设计一个符合计算机运行要求的供配电系统,首先应确定供电等级。计算机机房的供电等级是根据计算机的工作性质及其重要性来划分,分为三级。
一级负荷计算机房。此类机房是指如国防建设、生产、交通运输、金融财政、航空管理等部门的机房。这些部门的机房如遇突然断电使计算机中断工作的话,将导致严重的人身伤亡等恶性事故,造成无法弥补的重大损失。所以这类机房应采用一类供电——不间断供电系统。
二级负荷计算机房。此类机房是指如科研单位和一些应用计算机控制系统的生产单位的机房,这些单位的机房一旦突然中断供电将使生产、运输、通信等受到一定程度的影响,给国民经济造成一定的损失。这类机房一般采用二类供电——需建立带备用的供电系统。
三级负荷计算机房。此类计算机房是指应用计算机做些一般的统计、查询、情报检索工作单位的机房。这些机方如突然中断供电虽会使工作受一定影响,但一般不会引起太大的损失。这类机房一般采用三类供电——按一般用户供电。
确定供电等级后,需选择一个切合实际的供电方式。对供电方式的选择应在了解各种供电方式的特点基础上,根据设备、场合、环境和供电条件等实际情况进行设计与施工。
机房供配电系统需要向以下设备提供电源:
不间断电源(UPS);空调(包括精密空调、机房专业空调、普通空调);照明;维修电源插座。
而不间断电源系统(UPS)又需要向以下设备提供电源:
小型机(甚至更高级别的计算机);服务器;存储设备;网络设备(交换机、路由器、防火墙等);应急照明;消防系统;环境监控系统;机房门禁、安防监控等系统。
在设计时需要做出配电图,再根据需要配置配电柜、电力电缆、电源插座、走线路由等。以下是一个机房的基本配电图,大型机房还要复杂的多。
第三个子系统:机房综合布线系统
机房综合布线系统为机房内部提供网络通信基础链路,在每个机架上提供结构化布线槽,为每个机架提供局域接入服务。
综合布线系统可以采用下走线方式布线或者上走线方式布线。
一般采用光纤和六类布线,把服务器机柜、小型机、存储服务器汇聚到网络机柜,提供高速(1000M以上)输出网络。
设计范围包括机房内的数据信息点布线、语音点布线、服务器机柜及小型机与网络机柜之间的光纤布线 。每台服务器机柜要求布放1个6芯以上光缆及和6根以上六类网线;小型机、存储服务器要求每台布放1个6芯光缆及和2根六类网线。采用星型结构汇聚到网络机柜。光缆在两头分别熔接尾纤,上架管理,网络在两头分别端接到六类配线架进行模块化管理。下面为案例结构图:
第四个子系统:不间断电源系统(UPS)
供电系统由于电网范围大受各种因素的影响,时常会有不正常的现象发生,往往会对计算机系统造成不利的作用,为此,采用(UPS)不间断电源极为重要,它不但能提供稳定可靠的高质量的电源,没有瞬变和谐波,即使当电网断电时,它也可由后备电池支撑,继续供电,使计算机有一定的时间进行处理。所以中心机房应采用UPS不间断电源,防止停电造成计算机设备的损坏和网络通讯中断。UPS电源应提供不低于2小时后备供电能力。UPS功率大小应根据机房使用UPS电源设备的总功率进行计算,并具有20-30%的余量。设备间电源设备应具有过压过流保护功能,已防止对设备的不良影响和冲击。
不间断电源系统(UPS)配置方法:
UPS功率大小应根据机房使用UPS电源设备的总功率进行计算,并具有20-30%的余量。
机房使用UPS电源设备的总功率和后备电池时间一般由用户来确定,由于UPS属于专业设备,一般由所选定的厂家根据用户需求来对UPS及电池进行配置及提供整体解决方案,我们所要把其整合到我们的方案内。比较著名的厂家有梅兰、APC、山特、科士达、台达、爱默生等,都有相应的厂家技术支持。
怎样选择UPS?
许多用户在确定UPS功率时,由于资金的困扰和对UPS不甚了解,往往从目前机房设备的容量去选择UPS的功率,这样就会导致UPS功率容量与负载的功率相同或略大。实际上这样选择是不明智的。选购UPS电源时,要根据自身电网条件、用电环境、自然环境、用电设备的特殊要求、应用和维护水平等因素,确定满足需要的UPS电源。建议用户从以下几个方面来确定所选择的UPS功率。
1、确定所需UPS的类型
1)根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形要求来确定是选择在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等类型的UPS。在线式UPS的输出稳定度、瞬间响应能力比另外两种强,对非线性负载及感性负载的适应能力也较强。对一些较精密的设备、较重要的设备要求采用在线式UPS。在一些市电波动范围比较大的地区,避免使用互动式和后备式。如果要使用发电机配短延时UPS,推荐在线式UPS。
2)UPS作为基础供电设备,最重要的是可靠性。一般而言,功率大些的UPS的MTBF(平均无故障时间)要远远高于小功率UPS的MTBF。因此,从可靠性考虑应选择功率大一些的UPS。
3)从投资成本或扩容角度考虑,建议用户根据建设资金、未来3~5年的业务发展等方面情况,采取一次投资,一次到位的方式;或是边成长边建设,选择可升级、扩容的UPS产品,避免因资金不足或业务发展预测不到位等因素带来的重复投资的损失。
2、确定所需UPS的容量如无特殊行业标准要求,建议按如下方案考虑:
1)计算所有的负载总和(S=S1 S2 …… Sn),单位:VA;UPS的容量≥S÷0.8(考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要)
2)后备满载供电时间不少于30分钟。
在确定UPS的功率值之后,还需要考虑UPS的备用时间:标准型,备用时间为5~10分钟;长延时,备用时间为1~8小时,保证长时间运转;任意配置,可根据用户特殊需求定制。
3、考虑断电保护的性能以及电池的后备时间
UPS依备用时间可分为标准型及长延时型。标准型UPS备用时间为5-15分钟,长效型为1-8小时,甚至更长。假如您的设备停电时,只需要存盘、退出即可,建议选用标准型UPS;假如您的设备停电时,仍须长时间运转,那须选用长效型UPS。
4、附加功能为了提高系统的可靠性,建议采用UPS热备份系统,可以考虑串联热备份或并联热备份。小容量的UPS(1~2KVA)还可以选用冗余开关。可以选用远程监控面板,实现在远端监视和控制UPS的工作。可以选用监控
软件,实现计算机和UPS之间的智能化管理。可以选用网络适配器,实现UPS的网络化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地区,可以配用防雷器。还要考虑是否能够对网络使用和对外设进行保护。因为外设越来越齐全(如打印机、扫描仪),这部分设备也同样需要保护。是否具备电缆线浪涌保护和数据线浪涌保护功能?在无人值守时是否能够进行自动的系统关机?另外,因为用户商用桌面的UPS多放在自己的身边,所以在产品的设计风格、制造工艺方面也是需要考虑的。
5、服务能力 ,每个用户的网络特点、电力环境都不相同,电源保护要求也随之变化。用户在使用UPS时可能遇到的种种问题也不尽相同,用户希望自己购置的是完全适合实际需求的产品和服务,而且关心设备投资的短期、长期回报率及投资风险。而现实是,绝大多数用户缺乏这方面的专业人员,所以,优质的服务体系和主动的服务态度也成为用户选购UPS时必须考虑的一个重要因素。
更多内容请查看暖通南社UPS相关课件。
第五个子系统:机房精密空调
中心机房内都安装有重要的计算机设备如小型机、存储服务器服务器及网络设备,而使用精密空调才能确保机房内各种网络等重要服务器能可靠稳定、并在最佳状态下运行的基础。
以下表1和表2分别为机房在开机时和停机时的温湿度要求。
表1 开机时机房温、湿度要求
表2 停机时机房温、湿度要求