中海殼牌石油化工有限公司機房不僅需要可靠的電源供應(yīng)，也存在制冷問題。APC提出的包括 UPS、精密空調(diào)機、服務(wù)器機柜的一體化方案，既提高了整個機房基礎(chǔ)設(shè)施的可用性，還降低了TCO。
中海殼牌石油化工有限公司（中海殼牌）正在廣東省惠州大亞灣建造一總投資額達43億美元的聯(lián)合化工廠。中海殼牌石油化工有限公司（簡稱CSPC）新建機房面積約130平方米，設(shè)備總負載量、熱負荷及占用機柜空間的總數(shù)量統(tǒng)計如表1所示�？紤]到大部分設(shè)備都是雙電源設(shè)備，因此配置系統(tǒng)的時候要考慮到為每個機柜提供雙路供電。同時，考慮到每年機房內(nèi)設(shè)備增長15%，UPS的配置還需要充分考慮可擴展性，并且要求在不影響負載的情況下方便地實現(xiàn)功率的擴展。
表1
方案設(shè)計
1．功率容量的選擇
基于可用性、可擴展性、可維護性方面的考慮，推薦使用APC Symmetra PX系列的UPS作為機房內(nèi)的不間斷電源保護設(shè)備。
表2
考慮到UPS不能在滿負載條件下工作，一般要考慮25%的冗余量，因此2005年UPS主機的功率應(yīng)該設(shè)計在60KW，我們有兩種選擇可以滿足最近期的需求。
�。�1）用一臺Symmetra PX 60KW N+1主機（最大可擴展到80KW N+1），為IT設(shè)備機柜提供一路供電，另外一路供電由市電提供。
（2）用兩臺Symmetra PX 30KW N+1主機（每臺最大可擴展到80KW N+1），將IT設(shè)備機柜分為兩個區(qū)域（兩列機柜），每臺UPS為每個區(qū)域提供一路交流電，另外一路供電由市電提供，總共能提供60KW的功率。
對比上列兩種方案，顯而易見，第一個方案只能滿足到2007年時的總功率需求，而第二個方案能夠滿足到2010年以后的總功率需求。因此選擇第二個方案，在滿足近期的總功率需求的前提下，通過按需配置功率模塊的數(shù)量，最終能夠?qū)PS系統(tǒng)的總功率容量提高到160KW，完全能滿足機房的總功率需求不斷增長的要求。
表3
2.精密空調(diào)制冷容量的計算
根據(jù)上述計算，選用APC NetworkAir FM40A精密空調(diào)機，總制冷量能達到51.7KW，能夠滿足2005年機房內(nèi)設(shè)備的總制冷需求�？紤]冗余備份，本方案中配置2臺FM40A精密空調(diào)機。另外，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)計算出IT總功率為46.978kW時所需要的機柜數(shù)量為46.978kW/3kW即16個機柜。本方案中采用的機柜是APC NetShelter VX系列AR2100BLK專業(yè)IT機柜。
3.配套附件
電池模塊數(shù)量 按照延時半個小時計算，每臺Symmetra PX 30kW N+1 UPS需要額外增加5個SYBT4電池模塊。
布線機柜 每列機柜配置一個AR2314BLK布線機柜，一共2個。
溫濕度監(jiān)控單元EMU 每3個機柜配備一個AP9319溫濕度監(jiān)控單元，一共6個，每個備有溫濕度探頭AP9512THBLK 1個，共6個。
機架式配電單元 每個機柜（包括布線機柜）中配置AP7851機架式配電單元2個，共36個。
斷路保護器 每個機架式配電單元AP7851連接精密配電柜中的一個16A單相斷路保護器。
盲板數(shù)量 盲板是保證高散熱效率的重要一環(huán)，設(shè)備總占機柜空間330U，每個機柜42U，16個機柜總共672U，需要安裝盲板的空間是342U。
其他布線及機柜配件 包括配電柜到每個機柜內(nèi)機架式配電單元之間的線纜、連接頭等。
系統(tǒng)實施
工程實施完全依照方案設(shè)計，市電電源的輸入來自兩路變壓器，經(jīng)變電房自動切換柜ATS送入機房，分別供給動力設(shè)備和兩套UPS電源供配電系統(tǒng)以及精密空調(diào)系統(tǒng)。機房精密負載均由UPS配電單元和市電配電單元進行雙路供電，直接實現(xiàn)了服務(wù)器機柜的雙電源冗余供電。
由于采用了APC NetShelter VX專業(yè)服務(wù)器機柜，其特有的頂部布線槽替代了傳統(tǒng)機房內(nèi)的大部分頂部走線架，節(jié)省了系統(tǒng)實施中的安裝成本，加快了施工進度。實際安裝完畢后現(xiàn)場機房環(huán)境整潔，而且維護非常方便。
在機房制冷方面，機房內(nèi)的兩列服務(wù)器機柜采用了背靠背的擺放方式，高架地板的冷風(fēng)出口設(shè)在服務(wù)器機柜的正前方，兩列服務(wù)器機柜后部的高架地板全部密閉，不設(shè)冷風(fēng)出口。這樣減少了機房內(nèi)的冷氣流以及服務(wù)器排放出的熱氣流在機柜外的混合，提高了機房整體的制冷效率。
特點分析
1. InfraStruXure的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)對目前增長的功率密度，并且能夠滿足未來不可預(yù)見的需求。
2. 降低了傳統(tǒng)系統(tǒng)升級的風(fēng)險，減少了UPS和關(guān)鍵負載之間的故障點。本方案通過減少UPS和關(guān)鍵負載之間的故障點，提高了電力系統(tǒng)的可用性。
3. 減少了分支電路和斷路器、降低了平均恢復(fù)時間（MTTR）。利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，可以為潛在的故障進行分區(qū)。
4. 減少了因人為操作失誤引起故障的可能性。InfraStruXure的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過預(yù)期故障分析和容錯模塊化部件，大大減少了發(fā)生人為錯誤的可能性。
5. 具有高可靠的安全性和冗余備份功能，可用性大于99.999%。其主機的功率模塊有N+1的備份，如果工作模塊有故障，UPS可自動把冗余備份模塊切換到正常工作狀態(tài)，從而在線熱更換故障模塊。
6．低諧波干擾。APC InfraStruXure B類供電系統(tǒng)本身均具有了電流諧波的控制能力，UPS輸入環(huán)節(jié)是一個采用IGBT功率器件實現(xiàn)的有源功率因數(shù)校正電路，相當(dāng)于市電電網(wǎng)與負載之間的一個諧波隔離器，當(dāng)負載有無功電流和高次諧波成份時，它可以全部補償?shù)�，使輸入電流保持良好的正弦波，并與輸入電壓同相，輸入功率因數(shù)為1(0.99)，諧波成份<3%。
優(yōu)點
APC對中海殼牌機房需求，包括機柜、UPS、空調(diào)容量、設(shè)置和配套設(shè)備等所涉及的各個環(huán)節(jié)做了詳盡的分析。在方案中對InfraStruXure的具體技術(shù)特點還進行了說明，介紹了系統(tǒng)實施，針對高可用性，突出了集成一體化應(yīng)用。
對用戶負載性質(zhì)和容量有詳細的統(tǒng)計和分析，設(shè)計理念先進，從NCPI理念的角度提出了對機房供電、空調(diào)、機架、管理等全面的集成化解決方案，發(fā)揮了集成化解決方案的優(yōu)勢，模塊化程度高，有熱插拔功能、管理功能強、對電網(wǎng)無污染等多項特點各項指標(biāo)都很高，特別是輸入功率因數(shù)達0.99，輸入諧波成分小于5%，對電網(wǎng)無污染，有獨特的設(shè)計理念，可靠性、可用性、可管理性、可維護性都較高，可擴充功能強，減少了UPS和負載之間的故障點，模塊化大大減少了故障恢復(fù)時間，可有效地減少人為錯誤。
提供的機架式UPS作為一體化機房系統(tǒng)中的一個重要組成部分，有如下優(yōu)點:
1.減少了UPS和關(guān)鍵負載之間的故障點;
2.以機柜為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計加速了安裝過程;
3.機柜的擴展性能適應(yīng)功率密度的變化;
4.可熱拔插模塊降低了平均恢復(fù)時間;
5.獨立機柜確保與大多數(shù)廠商產(chǎn)品兼容;
6.以機柜為基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計更便于系統(tǒng)遷移，設(shè)計上有獨到之處。
不足
由于特別強調(diào)集成一體化應(yīng)用，忽略了對APC的UPS產(chǎn)品本身進行介紹，對用戶關(guān)心的成本沒有做相應(yīng)分析，沒有介紹自身的服務(wù)能力。另外，機架式UPS也有如下局限性:
1． 與主機房比，一般UPS附屬機房的建筑造價和運行費用都要低很多，機架式UPS擠占了主機房的空間;
2． UPS的重量載荷、噪音、散熱、意外情況下電池氣體外散可能會進入主機房，波及主機;
3． 受體積限制，機架式UPS大都采用高頻機設(shè)計，省去了輸出隔離變壓器，如負載設(shè)備有此需要，則不能滿足;
4 �。� 機架式UPS采用并機運行方式，并機越多，效率越低，并機最大數(shù)一般不能超過9臺。如單體機架UPS的功率為10K，那么最大并機功率也不能超過90K。大型機房要300～400KVA UPS多機并行的需求，機架式UPS現(xiàn)在還不能滿足。
中海殼牌石油化工有限公司（中海殼牌）正在廣東省惠州大亞灣建造一總投資額達43億美元的聯(lián)合化工廠。中海殼牌石油化工有限公司（簡稱CSPC）新建機房面積約130平方米，設(shè)備總負載量、熱負荷及占用機柜空間的總數(shù)量統(tǒng)計如表1所示�？紤]到大部分設(shè)備都是雙電源設(shè)備，因此配置系統(tǒng)的時候要考慮到為每個機柜提供雙路供電。同時，考慮到每年機房內(nèi)設(shè)備增長15%，UPS的配置還需要充分考慮可擴展性，并且要求在不影響負載的情況下方便地實現(xiàn)功率的擴展。
方案設(shè)計
1．功率容量的選擇
基于可用性、可擴展性、可維護性方面的考慮，推薦使用APC Symmetra PX系列的UPS作為機房內(nèi)的不間斷電源保護設(shè)備。
考慮到UPS不能在滿負載條件下工作，一般要考慮25%的冗余量，因此2005年UPS主機的功率應(yīng)該設(shè)計在60KW，我們有兩種選擇可以滿足最近期的需求。
�。�1）用一臺Symmetra PX 60KW N+1主機（最大可擴展到80KW N+1），為IT設(shè)備機柜提供一路供電，另外一路供電由市電提供。
（2）用兩臺Symmetra PX 30KW N+1主機（每臺最大可擴展到80KW N+1），將IT設(shè)備機柜分為兩個區(qū)域（兩列機柜），每臺UPS為每個區(qū)域提供一路交流電，另外一路供電由市電提供，總共能提供60KW的功率。
對比上列兩種方案，顯而易見，第一個方案只能滿足到2007年時的總功率需求，而第二個方案能夠滿足到2010年以后的總功率需求。因此選擇第二個方案，在滿足近期的總功率需求的前提下，通過按需配置功率模塊的數(shù)量，最終能夠?qū)PS系統(tǒng)的總功率容量提高到160KW，完全能滿足機房的總功率需求不斷增長的要求。
2.精密空調(diào)制冷容量的計算
根據(jù)上述計算，選用APC NetworkAir FM40A精密空調(diào)機，總制冷量能達到51.7KW，能夠滿足2005年機房內(nèi)設(shè)備的總制冷需求�？紤]冗余備份，本方案中配置2臺FM40A精密空調(diào)機。另外，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)計算出IT總功率為46.978kW時所需要的機柜數(shù)量為46.978kW/3kW即16個機柜。本方案中采用的機柜是APC NetShelter VX系列AR2100BLK專業(yè)IT機柜。
3.配套附件
電池模塊數(shù)量 按照延時半個小時計算，每臺Symmetra PX 30kW N+1 UPS需要額外增加5個SYBT4電池模塊。
布線機柜 每列機柜配置一個AR2314BLK布線機柜，一共2個。
溫濕度監(jiān)控單元EMU 每3個機柜配備一個AP9319溫濕度監(jiān)控單元，一共6個，每個備有溫濕度探頭AP9512THBLK 1個，共6個。
機架式配電單元 每個機柜（包括布線機柜）中配置AP7851機架式配電單元2個，共36個。
斷路保護器 每個機架式配電單元AP7851連接精密配電柜中的一個16A單相斷路保護器。
盲板數(shù)量 盲板是保證高散熱效率的重要一環(huán)，設(shè)備總占機柜空間330U，每個機柜42U，16個機柜總共672U，需要安裝盲板的空間是342U。
其他布線及機柜配件 包括配電柜到每個機柜內(nèi)機架式配電單元之間的線纜、連接頭等。
系統(tǒng)實施
工程實施完全依照方案設(shè)計，市電電源的輸入來自兩路變壓器，經(jīng)變電房自動切換柜ATS送入機房，分別供給動力設(shè)備和兩套UPS電源供配電系統(tǒng)以及精密空調(diào)系統(tǒng)。機房精密負載均由UPS配電單元和市電配電單元進行雙路供電，直接實現(xiàn)了服務(wù)器機柜的雙電源冗余供電。
由于采用了APC NetShelter VX專業(yè)服務(wù)器機柜，其特有的頂部布線槽替代了傳統(tǒng)機房內(nèi)的大部分頂部走線架，節(jié)省了系統(tǒng)實施中的安裝成本，加快了施工進度。實際安裝完畢后現(xiàn)場機房環(huán)境整潔，而且維護非常方便。
在機房制冷方面，機房內(nèi)的兩列服務(wù)器機柜采用了背靠背的擺放方式，高架地板的冷風(fēng)出口設(shè)在服務(wù)器機柜的正前方，兩列服務(wù)器機柜后部的高架地板全部密閉，不設(shè)冷風(fēng)出口。這樣減少了機房內(nèi)的冷氣流以及服務(wù)器排放出的熱氣流在機柜外的混合，提高了機房整體的制冷效率。
特點分析
1. InfraStruXure的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)對目前增長的功率密度，并且能夠滿足未來不可預(yù)見的需求。
2. 降低了傳統(tǒng)系統(tǒng)升級的風(fēng)險，減少了UPS和關(guān)鍵負載之間的故障點。本方案通過減少UPS和關(guān)鍵負載之間的故障點，提高了電力系統(tǒng)的可用性。
3. 減少了分支電路和斷路器、降低了平均恢復(fù)時間（MTTR）。利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，可以為潛在的故障進行分區(qū)。
4. 減少了因人為操作失誤引起故障的可能性。InfraStruXure的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過預(yù)期故障分析和容錯模塊化部件，大大減少了發(fā)生人為錯誤的可能性。
5. 具有高可靠的安全性和冗余備份功能，可用性大于99.999%。其主機的功率模塊有N+1的備份，如果工作模塊有故障，UPS可自動把冗余備份模塊切換到正常工作狀態(tài)，從而在線熱更換故障模塊。
6．低諧波干擾。APC InfraStruXure B類供電系統(tǒng)本身均具有了電流諧波的控制能力，UPS輸入環(huán)節(jié)是一個采用IGBT功率器件實現(xiàn)的有源功率因數(shù)校正電路，相當(dāng)于市電電網(wǎng)與負載之間的一個諧波隔離器，當(dāng)負載有無功電流和高次諧波成份時，它可以全部補償?shù)�，使輸入電流保持良好的正弦波，并與輸入電壓同相，輸入功率因數(shù)為1(0.99)，諧波成份<3%。
優(yōu)點
APC對中海殼牌機房需求，包括機柜、UPS、空調(diào)容量、設(shè)置和配套設(shè)備等所涉及的各個環(huán)節(jié)做了詳盡的分析。在方案中對InfraStruXure的具體技術(shù)特點還進行了說明，介紹了系統(tǒng)實施，針對高可用性，突出了集成一體化應(yīng)用。
對用戶負載性質(zhì)和容量有詳細的統(tǒng)計和分析，設(shè)計理念先進，從NCPI理念的角度提出了對機房供電、空調(diào)、機架、管理等全面的集成化解決方案，發(fā)揮了集成化解決方案的優(yōu)勢，模塊化程度高，有熱插拔功能、管理功能強、對電網(wǎng)無污染等多項特點各項指標(biāo)都很高，特別是輸入功率因數(shù)達0.99，輸入諧波成分小于5%，對電網(wǎng)無污染，有獨特的設(shè)計理念，可靠性、可用性、可管理性、可維護性都較高，可擴充功能強，減少了UPS和負載之間的故障點，模塊化大大減少了故障恢復(fù)時間，可有效地減少人為錯誤。
提供的機架式UPS作為一體化機房系統(tǒng)中的一個重要組成部分，有如下優(yōu)點:
1.減少了UPS和關(guān)鍵負載之間的故障點;
2.以機柜為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計加速了安裝過程;
3.機柜的擴展性能適應(yīng)功率密度的變化;
4.可熱拔插模塊降低了平均恢復(fù)時間;
5.獨立機柜確保與大多數(shù)廠商產(chǎn)品兼容;
6.以機柜為基礎(chǔ)的模塊化設(shè)計更便于系統(tǒng)遷移，設(shè)計上有獨到之處。
不足
由于特別強調(diào)集成一體化應(yīng)用，忽略了對APC的UPS產(chǎn)品本身進行介紹，對用戶關(guān)心的成本沒有做相應(yīng)分析，沒有介紹自身的服務(wù)能力。另外，機架式UPS也有如下局限性:
1． 與主機房比，一般UPS附屬機房的建筑造價和運行費用都要低很多，機架式UPS擠占了主機房的空間;
2． UPS的重量載荷、噪音、散熱、意外情況下電池氣體外散可能會進入主機房，波及主機;
3． 受體積限制，機架式UPS大都采用高頻機設(shè)計，省去了輸出隔離變壓器，如負載設(shè)備有此需要，則不能滿足;
4 �。� 機架式UPS采用并機運行方式，并機越多，效率越低，并機最大數(shù)一般不能超過9臺。如單體機架UPS的功率為10K，那么最大并機功率也不能超過90K。大型機房要300～400KVA UPS多機并行的需求，機架式UPS現(xiàn)在還不能滿足。
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本文鏈接：InfraStruXure機房解決方案
http:leisuda.cn/news/2006-2/20062610219.html
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