組自然冷卻型冷水機組，單組制冷量106.2KW，常規工況下最大功率33.6KW，完全自然冷卻工況下最大功耗僅4.2KW。室外水冷機組帶有監控系統，可以監控水流、水溫、工作狀態、故障報警等信息。圖：水冷機組外觀效果圖。二、性能參數型號AQS0352-FC冷水機組，外型尺寸L3602*W1104*H2175mm，運行重量1310kg，制冷劑R134a。三、自然冷卻風冷螺桿式冷水機組功能介紹（一）數據中心能耗現狀新一代數據中心建設，一方面要求數據中心保持高可用性特點能高效地

38、、安全地運營；另一方面，用戶會盡可能要求數據中心降低能源消耗和運行成本；而且數據中心必須具備靈活的擴展能力，以應對多變的業務需求及未來的不確定因素。圖：機房能流圖。而根據最新統計，機房空調系統占總個數據中心的電耗比例達到近45%左右，其中冷源部分占到2/3。綠色數據中心的構建，機房空調的節能解決方案成了重中之重。（二）混合制冷運行模式數據中心通常都需要常年不間斷供冷，常規的制冷系統，室外溫度即使是低于或遠低于其循環冷凍水溫的情況下冷水機組運行也需要照常運行。當室外溫度較低時，我們完全可以利用冷空氣直接冷卻循環冷凍水，從而在冬季減少或完全不需要開啟壓縮機制冷即可為空調室內機提供冷量，這種方法即為

39、自然冷卻方法（Freecooling），有此功能的機組叫自然冷卻機組。它與常規冷水機組最大的區別在于它帶有獨特的風冷自然冷卻換熱器，其運行優先利用天然環境的低溫空氣冷卻循環冷凍水，可以實現無壓縮機運行制冷，顯著節省壓縮機的電耗。圖：夏季運行示意圖。這種機組在夏季與常規空調一樣，仍舊采用壓縮機制冷。但是在過渡季和冬季，卻能較少地消耗電能達到常規空調同樣的制冷效果。圖：過度季運行示意圖。在過渡季，當環境溫度達到比冷凍水回水溫度低兩度或以上時，開啟FREECOOLING自然冷卻，利用冷空氣的冷量預冷冷凍水，無需壓縮機功耗；自然冷卻不足部分，再由常規壓縮制冷接力冷卻，從而減少了系統功耗。圖：冬季運行示

40、意圖。在冬季，完全靠FREECOOLING自然冷卻冷卻冷凍水，不需壓縮機開啟，只需少量風扇電耗，能效比高達20以上。這樣綜合下來，通過自然冷卻技術，在過渡季和冬季減少了壓縮機工作時間和強度，有效降低了制冷功耗。克萊門特冷水機組是自帶自然冷卻功能的一體機組，機組自身有三種運行工況（無需系統再做控制系統）：壓縮機制冷、部分自然冷卻、全部自然冷卻，且各種不同工況是機組本身隨室外環境溫度變化而自適應的。以機組進出水水溫10/15為例。壓縮機制冷：夏季，機組與常規風冷冷水機組的運行控制邏輯是完全一樣的，機組工況：完全壓縮機制冷；混合制冷：當室外環境溫度低于機組回水溫度2，即室外環境溫度13時，機組自然冷

41、卻自動開啟，此時自然冷卻部分不能滿足總冷負荷，由壓縮機制冷補充。隨著環境溫度的降低，機組自然冷卻提供的制冷量不斷增加，壓縮機制冷提供的冷量不斷減少。此過程機組工況：自然冷卻+壓縮機制冷混合制冷。全部自然冷卻：當室外環境溫度低于2時，機組自動進入全部自然冷卻，此時壓縮機已經停止工作，僅有少量冷凝風機在工作。此過程機組工況：全部自然冷卻。上述三個運行模式為機組自身根據室外環境溫度情況來調節和實現的，無需外圍做自控系統。自然冷卻運行特性自然冷卻傳統機組室外溫度電功率 圖：機組運行功率特性。在室外不同環境溫度時，自然冷卻機組和常規傳統風冷冷水機組消耗功率比較， 隨著環境溫度的降低，自然冷卻咱的比例越來

42、越大，機組的功耗越來越低，直至完全自然冷卻，僅少量風扇功耗。采用自然冷卻冷水機組作為集中冷源為機房空調提供冷量，已經取得了非常好的節能效果，那是否還可以將能耗降到更低呢？雖然室外溫度由氣候環境而定，無法人為改變，但是冷凍水系統的溫度可以進一步優化，從而實現進一步的節能。冷凍水系統的溫度越高，室外自然冷卻功能開啟的溫度就越高，所以通過提高冷凍水溫度可以繼續優化節能效果。比如，冷凍水溫度從7/12提高到10/15，對應開始自然冷卻的環境溫度也從10提高到13，完全自由冷卻從2提高到5，大約可以進一步提高節能約20%左右，實現進一步的節能。機柜及輔材系統設計機柜配置本期集群共配置15臺機柜，包括13

43、臺設備機柜、2臺列頭機柜，機柜頂裝一體化強弱電線槽，強弱電分開布線。C3000封閉機柜打破傳統的網孔門機柜模式，采用獨特的主體框架配合機柜排柜門通達封閉方式，機柜自帶進回風通道，有效和空調結合實現高密度的高效制冷。機柜排內置溫度傳感器、漏水檢測、煙感檢測、空調工作狀態檢測，與機柜超溫自動開門保護功能實現聯動，防止空調停機引起超溫過熱損壞機器。機柜和行間空調前后門形象統一，外觀設計具有融合先進的LED顯示技術，結合風格的工業設計思想，集成液晶溫度指示模塊提供本地進風溫度監控，充分展示了公司全新的、高品質的、專業化的產品設計理念。機柜特點C3000封閉機柜具有以下特點：全封閉式機柜，采用冷熱通道隔

44、離的方式，配合空調實現高密度制冷；雙側走線單元，方便高度密度線纜有序管理；標配頂部一體化電源/數據線槽，更方便于走線；精心設計的走線方案有效減少線纜占用空間，保證系統散熱；表面采用靜電粉末噴涂處理，效果美觀；強度高、重量輕、結構堅固。冷空氣完全封閉在機柜內部，冷量損失極小，空調與機柜緊靠在一起，冷空氣的流程最短，是真正的緊貼熱源的制冷解決方案；密閉的機柜具有良好的噪聲隔離作用，服務器和風扇的噪聲很難傳出，為機房的工作人員創造出一個安靜的工作環境；密閉的機柜具有良好的隔塵效果，能夠避免機房大環境內的粉塵對服務器的傷害。機柜規格表：C3000封閉機柜技術規格。項目具體技術規格框架尺寸高2000mm

45、寬600mm深1200mm外形尺寸高2000mm寬600mm深1365mm有效空間42U立柱安裝孔中心距465.1mm1.6mm立柱間開襠尺寸451mm前后立柱間距680mm（服務器導軌、托軌安裝距離需按此制作）立柱方孔尺寸9.5mm9.5mm自重110KG總載承重1200kg（靜載）機柜配電系統設計配電模塊配置C1000系統采用機柜排列頭配電模塊PDM實現配電分散控制，每排配置1臺列頭配電模塊PDM，由PDM分配給本排內的各個機柜配電單元PDU和空調室內機，便于控制管理。共配置2臺列頭配電模塊PDM、每排各1臺，放置在機柜排一端機柜內機架式安裝，每臺設備機柜內配置2臺機柜配電單元PDU，共2

46、6臺。PDM通過IEC309工業連接器與機柜PDU可靠連接，機柜的配電線纜通過工業連接器安全可靠的給機柜內電源插排供電。PDM放置在列頭配電機柜中機架式安裝，每個機柜后部配電通道分別掛接兩條PDU。圖：PDM與PDU連接示意圖。配電模塊規格列頭配電模塊PDM，輸入端三相250A空開，配置防雷開關及防雷模塊，輸出配置16位IEC309 32A 3P+ E+N輸出插座、6位IEC309 16A 2P+ E輸出插座、16位三相32A空開、6位單相25A空開，具備輸入電量（包括有功功率、無功功率、功率因數、電壓、電流）及各路輸出電流監測功能，具備主輸入防浪涌保護功能，具備RS485接口。HPC方案注釋

47、：方案完成后請刪除PDM用于為本排內的機柜、行間空調室內機供電，每排配置1臺列頭PDM輸入模塊，輸入模塊分為“支持80A-160A輸入”和“支持180A-250A輸入”兩款，分別用于單排總功耗80KW和120KW以內應用；輸出模塊分為兩款，一款為4口三相32A輸出模塊、一款為6口單相25A輸出模塊，前者最多給4個PDU供電，后者最多給6個行間空調室內機供電。PDU（電源分配單元），是專為機柜內服務器等設備提供電力分配的機柜專用電源分配單元。相對于普通插座，PDU具有安全質量好、承載功率大、插座制式種類多、功能齊全、使用方便、智能化管理等多方面的優點。PDU總容量三相32A，每PDU含15位10

48、A C13插座+12位16A C19插座、3個32A單相空開，含1個32A 3相5芯 IEC60309工業連接器，垂直免工具安裝，用于刀片設備機柜的大容量配電。HPC方案注釋：方案完成后請刪除刀片機柜和八路服務器機柜PDU配置輸出為：含15位10A C13插座+12位16A C19插座非刀片機柜PDU配置輸出為：含36位10A C13插座機柜監控系統設計機房基礎設施監控管理系統（IMMS），實現機柜排設備的集中監控管理。工作方式為：數據收集收集探測器上傳的信號，收集器將數據整合轉發至IMMS管理軟件，通過上位機進行告警及操作設置，實現集中監控管理。監控系統圖見下圖。圖：監控拓撲圖。監控主要內容

49、為：機柜前后門上下溫度、機柜通道內溫度濕度、漏水檢測、煙感檢測、列頭配電模塊PDM工作狀況檢測、空調工作狀態檢測。每個機柜安裝一個RMM模塊，采集每個機柜微環境數據，內容包括：每臺設備機柜4個溫度傳感器；每臺行間空調1個溫濕度傳感器、1個煙霧傳感器、1個漏水傳感器；每臺列頭配電模塊PDM的電量監測儀；每臺除濕機的1個濕度傳感器。每一排機柜配一個ZMM收集模塊，收集排內每個機柜微環境數據。每一排機柜的RMM采用RS485環狀菊花鏈方式連接,通過應答方式將數據上傳至上一級ZMM采集模塊。RMM/協議轉換模塊與ZMM直接采用RS485協議通訊，ZMM與軟件監控模塊之間采用TCP/IP協議通訊（多線程同時采集）。由于采用柜門封閉式高密度制冷方案，