Система холодоснабжения технологических помещений

Информсвязь МВД Стадия П v16-2 FULL.doc

9343 г. Москва проезд Серебрякова д.6
Телфакс: (495) 646-22-96
Войсковая часть 3472 г. Балашиха-15 Московской области
«Комплекс зданий военного городка ГЦ АСУ ВВ МВД России»
Система холодоснабжения технологических помещений
Проектная Документация
ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ4
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ПРИНЯТЫЕ В ДАННОМ ДОКУМЕНТЕ4
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА4
1.Система Технологического Кондиционирования Воздуха4
1.1.Сведения о климатических и метеорологических условиях района строительства4
1.2.Сведения о расчетных параметрах наружного воздуха4
1.3.Сведения о расчетных параметрах внутреннего воздуха4
1.4.Сведения о технологическом оборудовании ЦОД4
1.5.Расчет теплопоступлений4
1.5.1.Теплопоступления Серверный Зал4
1.5.1.1.Теплопоступления от людей4
1.5.1.2.Теплопоступления технологического оборудования4
1.5.1.3.Теплопоступления от искусственного освещения4
1.5.1.4.Теплопоступления от отопительных приборов4
1.5.1.5.Теплопоступления от солнечной радиации4
1.5.2.Теплопоступления в помещение ИБП и Аккумуляторной4
1.5.2.1.Теплопоступления от людей4
1.5.2.2.Теплопоступления технологического оборудования4
1.5.2.3.Теплопоступления от искусственного освещения4
1.5.2.4.Теплопоступления от отопительных приборов4
1.5.2.5.Теплопоступления от солнечной радиации4
1.6.Система кондиционирования серверных помещений. Описание решений4
1.6.1.Обоснование принятых принципиальных решений. Принципиальная схема СТК4
1.6.2.Принцип работы СТК4
1.6.3.Месторасположение и конструктив модуля FFC4
1.6.3.1.Венткамера FFC4
1.6.3.2.Диспетчерская Аякс. Щитовая Аякс.4
1.6.4.Компоненты модуля FFC4
1.6.4.1.Роторный регенератор4
1.6.4.2.Вентиляторы внутреннего контура4
1.6.4.3.Вентиляторы наружного контура4
1.6.4.4.Фильтры внутреннего контура4
1.6.4.5.Фильтры наружного контура4
1.6.4.6.Система дополнительного охлаждения (СДО).4
1.6.4.7.Байпас ротора система открытого режима4
1.6.4.8.Система защиты ротора от обмерзания.4
1.6.4.9.Система поддержания влажности воздуха.4
1.6.4.9.1.Насосный агрегат4
1.6.4.9.2.Распределительные и распылительные стойки4
1.6.4.9.3.Каплеотделители4
1.6.4.9.4.Датчики температуры и влажности4
1.6.4.9.5.Система водоподготовки4
1.6.5.Резервирование системы.4
1.6.6.Система воздухораспределения в серверных помещениях. Описание решений.4
1.6.6.1.Регулирование расхода воздуха через стойку4
1.7.Система кондиционирования помещения ИБП. Описание решений.4
1.8.Система кондиционирования помещения Аккумуляторных. Описание решений.4
1.9.Укрупненный расчет энергоэффективности СТК4
2.Дренажная система4
3.Система электроснабжения климатических систем ЦОД4
3.1.Общие сведения о системе4
3.3.Принцип подключения систем электроснабжения к центральной системе электроснабжения.4
3.4.Защита от помех4
3.5.Компенсация реактивной мощности4
3.6.Расположение и комплектация распределительных щитов4
3.7.Кабельные трассы.4
3.8.Заземление оборудования4
3.9.Основные потребители системы электроснабжения СКВ4
3.9.1.Центральный кондиционер FFC4
3.9.2.Система мониторинга и диспетчеризации4
3.9.3.Система контроля влажности и температуры4
3.9.4.Система кондиционирования помещения ИБП4
3.9.4.1.Общее описание принципа построения системы электроснабжения СКВ ИБП4
3.9.4.2.Надежность и резервирование системы электроснабжения СКВ ИБП4
3.9.5.Система кондиционирования помещения аккумуляторной4
3.9.5.1.Общее описание принципа построения системы электроснабжения СКВ Аккумуляторной4
3.9.5.2.Надежность и резервирование системы электроснабжения СКВ Аккумуляторной4
3.9.6.Системы дополнительного охлаждения DX увлажнения воздуха и водоподготовки4
3.9.6.1.Общее описание принципа построения системы электроснабжения увлажнения воздуха4
3.9.6.2.Общее описание принципа построения системы электроснабжения водоподготовки4
3.9.6.3.Системы дополнительного охлаждения DX4
3.10.Основные расчетные показатели4
4.Система автоматики климатических систем ЦОД4
4.2.Подсистема управления и автоматики FFC ЩА1-ЩА44
4.2.1.Состав системы автоматики и управления4
4.2.2.Описание алгоритмов работы системы FFC4
4.2.2.1.Поддержание основных параметров ЦОД. Контроль и регулирование температуры м влажности4
4.2.2.1.1.Регулирование температуры4
4.2.2.1.2.Регулирование и поддержание влажности4
4.2.2.2.Автоматизация вентиляторов внутреннего контура ВВК4
4.2.2.3.Автоматизация Роторного регенератора4
4.2.2.4.Автоматизация Вентиляторов Наружного контура ВНК4
4.2.2.5.Автоматизация Фреоновых систем дополнительного охлаждения (DX)4
4.2.2.6.Контрольные функции4
4.2.3.Режимы работы FFC4
4.2.3.1.Режим «Авария»4
4.2.3.1.1.Авария Роторного Регенератора4
4.2.3.1.2.Авария вентиляторов наружного контура4
4.2.3.1.3.Авария вентиляторов внутреннего контура4
4.2.3.1.4.Авария фреонового контура4
4.2.3.1.5.Авария датчиков4
4.2.3.1.6.Авария контроллера4
4.2.3.1.7.Авария модуля управления4
4.2.3.2.Режим «Пожар»4
4.2.3.3.Режим «Газоудаление»4
4.2.3.4.Режим «Ручное управление»4
4.3.Подсистема управления и автоматики СКВ ИБП щит ЩВ-ИБП4
4.4.Подсистема управления СКВ аккумуляторной щит ЩК-А4
4.5.Подсистема контроля температуры и влажности в помещениях размещения оборудования вычислительного оборудования щиты ЩКТ1-ЩКТ44
5.Система мониторинга и диспетчеризации климатических систем ЦОД4
5.1.Описание системы4
5.2.Объем диагностической информации и сигналов мониторинга.4
5.3.Фиксация событий в журнале контроллера и в журнале SCADA-системы4
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПО ПРОЕКТУ.4
Данный проект разрабатывается с целью выработки основных принципиальных конструктивных и схемных решений по системам кондиционирования и контроля влажности для Центра Обработки Данных (ЦОД) ГЦ АСУ ВВ МВД России.
Данным документом рассматриваются следующие инженерные системы:
Система технологического кондиционирования.
Система контроля влажности в помещениях ЦОД
Система автоматизации оборудования разделов «система кондиционирования» и «система контроля влажности»
Система диспетчеризации и мониторинга оборудования разделов «система кондиционирования» и «система контроля влажности»
Система электроснабжения оборудования разделов «система кондиционирования» и «система контроля влажности». Граница ответственности: Заказчик обеспечивает подвод силового кабеля к месту установки щитов автоматики и питания.
Основания для разработки
Разработка Эскизного проекта осуществляется на основании Договора № 222пр от 31 октября 2012 года
Разработка Эскизного проекта осуществляется согласно Приложению 2 к Договору № 222пр «Техническое Задание на разработку системы холодоснабжения технологических помещений ЦОД»
Разработка Эскизного проекта осуществляется на основании предоставленных планировок раздела АР
Основные сокращения принятые в данном документе
ЦОДЦентр Обработки Данных
СКВСистема Кондиционирования Воздуха
СТКСистема Технологического Кондиционирования Воздуха в ЦОД
FFCFull Free Cooling – Система Полного Свободного Охлаждения. СТК воздуха для ЦОД основанная на принципе теплообмена между наружным и внутренним воздухом в теплообменнике воздухвоздух
ВВ Теплообменные агрегаты воздухвоздух. Теплопередача происходит от одного потока воздуха к другому напрямую без участия промежуточных теплоносителей.
РРРоторный регенератор. Теплообменный агрегат воздухвоздух. Принцип действия основан на регенеративном теплообмене между потоками воздуха с разными температурами. Регенеративный теплообмен – перенос элементов конструкции РР из одного потока в другой.
СДОСистема дополнительного охлаждения. Система холодоснабжения обеспечивающая охлаждение воздуха циркулирующего в автозале в полном объеме когда РР неэффективен или в аварийных режимах работы.
ХМХолодильная машина компрессорно-конденсаторный блок
ККБКомпрессорно-конденсаторный блок
ВО Воздухоохладители
ТПТеплый период Года
ПППереходный период года
ХП Холодный период года
PUEPower usage effectiveness - коэффициент эффективного использования энергии ЦОД.
EER Energy Efficiency Ratio–коэффициент определяющий отношение холодопроизводительности к энергопотреблению (холодильный коэффициент)
ИТПИндивидуальный тепловой пункт
ГВСГорячее водоснабжение
ВТЗВоздушно-тепловая завеса
ASHRAE Стандарты ASHRAE (American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers Aмериканское общество инженеров по нагреванию охлаждению и кондиционированию воздуха)
FreecoolingФрикулинг – Использование холода наружного воздуха для снятия теплоизбытков ЦОД
Пояснительная записка
1.Система Технологического Кондиционирования Воздуха
1.1.Сведения о климатических и метеорологических условиях района строительства
Место строительства: Московская обл. г. Балашиха
Таблица 1 Расчетные параметры наружного воздуха
Таблица 2 Климатические параметры теплого периода года
Таблица 3 Климатические параметры холодного периода года
1.2.Сведения о расчетных параметрах наружного воздуха
Центр Обработки Данных – это специализированное здание для размещения серверного и коммуникационного оборудования. Центр обработки данных (ЦОД) — это комплекс инженерных систем обеспечивающих непрерывный процесс обработки хранения и передачи информации. Инженерные системы ЦОД должны рассчитываться на непрерывную и отказобезопасную работу круглогодично.
В связи с этим системы поддержания микроклимата внутри ЦОД должны быть рассчитаны на пиковые параметры окружающей среды в теплый и холодный периоды года.
В связи с этим климатические системы рассчитываются на следующие параметры наружного воздуха:
–Максимальная температура наружного воздуха: +37С при влажности 56% (Таблица 2)
–Минимальная температура наружного воздуха: -42С при влажности 77% (Таблица 3)
1.3.Сведения о расчетных параметрах внутреннего воздуха
–помещения ИБП и аккумуляторной
–Технических помещений для размещения инженерного оборудования
Согласно Техническому заданию на проектирование принимаем:
–Температура воздуха на входе в серверный зал: +25С±2°С
–Температура воздуха на входе в помещение ИБП: +25С±2°С
–Влажность воздуха на входе в серверный зал и помещение ИБП: 30%-60%
–Влажность воздуха на выходе из серверного зала и помещение ИБП: не менее 15%
Параметры воздуха подаваемого к серверному оборудованию принимаются более точно согласно рекомендациям ASHRAE 2008 «Environmental Guidelines for Datacom Equipment»
Рис. 1 Рекомендации Ashrae. Диаграмма влажного воздуха.
Рис. 2 Рекомендации Ashrae. Диаграмма влажного воздуха
Табл. 4. Граничные параметры воздуха по ID диаграмме влажного воздух. Рекомендации ASHRAE
Таким образом учитывая требования Технического Задания учитывая необходимость поддержания влажности на входе и выходе из сервера в допустимых пределах и рекомендаций ASHRAE для ЦОД получаем:
–При температуре приточного воздуха +23С перепад влажности должен быть в пределе от 525% до 60%
–При температуре приточного воздуха +24С перепад влажности должен быть в пределе от 49% до 575%
–При температуре приточного воздуха +25С перепад влажности должен быть в пределе от 45% до 54%
–При температуре приточного воздуха +26С перепад влажности должен быть в пределе от 425% до 51%
–При температуре приточного воздуха +27С перепад влажности должен быть в пределе от 40% до 51%
В качестве расчетных параметров принимаем следующие рабочую точку внутреннего воздуха:
+25С при относительной влажности 45%
1.4.Сведения о технологическом оборудовании ЦОД
–Максимальные теплопоступления от серверного оборудования 1800 кВт
–Количество стоек в серверном зале: 180 шт
–Максимальное тепловыделение от одной стойки: 10 кВт
СТК необходима в следующих помещениях:
Помещения аккумуляторной (в случае выделения аккумуляторов в отдельное от ИБП помещение)
Помещения Диспетчерских (не рассматривается данным проектом)
1.5.Расчет теплопоступлений
Общие теплопоступления складываются из следующих составляющих:
Теплопоступления от людей
Теплопоступления от технологического оборудования
Теплопоступления от искусственного освещения
Теплопоступления от отопительных приборов
Теплопоступления от солнечной радиации
1.5.1.Теплопоступления Серверный Зал
1.5.1.1.Теплопоступления от людей
В серверном зале отсутствуют постоянные рабочие места. Теплопоступления от людей не учитываются.
1.5.1.2.Теплопоступления технологического оборудования
Согласно Техническому заданию тепловыделения от технологического оборудования составят:
0 стоек по 10 кВт = 1800 кВт
1.5.1.3.Теплопоступления от искусственного освещения
Теплопоступления от освещения рассчитывается по формуле:
E – расчетная освещенность лк;
F – площадь пола в помещении м2;
q – удельные тепловыделения Втм2*лк;
n – доля поступающей в помещение световой энергии.
- Для помещения серверной
- Для технических коридоров
- Общие теплопоступления
1.5.1.4.Теплопоступления от отопительных приборов
В серверном зале отсутствуют отопительные приборы и система отопления. Теплопоступления не учитываются.
1.5.1.5.Теплопоступления от солнечной радиации
Помещение автозала не имеет наружных ограждающих конструкций граничащих с наружным воздухом. Теплопоступления от солнечной радиации не учитываются
Итого Суммарные теплопоступления в Серверное помещение составят: 1800+1563 =1816 кВт
1.5.2.Теплопоступления в помещение ИБП и Аккумуляторной
1.5.2.1.Теплопоступления от людей
В помещении ИБП и Аккумуляторной отсутствуют постоянные рабочие места. Теплопоступления от людей не учитываются.
1.5.2.2.Теплопоступления технологического оборудования
Согласно Техническому заданию тепловыделения от технологического оборудования составят:
1.5.2.3.Теплопоступления от искусственного освещения
q – удельные тепловыделения Вт м2*лк;
- Для помещения ИБП
- Для помещения аккумуляторной
1.5.2.4.Теплопоступления от отопительных приборов
В помещении ИБП и Аккумуляторной отсутствуют отопительные приборы и система отопления. Теплопоступления не учитываются.
1.5.2.5.Теплопоступления от солнечной радиации
Помещения ИБП и Аккумуляторной не граничит с наружным воздухом. Теплопоступления от солнечной радиации отсутствуют.
Суммарные теплопоступления в помещение ИБП составят: 7255+26= 75 кВт
Суммарные теплопоступления в помещение Аккумуляторной составят: 20+ 19= 22 кВт
1.6.Система кондиционирования серверных помещений. Описание решений
1.6.1.Обоснование принятых принципиальных решений. Принципиальная схема СТК
В связи с высокими тепловыделениями в ЦОД и как следствие высокими эксплуатационными затратами на энергоснабжение системы кондиционирования разрабатываемые технологические решения ориентированы на повышение энергоэффективности. Использование холода наружного воздуха (Фрикулинг) является наиболее оптимальным путём при создании системы кондиционирования энергоэффективного ЦОД.
Возможные варианты применения технологии Фрикулинг:
–Применение градирен - теплообменников воздухвода
Основной недостаток данного решения – высокие потери КПД и не высокая энергоэффективность.
–Применение открытой схемы подачи воздуха в ЦОД
Основной недостаток данной схемы – риск загрязнения дорогостоящего IT оборудования взвешенными частицами даже при условии применения фильтров
–Применение систем охлаждения на основе теплообменников ВоздухВоздух (ВВ) является наиболее оптимальным для предполагаемого региона строительства.
Наружный воздух напрямую участвует в теплообмене с воздухом циркулирующим в машинном зале при этом наружный воздух не подается непосредственно в машинный зал исключая негативное воздействие на серверное оборудования. В системах охлаждения данного типа отсутствуют промежуточные теплоносители между наружным воздухом и внутренним воздухом циркулирующем в ЦОД. Это приводит к значительной экономии энергоресурсов за счет уменьшения потерь на промежуточных теплообменных поверхностях таких как водяной испаритель холодильной машины теплообменник водавоздух внутреннего блока системы кондиционирования а так же насосном циркуляционном оборудовании.
В качестве теплообменного агрегата необходимо рассматривать теплообменник с максимальным КПД.
- Пластинчатый теплообменник КПД до 65%
- Роторный теплообменник КПД до 85%
Рис. 3. Система FFC. Принципиальная схема установки
1.6.2.Принцип работы СТК
Система FFC представляет собой два отдельных контура наружный и внутренний. Во внутреннем контуре циркулирует воздух ЦОД в наружный контур подается уличный воздух. Основой системы является роторный регенератор (РР) в котором происходит теплообмен между наружным воздухом и воздухом циркулирующем в автозале. В случае когда производительности РР недостаточно для компенсации теплопоступлений в работу подключаются системы дополнительного компрессорного охлаждения. Для этого в состав внутреннего контура включены воздухоохладители - испарители которые подключены к компрессорам и конденсаторам фреонового контура монтируемого в объеме венткамеры FFC.
Рис. 4. Система FFC. Принципиальная схема установки (см. Приложение 1)
РР подбирается с целью получить максимально возможный диапазон температур при которых система FFC сможет функционировать без использования системы дополнительного охлаждения (СДО) то есть компрессорно-конденсаторных блоков.
Основное требование Тхнического Задания Заказчика к СКВ – отсутствие элементов системы расположенных вне теплового контура здания. В связи с этим все элементы СКВ включая конденсаторы располагаются в помещения ЦОД и в венткамере.
Система имеет несколько режимов работы:
Табл. 5. Режимы работы системы FFC:
Freecooling- работают только вентиляторы и ротор. Вентиляторная группа наружного контура работает с переменным расходом воздуха чем меньше температура наружного воздуха тем меньше его требуется для компенсации теплоизбытков
Freecooling + DX - работают вентиляторы ротор и DX системы. Вентиляторная группа наружного контура работает с максимальным расходом воздуха. DX системы подключаются ступенчато доохлаждая воздух после ротора.
DX - работают вентиляторы и DX системы. Вентиляторная группа наружного контура работает в соответствии с задачами DX систем. Ротор не активен в связи с малой эффективностью и невозможностью подачи воздуха с температурой более +40С на конденсаторы.
Табл. 6. Теоретическое потребление энергии компонентами FFC
ВВК –Вентилятор внутреннего контура (принимаем за основу полностью загруженный ЦОД)
ВНК- Вентилятор наружного контура
РР- Роторный регенератор
DX – Система дополнительного охлаждения
1.6.3.Месторасположение и конструктив модуля FFC
1.6.3.1.Венткамера FFC
Оборудование системы FFC отображенное на рис.4 монтируется в специально оборудованном согласно строительному заданию помещении – венткамере. Для крепежа отдельных компонентов FFC применяются металлоконструкции.
Венткамера состоит из нескольких секций отделенных друг от друга перегородками и имеющих отдельные дверные проемы. Секции располагаются в два уровня. Все секции можно разделить на две условные части: наружный и внутренний контур циркуляции воздуха. В части венткамеры со стороны наружной стены располагаются секции наружного контура. В части венткамеры со стороны автозала располагаются секции внутреннего контура FFC. (См. Рис. 3 Рис. 4)
Применение систем охлаждения построенных на принципе теплообмена воздухвоздух (ВВ) требует наличие у каждой венткамеры наружной стены. В наружных стенах располагаются воздухозаборные отверстия и отверстия для удаления воздуха и теплоизбытков.
Габариты венткамеры для монтажа FFC холодопроизводительностью около 550 кВт в комплекте с РР ориентировочно составят:
Высота нижнего уровня 3500-4500 мм
Высота верхнего уровня 3500- 4500 мм
Длина венткамеры около 15000 - 17000 мм
Размеры определяются данным проектом и проектом раздела АР. Размеры могут изменяться в процессе проектирования стадии РД. (см. Приложение 2)
Рис. 5. Венткамера. Габаритные размеры (см. Приложение 2)
В венткамере так же должны быть предусмотрены монтажные проемы для демонтажа и ремонта компонентов системы должны иметься двери в каждое отделение венткамеры. По сторонам от венткамеры FFC необходимо предусмотреть зоны обслуживания шириной не менее 2000 мм для проведения сервисных работ.
Рис.6 Сервисные коридоры венткамер FFC (приложение 3)
Внутренние камеры венткамеры должны быть герметизированы чтобы исключить перетоки воздуха кроме путей обозначенных технологией. Шумоизоляция помещений венткамеры выполняется согласно проекту АР. Требуется гидроизоляция пола и стен помещений венткамеры в нижних зонах венткамеры.
Рис.7 Гидроизоляция венткамер FFC (обозначена зеленым)
Стены перегородки и двери венткамеры должны выдерживать высокие перепады давления до 2000 Па
Учитывая большое количество циркулирующего в наружном контуре воздуха необходимо исключить возможность подмеса выбрасываемого нагретого воздуха в воздухозаборное отверстие для этого необходимо в составе проекта АР предусмотреть мероприятия по механическому разделению потока приточного и удаляемого воздуха на фасаде здания.
Рис.8 Перетоки воздуха
1.6.3.2.Диспетчерская Аякс. Щитовая Аякс.
В данном помещении располагается основное оборудование автоматизации и электрических подключений FFC а именно: щиты автоматики частотные регуляторы панели управления щиты контроля температурного поля влажности щиты электрических подключений счетчики электроэнергии. Данное оборудование имеет тепловыделения в количестве 8-12 кВт.. В данном помещении возможно установка систем диспетчеризации других инженерных систем таких как система электроснабжения. Для снятия теплоизбытков в данном помещении необходимо устройство системы кондиционирования с резервированием по схеме N+1. Системы кондиционирования данного помещения ввиду не высокого энергопотребления могут проектироваться без использования технологии фрикулинг. При размещении климатического оборудования особое значение следует уделять трассировке дренажных трасс для исключения попадания конденсата на активное оборудование. Диспетчерское помещение и щитовая располагается в осях Б-Г2-3 (См. Рис9.)
Рис. 9 Расположение щитовой и диспетчерской климатических систем (см. Приложение3)
1.6.4.Компоненты модуля FFC
ЦОД охлаждают четыре модуля FFC. Система FFC состоит из следующих компонентов:
Роторный регенератор
Вентиляторы внутреннего контура
Вентиляторы наружного контура
Фильтры внутреннего контура
Фильтры наружного контура
Система доохлаждения воздуха (СДО). DX система. Компрессорное оборудование испарители конденсаторы сетевое оборудование.
Байпас ротора система открытого режима
Система защиты ротора от обмерзания.
1.6.4.1.Роторный регенератор
Данный элемент системы осуществляет теплообмен между потоком наружного и внутреннего воздуха не смешивая потоки. Часть теплообменной поверхности располагается в потоке наружного воздуха подаваемого с улицы другая часть находится в потоке воздуха циркулирующего в автозале. Ротор вращается. Нагретые воздухом выходящим из серверных стоек сегменты ротора переносятся в поток наружного воздуха и нагревая его сами при этом охлаждаются отдавая тепло.
Температура на входе в серверную стойку не более +25С
Расчетная температура на выходе из стойки не более +45С.
Габариты роторного регенератора не более 5800х5800 (исходя из шага колонн).
Система должна работать в режиме freecooling при температуре наружного воздуха менее +21С (согласно требованию Технического Задания).
Система кондиционирования воздуха общая на помещения Автозала и ИБП. В связи с этим холодопроизводительность система должна быть рассчитана исходя из количества тепла выделяемого в обслуживаемых помещениях.
Расчет суммарных теплоизбытков:
Суммарные теплоизбытки компенсируемые системой кондиционирования воздуха ЦОД рассчитываются по формуле:
Q1 - тепловыделения в серверном помещение п.5.1.5.1.;
Q2 - тепловыделения в помещении ИБП п.5.1.5.2
Q3- тепловыделения в помещении Венткамеры тепловыделения от двигателей вентиляторов находящихся в потоке воздуха вентиляторов внутреннего контура вентиляторов кондиционирования помещения ИБП тепловыделения наружных блоков системы кондиционирования Аккумуляторных
Q3a - тепловыделения от двигателей вентиляторов внутреннего контура находящихся в потоке воздуха
Q3b- тепловыделения от двигателей вентиляторов кондиционирования помещения ИБП
Q3c - тепловыделения наружных блоков системы кондиционирования Аккумуляторных
Итого: Q= 1815+75+101+23+144=2008 кВт
Количество венткамер FFC принято равным четырем.
Рассчитаем Роторный Регенератор для данной нагрузки.
Требуемая холодопроизводительность одной FFC в этом случае составит : 20084 502 кВт
Расчет требуемого расхода воздуха.
Для компенсации потерь воздуха через неплотности венткамеры принимаем коэффициент 10%
Итого общий расход воздуха во внутреннем контуре составляет
525 м3ч х 1183000 м3ч
Расход воздуха в наружном контуре определяется подбором конденсаторов и составляет:
Рис. 10 Выбор роторного регенератора:
Согласно подбору Роторного регенератора:
–Диаметр роторного теплообменника: 5320 мм
–Габаритные размеры 5750х5750х550 мм
–Энергопотребление: 1500 Вт (37А 380В)
–Температура перехода в режим freecoolingDX: +23ºС
1.6.4.2.Вентиляторы внутреннего контура
Потери напора расчет:
Расчетный расход воздуха согласно п.5.1.6.4.1. составляет
L=83000 м3ч – внутренний контур
Рассчитаем потери напора по системе:
Рис.11. Маркировка расчетных участков:
Табл.7 Аэродинамический расчет вентиляторов внутреннего контура
Расчетный напор принимаем 650 Па точный аэродинамический расчет выполняется на стадии рабочей документации
Основные требования к вентиляторной группе:
Возможность регулирования расхода воздуха в зависимости от изменения теплопоступлений
Ремонтопригодность возможность демонтажа и замены элементов системы без остановки работы модуля FFC
В качестве вентагрегатов предлагается рассмотреть центробежные вентиляторы Zeihl-Abegg. Количество вентагрегатов принимаем равным количеству фреоновых контуров DX системы то есть 4 комплекта. Расход через один вентагрегат при этом составит:
Согласно подбору указанным параметрам соответствует вентагрегат ER80C
Рис.12 Характеристика вентилятора внутреннего контура
Основные характеристики вентилятора:
Максимальная потребляемая мощность: 6315 кВт
Размеры: 960х1023х885
1.6.4.3.Вентиляторы наружного контура
Потери напора расчет
L=140000 м3ч – наружный контур
Для компенсации потерь воздуха через неплотности венткамеры принимаем коэффициент 3%
0000 м3ч х 103145000 м3ч
Рассчитаем потери напора по системе. Принципиальная схема с участками см. Рис11.
Табл.8 Аэродинамический расчет вентиляторов наружного контура
Согласно подбору указанным параметрам соответствует вентагрегат ER10C
Рис.13 Характеристика вентилятора внутреннего контура
Максимальная потребляемая мощность: 10.9 кВт
Размеры: 1180х1264х1320
1.6.4.4.Фильтры внутреннего контура
Оборудование установленное в помещениях ЦОД имеет высокие требования к чистоте воздуха в помещении. Несоблюдение данных требований может привести к выходу из строя дорогостоящего IT оборудования. Для очистки воздуха циркулирующего во внутреннем контуре необходимо установить фильтрующие элементы. Согласно «Техническими требованиями к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники» (СН 512-78):
–Запыленность воздуха в помещениях не должна превышать: в залах ЭВМ и помещениях сервисной аппаратуры -075 мгм3 при размерах частиц не более 3 мкм;
–в помещениях внешних запоминающих устройств подготовки данных на магнитной ленте архивах магнитных носителей - 02 мгм3 при размерах частиц не более 3 мкм и количестве частиц пыли не более 10 штм;
–в помещениях для вскрытия и обработки магнитных дисков барабанов и лент -0075 мгм3 при размерах частиц не более 15 мкм и количестве частиц пыли не более 10штм;
Табл.9 Эффективность воздушных фильтров
Согласно таблице 9 требованиям удовлетворяет применение фильтров со степенью очистки не менее F7.
1.6.4.5.Фильтры наружного контура
Устанавливаются для защиты роторного регенератора от загрязнения и исключения перетоков неочищенного воздуха во внутренний контур ЦОД. Подача наружного воздуха в ЦОД возможна лишь в аварийных случаях и кратковременно. В связи с этим выбирать уровень фильтрации согласно «Техническими требованиями к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники» (СН 512-78) не является необходимым. Таким образом для минимизации потерь напора и увеличения энергоэффективности системы планируется организация двух ступеней очистки:
oПервая ступень по ходу движения воздуха G2. Фильтры из металлической сетки. Фильтры многоразового использования. Очистка данных фильтров возможна при сервисном обслуживании системы. Регулярная замена данных фильтров не требуется.
Начальное сопротивление фильтров 41 Па расчетное сопротивление 142 Па (согласно данным производителей фильтров)
oВторая ступень по ходу движения воздуха фильтры F4.
Начальное сопротивление фильтров 49 Па расчетное сопротивление 149 Па (согласно данным производителей фильтров)
1.6.4.6.Система дополнительного охлаждения (СДО).
Система работает в режиме freecooling при температурах наружного воздуха менее +23С. При превышении данного значения температуры РР не справляется с поддержанием температуры на входе в автозал. Температура начинает расти. С целью доохлаждения воздуха после РР во внутреннем контуре системы FFC устанавливаются воздухоохладители. Чем выше температура наружного воздуха тем менее эффективно работает РР и с большей производительностью работает СДО. (См. Табл.8.)
Согласно требованиям Технического задания на проектирование все компоненты системы технологического кондиционирования должны размещаться внутри теплового контура. В связи с этим в качестве СДО выбрана фреоновая система охлаждения прямого расширения (DX)
СДО каждой FFC представляет из себя четыре независимых DX систем. Количество систем соответствует количеству вентиляторных агрегатов наружного и внутреннего контуров. Каждая система является одноконтурной но включает в себя по 3 scroll компрессора таким образом комплекс DX систем имеет ступенчатое регулирование холодопроизводительности.
Каждая система состоит из:
Фреонового воздухоохладителя (Испарителя)
Медных фреонопроводов
Рис.14 Система Дополнительного Охлаждения Принципиальная схема
-Вентилятор внутреннего контура
-Вентилятор наружного контура
-Группа компрессоров
Испарители и конденсаторы монтируются в венткамере на раме из металлоконструкций 2шт на 2шт. Проток воздуха циркулирующего в автозале минуя теплообменные поверхности исключается. Каждый теплообменник находиться в выделенном потоке воздуха в паре с вентагрегатом.
Компрессорное оборудование фреонопроводы и арматура устанавливается в пределах венткамеры в контуре наружного воздуха для исключения аварийного сброса фреона в помещения автозала где возможно пребывание людей. В помещении венткамеры необходимо предусмотреть датчики контроля содержания фреона в воздухе
Рис.15 Размещение оборудования фреонового контура в венткамере
Испарители устанавливаются в камере с гидроизоляцией для сбора конденсата в случае его образования и исключения риска протечки. Каплеуловители монтируются после секции увлажнителя воздуха.
Основные показатели системы DX:
Количество систем на 1 FFC: 4 комплекта
Холодопроизводительность 1 комплекта: 140 кВт
Суммарная холодопроизводительность: 140*4=560 кВт
Испаритель: Одноконтурный
Конденсатор: Одноконтурный
Компрессор: Спиральный
Энергопотребление 1 комплекта DX: 60 кВт
Энергопотребление 4 DX систем на 1 FFC: 240 кВт
Резервирование: Покомпонентное отсутствует. Присутствует резервирование возможностью подачи наружного воздуха напрямую в ЦОД.
1.6.4.7.Байпас ротора система открытого режима
В связи с тем что система технологического кондиционирования обслуживает Центр Обработки Данных система работает круглосуточно и круглогодично без остановки на сервисное обслуживание в системе необходимо предусмотреть аварийные и сервисные режимы работы в случае частичного или полного отказа элементов системы кондиционирования или автоматики. В связи с этим система FFC включает в себя байпасные линии роторного регенератора.
Рис.16 Принципиальная схема FFC. Байпасы Ротора. (см. Приложение 1)
Основная задача байпасов РР – подача наружного воздуха напрямую в автозал в аварийном режиме работы. При аварийном режиме работы наружный воздух доводиться до нужной температуры в камере смешения очищается в фильтрах наружного контура и только затем поступает в автозал.
Еще одним назначением данных клапанов является удаление газа от сработавшей системы газового пожаротушения по сигналу от системы пожарной сигнализации.
1.6.4.8.Система защиты ротора от обмерзания.
Существует риск обмерзания Роторных регенераторов при подаче на теплообменную поверхность наружного воздуха с низкой температурой. При переносе переохлажденных элементов ротора в поток воздуха внутреннего контура при достаточной влажности воздуха циркулирующего в ЦОД возможно образование конденсата который может замерзнуть попадая обратно в холодный поток и закупорить каппилярные отверстия РР. Для исключения данного риска в состав системы внесены линии байпаса наружного воздуха или камера смешения. Нагретый роторным регенератором воздух подмешивается к наружному воздуху забираемому с улицы. Таким образом температура воздуха подаваемого на РР всегда поддерживается системой автоматики в пределах положительных значений.
Рис.17 Принципиальная схема FFC. Камера Смешения. (см. Приложение 1)
1.6.4.9.Система поддержания влажности воздуха.
Согласно технологии создания инженерной инфраструктуры ЦОД и техническому заданию на проектирование в помещениях ЦОД необходимо поддержание влажности в требуемых параметрах (Влагосодержание не менее 55 гкг). Поддержание влажности необходимо для корректной работы IT оборудования и исключения риска возникновения разрядов статического электричества.
Согласно заданным Техническим Заданием параметрам микроклимата в помещении (см. п. 5.1.3) точка росы изменяется в пределах от +55ºС до +15ºС. Выбранные выше параметры расчетной точки +25ºС и 45% относительной влажности имеют точку росы +122ºС. Выбранные параметры температуры кипения в испарителе соответствуют +12ºС. При данных условиях точка росы выше чем температура поверхности теплообменника конденсация влаги на поверхности испарителя может наблюдаться в незначительном количестве так как температура поверхности теплообменника фактически будет выше чем температура кипения фреона.
Рис.18 ID диаграмма определение точки Росы
Согласно рекомендуемым ASHRAE параметрам воздуха в ЦОД максимальное рекомендуемое влагосодержание составит 10.6 гкг. Практически поддержание данного значения влагосодержания может потребоваться в случае возникновения вероятности накапливания статического электричества. Это может быть обусловлено высокой температурой воздуха выходящего из сервера (+45С) при низкой относительной влажности (15%). Процесс конденсации при данном влагосодержании (106) будет происходить до точки равной температуре поверхности испарителя при 100% относительной влажности. Данная точка имеет параметры влагосодержания 88 гкг. Таким образом для компенсации возможных потерь влаги равных значению d для удовлетворения требований Технического задания на проектирование (поддержание влажности в пределах от 30% до 60% поддержание влажности в горячем коридоре не менее 15%) а так же для перекрытия всего рекомендуемого диапазона влажности увлажнитель необходимо подобрать на производительность:
Рассчитаем требуемую производительность увлажнителя:
В качестве системы поддержания влажности рассмотрим атомайзеры. Системы увлажнения воздуха данного типа не расходуют электроэнергию в большом количестве для испарения влаги. Наиболее эффективными являются атомайзеры Carel серия Humifog. Основное преимущество – работа без оборотной воды 100% поданной в поток влаги ассимилируется в потоке воздуха.
Увлажнитель Carel состоит из:
–Распределительные и распылительные стойки (электромагнитные клапаны и форсунки)
–Датчики температуры и Датчики влажности
–Система водоподготовки: деминирализатор
Рис.19. Принципиальная схема атомайзера
1.6.4.9.1.Насосный агрегат
Насосный агрегат подбирается по максимальной требуемой производительности. Требуемая производительность составляет 177 лчас на 1 FFC. Выбираем насосный агрегат UА200H. Тип шкафа «Н» - основной для одной зоны.
Установка шкафа напольная внутри венткамеры в секции с гидроизоляцией.
Габаритные размеры шкафа: 1030х 400х1030h
Рис.20. Насосный агрегат Carel
1.6.4.9.2.Распределительные и распылительные стойки
Раздача воды и увлажнение потока воздуха осуществляется через распределительные стойки. Стойки монтируются непосредственно в потоке воздуха. Распылительная система состоит из набора коллекторов электромагнитных клапанов форсунок и трубок. Стока располагается в потоке воздуха после испарителей. Размер стойки определяется на этапе рабочего проектирования. Конфигурация коллекторов клапанов и форсунок осуществляется на рабочей стадии проектирования
Рис.21. Распределительная-распылительная стойка
1.6.4.9.3.Каплеотделители
Для исключения попадания не испаренной влаги в пространство серверного помещения после распылительных стоек (по ходу движения воздуха) устанавливаются каплеотделители. Материал каплеотделителя согласно VDI6022 для чистых помещений - вата из нержавеющей стали AISI304.
Максимальный размер кассеты 760х760х70
Размер перекрываемого проёма не менее: 1637 х 3 = 49 метра в ширину
Размер перекрываемого проёма не менее: 1906 х = 38 метра в высоту
Принимаем матрицу из каплеуловителей: 6 в ширину и 5 в высоту итого 4560х3800hх70 мм.
Возможно применения каплеуловителей отечественного производства.
Рис.22 Сборная Кассета каплеуловителей
1.6.4.9.4.Датчики температуры и влажности
Система работает используя два датчика влажности: контрольный и ограничительный. Контрольный датчик устанавливается в зоне отработанного воздуха. Ограничительный датчик устанавливается после каплеуловителя. Система поддерживает минимальную относительную влажность на входе в ЦОД не менее 30%.
1.6.4.9.5.Система водоподготовки
Система увлажнения воздуха Carel Humifog требует обязательной подготовки водопроводной воды. Система HumiFog работает только на деминерализованной воде для обеспечения следующего:
–минимального технического обслуживания;
–отсутствия загрязнений форсунок;
–отсутствия пыли (испаряющиеся капли воды не оставляют минеральных солей в воздушном кондиционере среде);
–высокой гигиеничности.
Для гарантии того что потребляемая вода обладает требуемыми параметрами рекомендуется использовать установки обратного осмоса; в этом случае удаляются практически все минералы требуется минимальное техническое обслуживание энергопотребление является минимальным.
Обратный осмос — процесс в котором с помощью давления вода проходит через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор то есть в обратном для осмоса направлении.
В систему humiFog можно подавать только подготовленную воду параметры которой соответствуют нижеуказанным предельным значениям:
Табл.10 Рекомендуемые параметры воды для системы увлажнения:
Максимальное одновременное водопотребление для трех автозалов составит =200х4=800 лчас
В качестве агрегата для подготовки воды рассматривается решение компании Carel WTS CRMOUVспециализированное для работы с системами увлажнения Carel Humifog. В помещении узла ввода водопроводной воды в здание устанавливается станция водоподготовки с общими расходными характеристиками не менее 800 лч (см. Приложение 7). Далее по трубопроводам подготовленная деминерализованная вода подается к потребителям – насосным агрегатам UA200.
Системы водоподготовки необходимо подключить к дренажной системе. В помещении предусмотреть аварийный трап.
Электрические подключения системы водоподготовки осуществляются от бытовой розеточной сети.
1.6.5.Резервирование системы.
Согласно требованиям Технического Задания на проектирование резервирование системы технологического кондиционирования не требуется. В системе управления и автоматики FFC системы будет запрограммирован аварийный (Гарантированный) режим охлаждения.
Активация данного режима будет осуществляться по превышению параметров температуры в холодном или горячем коридоре выше заданных максимально возможных значений. Так же активация данного решения будет возможна в ручном управлении со щита автоматики по решению оператора.
При этом режиме для охлаждения будут задействованы все ресурсы системы. Энергоэффективноть системы в данном режиме не будет учитываться. В данном режиме так же возможна прямая подача наружного воздуха в ЦОД через 2 степени фильтрации. Влажность наружного воздуха при данном режиме учитываться не будет и осушение приточного системой не предусматривается. Температура наружного воздуха при данном режиме будет регулироваться камерой смешения и будет равна уставке температуры холодного коридора при обычном режиме работы.
1.6.6.Система воздухораспределения в серверных помещениях. Описание решений.
Согласно требованиям Технического Задания на проектирование система воздухораспределения по помещениям ЦОД в объем данного проекта не входит. Все установки FFC работают на общий единый объем. Для оптимизации и улучшения равномерности воздухораспределения все установки объединяются единой статической камерой. Раздача воздуха в зал осуществляется по всей длине статической камеры.
Рис.23 Статическая камера. План ЦОД (Приложение 3)
Запотолочное пространство горячего коллектора выполняется в строительных конструкциях и должно быть проходным для очистки пространства коллектора от пыли. Фальшпотолок должен иметь несущую конструкцию для крепления приточных воздуховодов освещения итд. Пространство внутри вытяжного коллектора (запотолочного пространства) необходимо обеспылить и покрыть составом предотвращающим образование пыли или обшить листами оцинкованного металла или пластика. Необходимо предусмотреть доступ в пространство горячего коллектора.
Рис.24 Продольный разрез ЦОД (Приложение 4)
1.6.6.1.Регулирование расхода воздуха через стойку
Согласно техническому заданию предполагается применение стоек каминного типа со встроенным воздухоотводящим парубком.
Рис.25 Серверная стойка с воздухоотводящим патрубком. Стойка каминного типа
Расстановка стоек планируется по принципу отделения зоны с горячим воздухом от общего пространства автозала «затопленного» холодным воздухом. Воздух выходящий из всех стоек автозала попадает в пространство горячей зоны. Горячая зона отделяется от холодной при помощи фальшпотолка. Из запотолочного пространства нагретый воздух попадает в FFC.
Нагрузка на стойку определяется техническим заданием на проектирование: 10 кВт
Учитывая расход воздуха и требуемую максимальную скорость в сечении патрубка необходимую для нормальной работы клапана: 5мс вычислим минимальную необходимую площадь живого сечения патрубка:
Применение автоматизированной системы регулирования расхода воздуха через серверную стойку не требуется техническим заданием. Предполагается применение ручных регулирующих устройств. Для регулирования расхода воздуха через стойку на воздухоотводящем патрубке устанавливаются ручные регулирующие клапаны. Регулирование расхода потока воздуха осуществляется по температурным датчикам в каждом патрубке.
Дополнительно на воздухоотводящий патрубок необходимо установить гибкую вставку для компенсации возможной несносности с отверстием в строительных конструкциях выполненным в фальшпотолке.
Рис.26 Серверная стойка с воздухоотводящим патрубком. Расположение клапана и гибкой вставки
1.7.Система кондиционирования помещения ИБП. Описание решений.
Помещения электрощитовых имеют расчетные теплопоступления 75 кВт. (см. п.5.1.5.2.2). Согласно Техническому заданию система охлаждения для помещения ИБП по возможности совмещается с системой охлаждения серверного зала. В связи с этим холодопроизводительность установок FFC подобрана суммарная с учетом теплопоступлений в серверное помещение и помещение ИБП.
Для подачи охлажденного воздуха из холодной зоны серверного зала в холодную хону помещения ИБП предлагается установить переточные вентагрегаты настенного исполнения. Воздух из холодной зоны серверного помещений подается в холодную зону помещения ИБП. Далее через отверстия в фальшпотолке подается в горячий коллектор.
Рис. 27 Система холодоснабжения помещения ИБП (См. Приложение 5)
Температурный режим принимаем согласно ТЗ равным температурному режиму серверного помещения.
Суммарный расход воздуха при этом составит:
С учетом запаса на потери через неплотности получаем: 12000 м3ч
Количество вентагрегатов предлагается выбрать равным 5 комплектам. Один из вентагрегатов предлагается установить в качестве резервного. При этом все вентиляторы работают одновременно включая резервный. При отключении одного из вентиляторов остальные увеличат частоту вращения.
Итого расход через один вентагрегат составит:
Потери напора являются минимальными учитывая наличие в ИБП встроенных вентиляторов охлаждения. Предлагается принять свободный напор вентагрегатов равным 100 Па
В качестве вентагрегатов применить осевые вентиляторы с частотными регуляторами. Частотные регуляторы устанавливают частоту вращения вентиляторов согласно температуре в горячем коллекторе после ИБП.
Пример выбора вентилятора :
Вентилятор Ziehl Abegg с EC двигателем FN035-6IQ.BF.V7P2
Рис.28 Вентилятор с EC двигателем Ziehl Abegg с настенным крепежом
Рис 29. Характеристика Вентилятора с EC двигателем Ziehl Abegg FN035-6IQ.BF.V7P2
1.8.Система кондиционирования помещения Аккумуляторных. Описание решений.
Оборудование аккумуляторной устанавливается в выгороженной зоне и согласно Техническому заданию на проектирование в помещении аккумуляторной необходимо поддерживать параметры воздуха +20С±2°С. Суммарные теплопоступления в помещение аккумуляторной составляют 22 кВт (см. п.5.1.5.2.2). В качестве системы кондиционирования аккумуляторных проектируются потолочные сплит системы суммарной холодопроизводительностью не менее 22 кВт. Наружные блоки вынесены в пространство горячего коллектора. Блоки выбраны по схеме резервирования N+1.
Рис.30. Кондиционирование аккумуляторной (приложение 5)
Предлагается применить сплит системы Daikin
Пример: Daikin FHQG125C и RZQG125L7Y1B.
Суммарная холодопроизводительность: 12 х 2=24 кВт
Суммарное энергопотребление: 358 х 2 =716 кВт
1.9.Укрупненный расчет энергоэффективности СТК
Расчет энергоэффективности системы кондиционирования для ЦОД сводиться к расчету двух коэффициентов: PUE и EER
PUE (Power usage effectiveness) - коэффициент эффективного использования энергии ЦОД.
PUE = общая мощность оборудованиямощность ИТ-оборудования.
EER (Energy Efficiency Ratio) – коэффициент определяющий отношение холодопроизводительности к энергопотреблению (холодильный коэфициент).
EER = количество выработанного холода (кВт) количество затраченной на выработку холода электроэнергии (кВт)
IT нагрузка: 1800 кВт
Суммарная холодопроизводительность: 2032 кВт
Табл. 11. Потребители энергии FFC
Табл. 12. Потребление компонентами FFC в различные температурные диапазоны( См.Приложение 6)
Табл. 13. Итоговая расчетная таблица энергоэффективности системы
Холодопроизводительность кВт
Расчетный Теоретический Среднегодовой EER кВткВт
Расчетный Теоретический Среднегодовой PUE
Расчетное Теоретическое количество электроэнергии потребляемой IT за год кВт
Расчетное Теоретическое количество электроэнергии потребляемой системой холодоснабжения за год кВт
В процессе работы СДО возможно образование конденсата на:
–теплообменных поверхностях испарителей.
–в процессе работы секций увлажнителей возможно выпадение конденсата в камерах увлажнения.
–на поверхности роторного регенератора.
В связи с этим необходимо выполнить мероприятия по удалению влаги из венткамеры:
–Необходимо гидроизолировать первый уровень венткамеры.
–Необходимо организовать приямки с трапами или погружными насосами с резервированием (типа Grundfos AP KP или Sololift) в помещении венткамеры под РР в камере увлажнителей в камере испарителей
Дренажные трубопроводы от каждой венткамеры от насосных агрегатов Carel Humifog UA200. От дренажных насосов и поддонов испарителей подключить к центральному дренажному коллектору (См. Приложение 7). В случае применения напорных насосов подключения оборудовать обратными клапанами.
Дренажные насосы подбираются на стадии рабочего проектирования. Электрические подключения осуществляются от бытовой розеточной сети.
3. Система электроснабжения климатических систем ЦОД
3.1.Общие сведения о системе
Система электроснабжения климатических систем ЦОД включает в себя комплекс оборудования для электроснабжения климатических систем данного ЦОД. Система электроснабжения СКВ (СЭСКВ) включает в себя распределительные щиты ЩР1-ЩР5 с помощью которых происходит распределение электропитания на основное оборудование обеспечивающее работу климатических систем ЦОД.
3.2.Основные потребители системы электроснабжения СЭСКВ
СЭСКВ предназначена для распределения электроэнергии к потребителям:
–Система управления и автоматики FFC ЩА1-ЩА4
–Система мониторинга и диспетчеризации ЩД;
–Система контроля влажности и температуры ЩКТ1-ЩКТ4;
–Система управления СКВ ИБП - ЩВ-ИБП;
–Система управления СКВ Аккумуляторной ЩК-А;
–Система управления увлажнителями воздуха.
Потребителями силовых распределительных щитов ЩР1 ЩР2 ЩР3 и ЩР4 являются:
–вентиляторы наружного контура роторных установок FFC1-4;
–вентиляторы внутреннего контура роторных установок FFC1-4;
–двигатели роторных установок FFC1-4;
–системы дополнительного охлаждения DX роторных установок FFC1-4;
–насосные агрегаты системы увлажнения роторных установок FFC1-4;
–щит автоматики и управления;
–щит контроля температуры.
Потребителями силового распределительного щита ЩР5 являются:
–щит диспетчеризации;
–щит СКВ аккумуляторной.
3.3.Принцип подключения систем электроснабжения к центральной системе электроснабжения.
Подключение распределительных щитов к системе электроснабжения не рассматривается данным проектом и входит в раздел электроснабжения ЦОД.
Надежность работы систем кондиционирования ЦОД обеспечивается подключением каждой установки FFC к своему распределительному щиту ЩР который в свою очередь подключается системе гарантированного питания отдельным кабелем.
Предусмотрено к каждому щиту ЩР1-ЩР4 подвод 2-х кабелей. Один с гарантированным питанием для подключения основных систем кондиционирования ЦОД второй для питания системы дополнительного охлаждения DX и системы управления увлажнителями воздуха. К щиту ЩР5 предусмотрен подвод одного кабеля для питания щита диспетчеризации щита вентиляции помещения ИБП и щита вентиляции аккумуляторной.
3.4.Защита от помех
Для управления работой двигателей вентиляторов и двигателей вращающих установку FFC применены преобразователи частоты типа Altivar 61.
С целью исключения влияния высших гармоник и радиопомех вызываемых их работой предусмотрена установка на каждый преобразователь частоты дросселя постоянного тока (для уменьшения гармонических составляющих тока) и фильтров электромагнитной совместимости ЭМС (для подавления радиопомех).
3.5.Компенсация реактивной мощности
Компенсацию реактивной мощности от применяемых в системе кондиционирования ЦОД двигателей не рассматривается данным проектом и обеспечивается в системе электроснабжения питания щитов ЩР.
3.6.Расположение и комплектация распределительных щитов
Основные потребители СЭСКВ расположены в шкафах ЩР1-ЩР5.
–Однолинейная схема щитов ЩР1-ЩР4 – Приложение 910
–Однолинейная схема щита ЩР5 – Приложение 11
Силовые распределительные щиты устанавливаются в помещении Щитовой-Диспетчерской (см. Приложение 12)
Силовые распределительные щиты щиты автоматики диспетчеризации и контроля температуры индивидуального изготовления напольного и навесного исполнения.
На рисунке 31 показан общий вид распределительного щита ЩР.
Рис.31 Общий вид распределительного щита ЩР1-ЩР4
На рисунке 32 показан общий вид распределительного щита ЩР5.
Рис.32 Общий вид распределительного щита ЩР5
В таблице 14 представлена комплектация основного оборудования щитов ЩР1-ЩР4.
В таблице 15 представлено основное оборудование для щита ЩР5.
Рис.33. Расстановка щитового оборудования системы электроснабжения 1 этаж (См. Приложение 12)
Рис.34. Расстановка щитового оборудования системы электроснабжения 2 этаж (См. Приложение 13)
Регулировка оборотов применяемых двигателей вентиляторов и двигателей вращающих установку FFC осуществляется с помощью преобразователей частоты типа Altivar 61.
Все основное оборудование устанавливаемое в щитах производства компании Schneider Electric (Франция).
3.7.Кабельные трассы.
Распределительные силовые сети выполняются кабелями с медными жилами марки КГВВнг ВВГнг-LS КГВЭВнг и проводом ПуГВ. Кабели прокладываются по потолкам и стенам в перфорированных металлических коробах и гофротрубах. Опуски кабелей выполняются открыто по стенам в металлическом коробе или гофротрубе.
Сечения кабелей выбраны в соответствии с п. 1.3 по условию нагрева длительным расчетным током в нормальном режиме. Электропроводка выполняется в соответствии с ПУЭ п.1.1.29.
Для технического учета расхода электроэнергии предусмотрена установка электросчетчиков с каналом связи типа Меркурий 230ARТ (или аналогичного). Предусмотрена установка трансформаторов тока для электросчетчиков на каждой фазе. Счетчики электроэнергии установлены на каждом вводе в щитах ЩР1-ЩР5.
3.8.Заземление оборудования
Электроснабжение потребителей осуществляется напряжением 380220В в сети с глухозаземленной нейтралью. Тип системы заземления TN-S. В силовой распределительной и групповой сетях функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников обеспечиваются раздельными проводниками. Наружный и внутренний контуры заземления данным разделом не рассматривается так как здание существующее.
На внутренний контур проводом ПуГВ с изоляцией желто-зеленого цвета с применением медных обжимных наконечников присоединить:
–шины РЕ и корпуса щитового оборудования;
–металлические кабеленесущие конструкции.
На полосе контура заземления в соответствующих местах предусмотреть приварку болтов для присоединения медных заземляющих проводников.
Все металлические нетоковедущие части оборудования которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции подлежат занулению путем присоединения к защитному проводнику "РЕ".
3.9.Основные потребители системы электроснабжения СКВ
3.9.1. Центральный кондиционер FFC
Управление вращением двигателей кондиционеров FFC1-4 осуществляется от преобразователя частоты через щит автоматики. Электропитание на преобразователь частоты подается от соответствующего распределительного щита.
3.9.2.Система мониторинга и диспетчеризации
Электропитание щита диспетчеризации осуществляется от распределительного щита ЩР5.
3.9.3.Система контроля влажности и температуры
Электропитание щитов контроля влажности и температуры ЩКТ1-4 осуществляются от соответствующих распределительных щитов ЩР1-4.
3.9.4.Система кондиционирования помещения ИБП
3.9.4.1.Общее описание принципа построения системы электроснабжения СКВ ИБП
Электропитание щита вентиляции ИБП ЩВ-ИБП осуществляются от распределительного щита ЩР5.
3.9.4.2.Надежность и резервирование системы электроснабжения СКВ ИБП
Обеспечение надежности работы щита вентиляции ИБП предусматривается Заказчиком подключая его к системе гарантированного питания.
3.9.5.Система кондиционирования помещения аккумуляторной
3.9.5.1.Общее описание принципа построения системы электроснабжения СКВ Аккумуляторной
Электропитание щита вентиляции аккумуляторной ЩК-А осуществляются от распределительного щита ЩР5.
3.9.5.2.Надежность и резервирование системы электроснабжения СКВ Аккумуляторной
Обеспечение надежности работы щита вентиляции аккумуляторной предусматривается Заказчиком подключая его к системе гарантированного питания.
3.9.6.Системы дополнительного охлаждения DX увлажнения воздуха и водоподготовки
3.9.6.1.Общее описание принципа построения системы электроснабжения увлажнения воздуха
Электропитание системы увлажнения воздуха осуществляются от соответствующих распределительных щитов ЩР1-4.
3.9.6.2.Общее описание принципа построения системы электроснабжения водоподготовки
Электропитание установки водоподготовки осуществляются от рабочей розеточной сети помещения в котором установлены установки.
3.9.6.3.Системы дополнительного охлаждения DX
3.10.Основные расчетные показатели
Установленная мощность Ру=12693 кВт.
Расчетная мощность Рр=126693 кВт.
Расчетная реактивная мощность Рр=77593 кВт.
В отношении надежности электроснабжения проектируемое электрооборудование здания относится к I категории по классификации ПУЭ.
Подачу питания силовых распределительных щитов ЩР1-ЩР5 осуществляет Заказчик.
Табл. 16. Расчет электрических нагрузок.
4.Система автоматики климатических систем ЦОД
Система состоит из подсистем:
–Подсистема управления и автоматики FFC ЩА1-ЩА4;
–Подсистема управления СКВ ИБП щит ЩВ-ИБП;
–Подсистема управления СКВ аккумуляторной щит ЩК-А.
–Подсистема контроля температуры и влажности в помещениях размещения оборудования вычислительного оборудования щиты ЩКТ1-ЩКТ4;
4.2.Подсистема управления и автоматики FFC ЩА1-ЩА4
Система автоматики расположенная в шкафах ЩА1-ЩА4 предназначена для:
–управления частотой вращения ротора двигателей вентиляторов внешнего и внутреннего контуров регулирования положения воздушных заслонок с целью поддержания постоянной температуры на входе в серверное помещение и на выходе из серверных стоек согласно выбранным режимам;
–диагностики и контроля за работой оборудования;
–обеспечения предупредительных и аварийных защит;
–обеспечения перехода системы в аварийные режимы работы;
–обеспечение переключения рабочих режимов системы;
–сбора и передачи данных в систему диспетчеризации и мониторинга верхнего уровня по протоколу Modbus.
4.2.1. Состав системы автоматики и управления
В состав системы автоматики и управления входят:
Контроллеры «ПЛК-100» и модули ввода-вывода: «МУ110-8Р» «МУ110-6У» «МУ110-8АС» «МВ110-16Д» «МВ110-224.8А» фирмы «ОВЕН»;
Реле (коммутация сигналов уровня ~220В с сигналами уровня -24В);
Органы переключения гарантированного ручного и автоматического режимов расположены на лицевой панели щитов ЩА;
Приводы управления воздушными заслонками и частотные регуляторы;
Датчики температуры влажности контроля фильтров концентрации фреона.
Функциональная схема автоматизации FFC системы представлена в приложении 14.
Контроллерная часть схемы выполнена по схеме частичного резервирования с целью увеличения отказоустойчивости.
Возможные режимы работы FFC:
Схема шкафа ЩА выполнена с учетом возможности управления каждым исполнительным механизмом в «Автоматическом» (с участием контроллера) и «Ручном» (управление осуществляет оператор) режимах.
Для управления в «Ручном» режиме частотными приводами (РР и вентиляторами) внутри шкафа установлены органы управления задающие скорость вращения.
Для настройки в ручном режиме положения заслонок приточно-вытяжного контура байпаса и подачи команды на разрешение работы фреонового контура так же предусмотрены органы управления внутри шкафа ЩА и соответствующие индикаторы.
В свою очередь «Автоматический» режим имеет несколько подрежимов работы:
–Основной1 (Freecooling)
–Основной2 (Freecooling+DX)
–Закрытый (только DX охлаждение)
–Открытый (прямая подача наружного воздуха в ЦОД)
Основной1: КЛ9 и КЛ10 закрыты (наружный и внутренний контур независимы). работают только вентиляторы и ротор. Вентиляторная группа наружного контура работает с переменным расходом воздуха чем меньше температура наружного воздуха тем меньше его требуется для компенсации теплоизбытков. КЛ1-3 поддерживают положительную температуру после секции смешения для предупреждения обмерзания ротора.
Условия перехода в режим:
понижение температуры в ХК при работе в режиме Основной2;
отсутствуют аварии ротора клапанов КЛ1-3 температура в камере смешения положительная.
Основной2: КЛ9 и КЛ10 закрыты (наружный и внутренний контур независимы) включен фреоновый контур работают вентиляторы ротор и DX1-4 системы. Вентиляторы относящиеся к работающим DX системам регулируется контроллером DX. Вентилятор который пока не перешел под управление контроллера DX – регулирует частоту по температуре в холодном коридоре. DX системы подключаются ступенчато доохлаждая воздух после ротора.
повышение температуры в ХК при работе в режиме Основной1;
понижение температуры в ХК при работе в режиме Закрытый;
отсутствует авария ротора.
Закрытый: Кл9 и Кл10 закрыты Кл11 открыт. ВНК работают согласно задаче контроллера DX. ВВК работают в штатном режиме.
Цель данного режима – компенсация теплопоступлений в случае низкой эффективности охлаждения ротором аварийных ситуаций ротора или клапанов камеры смешения и как следствии росте температур в ХК и ГК.
Данный режим также активируется по сигналу «Пожар» когда срабатывает система газового пожаротушения.
повышение температуры в ХК при работе в режиме Основной2;
понижение температуры в ХК при работе в Открытом режиме.
Условие 2 (аварийное)
авария ротора (переход из основных режимов);
авария клапанов КЛ1-3 и как следствие температура в камере смешения ниже уставки (переход из режима Основной1);
температуры в ХК и ГК выше нормы (в любом из основных режимов);
поступление сигнала «Пожар»
Табл. 17. Пределы по температуре наружного воздуха работы различных режимов.
Открытый: КЛ1-3 поддерживают температуру (SetPoint) после секции смешения. КЛ9 и КЛ10 открыты КЛ11 и КЛ8 закрыты.
Данный режим позволяет подавать наружный воздух напрямую в ЦОД. Цель данного режима – компенсация теплопоступлений в случае любых аварийных ситуаций и росте температур в ХК и ГК а так же в случае невозможности снятия теплоизбытков в Закрытом режиме
Данный режим также активируется по сигналу «Газоудаление»
При необходимости в открытом режиме возможна работа исправных DX-систем.
невозможность снятия теплоизбытков в Закрытом режиме (переход из Закрытого режима) вследствии аварий элементов систем DX и как следствие рост температур в ХК и ГК выше заданных значений;
отсутствует авария клапанов КЛ1-3 температура в камере смешения положительная (при переходе из Закрытого режима при температуре наружного воздуха соответствующей режиму Основной1 см. табл.17);
поступление сигнала «Газоудаление»
4.2.2.Описание алгоритмов работы системы FFC
Основное назначение системы автоматики и управления – поддержание температуры подаваемого и удаляемого воздуха в серверное помещение в соответствии с заданными режимами работы системы.
Система обеспечивает постоянный контроль состояния оборудования параметров воздуха.
В случае выхода из строя какого-либо оборудования в системе предусмотрены алгоритмы обеспечивающие работоспособность климатической установки в целом.
Все параметры работы системы передаются по протоколу Modbus в систему диспетчеризации и мониторинга верхнего уровня.
4.2.2.1.Поддержание основных параметров ЦОД. Контроль и регулирование температуры м влажности
4.2.2.1.1.Регулирование температуры
Критерий по которому происходит регулирование режима работы вентустановки является постоянная величина температуры на входе и выходе ЦОД.
При повышении температуры на входе в ЦОД увеличивается скорость вращения роторного теплообменника до максимального значения если температура продолжает расти последовательно увеличивают расход воздуха через РР вентиляторы наружного контура. Если температура продолжает расти система автоматики последовательно подключает фреоновые DX-системы. Работой режимами и количеством включенных компрессоров управляет контроллер DX-системы в автономном режиме. При невозможности компенсации теплопритоков с текущим количеством включенных DX-систем система автоматики подключает дополнительные DX-системы. При подаче команды о включении фреонового контура управление соответствующим вентилятором наружного контура передается контроллеру DX-системы.
Двигатели вентиляторов наружного контура имеют частотные регуляторы и регулировка происходит плавно. Заслонки соответствующих вентиляторов открываются с опережением начала работы вентилятора. Эта защита шторок клапана реализована на аппаратном уровне команда начала работы вентилятора не поступит на блок управления пока не сработает концевой выключатель открытия клапана. Такой механизм реализован на всех вентиляторах наружного и внутреннего контуров.
Если температура на входе в ЦОД уменьшается то система ступенчато отключает DX системы далее замедляет частоту вращения вентиляторов далее замедляет частоту вращения ротора. При достижении пикового значения (Setpoint) система автоматики отключит вентиляторы наружного контура однако ротор продолжит вращаться для исключения его обмерзания с минимальной скоростью
Количество включенных вентиляторов внутреннего контура увеличиваются по мере изменения нагрузки ЦОД. Если наблюдается рост температуры в стойках то подается команда на включение дополнительных ВВК при уменьшении температуры в стойках подается команда на последовательное выключение ВВК.
При превышении критичных значений в ХК и ГК система последовательно переходит сначала в «Закрытый» режим работы а при последующем росте температур в «Открытый» режим работы.
Температура в «Закрытом» режиме работы регулируется включением и отключением DX-систем для достижения температуры воздуха на входе в ЦОД (SetPoint). Температура в «Открытом» режиме регулируется в зависимости от наружной температуры либо клапанами КЛ1-3 либо включением и отключением DX-систем для достижения температуры воздуха на входе в ЦОД (SetPoint)
За контроль температуры в стойках отвечают Щиты контроля температуры (ЩКТ). Данные щиты располагаются в венткамерах FFC и собирают сигналы с датчиков температуры установленных в стойках сектора которые охлаждает данная FFC. Кроме того данные с ЩКТ передаются в соседние FFC. При выходе из строя одной из установок FFC системы автоматики ближайших установок FFC используя эти данные пытаются компенсировать теплопритоки со стоек неработающей установки.
См. Приложение 15 ЩКТ1-4
4.2.2.1.2.Регулирование и поддержание влажности
Поддержание необходимой влажности в серверной осуществляется автономной системой увлажнения которая расположена в венткамере FFC. Система имеет свой контроллер для подержания автономной работы оборудования входящего в ее состав. От системы управления и автоматики контроллер системы получает команду на увеличение влажности. Так в состав системы автоматики входит подсистема контроля температуры и влажности в помещениях. Команда подается по протоколу MODBUS или аналоговым сигналом формат и вид взаимодействия системы влажности с системой автоматики будет уточнен на этапе рабочего проектирования.
4.2.2.2.Автоматизация вентиляторов внутреннего контура ВВК
Вентиляторы В15В16В17 и В18 имеют частотные регуляторы однако для сохранения напорных характеристик вентагрегата регулирования по частоте данные вентиляторы не имеют. Вентиляторы подключаются ступенчато в зависимости от нагрузки ЦОД. ВВК обеспечивают необходимой поток охлажденного воздуха через ЦОД.
В каждой серверной стойке установлены датчики температуры регулирование расхода воздуха осуществляется по наиболее нагруженной стойке в секторе ответственности данной FFC. При превышении установленного значения температуры подключается дополнительный вентилятор. При понижении значения температуры менее установленного значения отключается вентилятор.
При включении в работу DX-системы по сигналу от нее включается соответствующий вентилятор внутреннего контура. Управление остальными вентиляторы внутреннего контура осуществляется от контроллера системы автоматики с учетом уже работающих вентиляторов DX-систем.
Для корректной работы вентиляторов и воздушных заслонок при передаче управления ими между ЩА и DX-системами предусмотрен блок коммутации вентиляторов внутреннего контура (БКВВК). При запуске DX-системы от ЩА1 или в ручном режиме с щита DX-системы она перехватывает управление вентилятором и клапаном. Контроль состояний поступает как в ЩА так и в DX-систему.
4.2.2.3.Автоматизация Роторного регенератора
Скорость вращения роторного теплообменника поддерживает температуру ТЕ113 на входе в серверную равной заданному значению.
При превышении установленного значения температуры ротор увеличивает обороты вращения.
При понижении значения температуры менее установленного значения ротор уменьшает обороты вращения
Регулирование осуществляется в пределах от 0 до 100%.
Ротор работает на всех режимах вент установки кроме «Гарантированного» когда работа ротора не требуется.
Ротор является более точным регулятором относительно ВНК и точная настройка температуры приточного воздуха осуществляется именно им
4.2.2.4.Автоматизация Вентиляторов Наружного контура ВНК
Вентиляторы наружного контура В11-В14 работают постоянно. Они имеют частотные регуляторы и возможна плавная регулировка частоты вращения.
При повышении установленного значения температуры ТЕ113 во внутреннем канале ротора ЩА увеличивает обороты вращения вентиляторов при понижении значения температуры менее установленного значения ЩА уменьшает обороты вращения вентиляторов. Для этого в автоматическом режиме используется канал управления RS485 по протоколу «ModBus».
При невозможности компенсации теплоизбытков (роста температуры в ХК) при помощи роторного регенератора дополнительно подключается фреоновый контур и управление данным вентилятором наружного контура передается контроллеру DX-системы.
Для корректной работы вентиляторов и воздушных заслонок при передаче управления ими между ЩА и DX-системами предусмотрен блок коммутации вентиляторов наружного контура (БКВНК). При запуске DX-системы от ЩА1 или в ручном режиме с щита DX-системы она перехватывает управление вентилятором и клапаном. Уставка частоты вращения в этом случае поступает от DX-системы через БКВНК. Контроль состояний поступает как в ЩА так и в DX-систему.
4.2.2.5.Автоматизация Фреоновых систем дополнительного охлаждения (DX)
Фреоновый контур включаются при невозможности компенсации теплопоступлений при помощи freecooling (РР) то есть при наблюдении роста температуры воздуха поступающего в ЦОД (TE113). В каждой FFC 4 фреоновых контура. В каждом фреоновом контуре по три компрессора. Включение компрессоров и контуров происходит последовательно с целью ступенчатого регулирования холодопроизводительности каждого контура. Т.е. происходит ступенчатое регулирование от 1 до 12. Решение о количестве включенных и выключении DX-систем принимает система автоматики FFC при изменении температуры поступающей в ЦОД и с учетом их текущего состояния. Решение о подключении дополнительных компрессоров принимает контроллер DX-системы при необходимости увеличения холодопроизводительности вентустановки. Плавное регулирование холодопроизводительности вентустановки осуществляется управлением скоростью вращения роторного регенератора и ВНК не перешедшими под управление DX-системм.
4.2.2.6.Контрольные функции
Контроль засорения фильтров и роторного теплообменника осуществляется датчиками перепада давления. Сигнал от датчиков передается на лампы индикации «Засорение фильтра» и в контроллер который отображает сигнал в Регистрах состояний для передачи по протоколу Modbus.
Контроль перепада давления на вентиляторах не осуществляется. Контроль за работоспособностью вентилятора осуществляется через мониторинг состояния двигателя. Сигнал передается на лампы индикации «Работа вентилятора» и в контроллер который отображает сигнал в регистрах состояний для передачи по протоколу Modbus. В случае если сигнал отсутствует то система зажигает соответствующую лампу «Авария» и пытается запустить свободный вентилятор вместо неисправного.
Для контроля состояния двигателя ПЧх измеряет параметры питающего напряжения подающегося на двигатель а также контролирует сопротивление терморезисторов электродвигателей. При обнаружении неисправности ПЧх останавливает электродвигатель и переходит в состояние аварии. Контроль состояний и параметров частотных приводов осуществляется как по дискретным линиям («Работа» «Авария») так и по интерфейсу RS485 (протокол Modbus). Сигнал с выхода «Авария» передается на лампы индикации «Неисправность ПЧх» и в контроллер который отображает сигнал в Регистрах состояний для передачи по протоколу Modbus.
Сигнал «Работа» с ЧП ротора передается на лампу индикации «Работа ЧП» и также в контроллер.
Для полноты картины состояний силового оборудования на модули ввода системы диспетчеризации установленные в силовых щитах ЩР1-ЩР4 заводятся сигнальные контакты всех пускателей двигателей вентиляторов и ротора и всех автоматических выключателей находящихся в силовых щитах.
В случае получения сигнала «Авария» какого-либо из приводов система пытается запустить свободный привод вместо неисправного.
Контроль положения воздушных заслонок осуществляется при помощи встроенных в привода датчиков положения (Кл1-Кл3) и концевых выключателей (Кл4-Кл15). При достижении крайнего положения (замыкание контакта) сигнал передаётся контроллеру откуда он поступает на индикацию и в контроллер который отображает сигнал в регистрах состояний для передачи по протоколу Modbus.
В венткамере внутреннего контура где установлены компрессоры DX-системы и в венткамере наружного контура где установлены испарители DX-системы установлены датчики концентрации фреона позволяющие следить ее изменением (линейный выход пропорционально концентрации газа) и выдающие дискретные сигналы низкого и высокого уровня концентрации.
4.2.3. Режимы работы FFC
4.2.3.1.Режим «Авария»
«АВАРИЯ» - носит обобщенный характер и включается при наличии:
хотя бы одного аварийного сигнала от частотных приводов или датчика перепада давления на роторе;
неисправности какого-либо датчика температуры влажности концентрации фреона;
выхода температуры приточного воздуха (как наружного так и подаваемого воздуха в серверное помещение) за пределы аварийных уставок;
Режим отображается в регистрах состояний для передачи по протоколу Modbus. Лампа режима включается программно.
4.2.3.1.1.Авария Роторного Регенератора
Авария определяется по сигналу от датчика вращения ротора.
При возникновении этой аварии аппаратно будет зажжена лампа «Авария ротора» и передан сигнал в контроллер. Программно включается обобщенная лампа «Авария». Система должна перевести установку последовательно сначала в «Закрытый» а при невозможности компенсации теплопритоков в ЦОДе в «Открытый» режим.
Система включает фреоновый контур. Во время работы система поддерживает температуру воздуха на входе в серверную. Режим работы определяется заданными в меню контроллера параметрами путем управления соответствующими контурами.
Система закрывает клапаны Кл9 Кл10 одновременно открывает Кл8 Кл11 Кл1 и Кл2.
Происходит охлаждение по малому замкнутому контуру. Режимы поддерживаются включением DX-систем и вентиляторов внутреннего контура.
Система закрывает воздушные клапаны Кл1 и Кл2 одновременно закрывает Кл8 и Кл11.
Открывает Кл9 Кл3 и Кл10.
Регулирование клапанами Кл1 Кл2 Кл3 происходит по значению температуры Т на входе в серверную.
4.2.3.1.2.Авария вентиляторов наружного контура
Программно включаются: лампа «Авария наружного контура» и обобщенная лампа «Авария».
Система запрещает работу соответствующего фреонового контура в режимах Основной2 и Закрытый так как эти вентиляторы обеспечивают корректную работу компрессоров.
Соответствующей DX-системе присваивается статус «авария»
Если не зафиксирована авария от другого вентилятора то система должна предпринять попытку если это необходимо запустить другой вентилятор наружного контура или дать команду на подключение другого френового контура.
4.2.3.1.3.Авария вентиляторов внутреннего контура
Программно включаются: лампа «Авария вентилятора внутреннего контура» и обобщенная лампа «Авария».
Система запрещает работу соответствующего фреонового контура в режимах Основной2 и Закрытый так как эти вентиляторы обеспечивают подачу охлажденного воздуха в ЦОД.
Если не зафиксирована авария от другого вентилятора то Система должна предпринять попытку если это необходимо запустить другой вентилятор внутреннего контура.
4.2.3.1.4.Авария фреонового контура
При возникновении этой аварии аппаратно будет зажжена лампа «Авария Фреонового Контура» и передан сигнал в контроллер. Программно включается обобщенная лампа «Авария». Если часть компрессоров фреонового контура работает и справляется с компенсацией теплопритоков в ЦОДе то система продолжает работу в режиме в котором она находилась до аварии. При невозможности компенсации теплопритоков в ЦОДе система перейдет в «Открытый» режим работы
4.2.3.1.5.Авария датчиков
В случае неисправности любого датчика Система включает обобщенную лампу «Авария». Подробная информация об отказавшем датчике в меню «Состояние датчиков» контроллера.
4.2.3.1.6.Авария контроллера
В случае отказа основного контроллера дополнительный контроллер перехватывает управление модулями вводавывода и системой в целом у основного контроллера. При этом режим работы сохраняется. Зажигается лампа «Авария основного контроллера»
4.2.3.1.7.Авария модуля управления
В случае отказа модуля управления заслонками по сигналу 0 10В контроллер перезагружает модуль. В данном случае событие записывается в журнал неисправностей.
При сохранении ошибки управления контроллер переключает управление заслонками на исправные выходы модуля. В данном случае зажигается лампа «Авария модуля управления»
4.2.3.2.Режим «Пожар»
В случае получения сигнал «Пожар» система переходит в «Закрытый» режим.
4.2.3.3.Режим «Газоудаление»
При получение команды «Газоудаление» система переходит в «Открытый» режим. Вентиляторы внутреннего и внешнего контура запускаются на максимальную скорость для быстрого удаления дыма и газа.
4.2.3.4.Режим «Ручное управление»
«РЕЖИМ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ» - носит обобщенный характер и включается при включении хотя бы одного устройства в ручной режим. При этом остальные функции продолжают выполняться автоматически. Положение каждого переключателя режимов работы передается в контроллер и отображается в Регистрах состояний. Лампа режима включается аппаратно.
Планировка с расположением Датчиков см. Приложение 29
Схема щитов управления FFC см. приложение 20212223
Рис. 35 Структурная схема системы автоматизации FFC (См. Приложение 20)
4.3.Подсистема управления и автоматики СКВ ИБП щит ЩВ-ИБП
Система управления вентиляторами ИБП УКВ ЦОД расположена в шкафу ЩВ-ИБП и предназначена:
–Для поддержания температурного режима в помещении ИБП;
–Управление работой вентиляторами;
–Измерения температуры в помещении;
–Диагностики оборудования;
–Обеспечения режима ротации вентиляторов по количеству наработанных часов;
–Передачи информации в систему мониторинга и диспетчеризации по протоколу MODBUS.
Рис. 36 Функциональная схема системы автоматизации СКВ ИБП (См. Приложение 21)
Андрей вставь пожалуйста рисунок из приложения
Система расположена в Щите Управления Вентиляторами (ЩВ-ИБП). Основное назначение системы поддержание температурного режима в помещении ИБП. Режим поддерживается посредством регулирования скорости вращения вентиляторов по заданному алгоритму на основе показаний датчиков температуры установленных в дальних углах помещения где расположены ИБП..
В состав системы входят:
–Контроллер ПЛК -100 фирмы «ОВЕН»;
–Модули ввода и вывода (МВ110 МУ110);
Контроллер получает информацию от датчиков температуры и в зависимости от скорости ее нарастания регулирует скорость вращения вентилятором посредством подачи аналоговых сигналов на управляемый вход ЕС-двигателей. Контроллер осуществляет контроль исправности датчиков следит за выходом значений показаний за аварийные значения преобразует информацию для передачи в SCADA систему по протоколу MODBUS. Планировка с расположением Датчиков см. Приложение 25
Рис. 37 Структурная схема системы автоматизации СКВ ИБП (См. Приложение 22)
4.4.Подсистема управления СКВ аккумуляторной щит ЩК-А
Система управления сплит системами в аккумуляторной УКВ ЦОД предназначена для:
–контроля состояния сплит систем;
–измерения температуры помещении;
–управления резервированием и ротацией сплит-систем.
Рис. 38 Функциональная схема системы автоматизации СКВ АКБ (См. Приложение 23)
Система состоит из распределительного щкафа ЩК-А и согласователя работы кондиционеров СРК-М. Основное назначение системы управления работой сплит-систем и передача информации о температуре в помещении в систему мониторинга и диспетчеризации.
Контроллер ротации СРК-М или аналог;
Дополнительные адаптеры управления
Датчик температуры установленный в помещении.
Контроллер обеспечивает переключение кондиционеров с целью равномерной работы по количеству часов и в случае отказа одно из кондиционеров включает резервный.
Контроллер осуществляет контроль исправности датчиков следит за выходом значений показаний за аварийные значения преобразует информацию для передачи в SCADA систему по протоколу MODBUS. Планировка с расположением Датчиков см. Приложение 2930
Рис. 39 Структурная схема системы автоматизации СКВ ИБП (См. Приложение 24)
4.5.Подсистема контроля температуры и влажности в помещениях размещения оборудования вычислительного оборудования щиты ЩКТ1-ЩКТ4
Система контроля влажности и температуры СКВ ЦОД расположена в шкафах ЩКТ1-ЩКТ4 и предназначена для:
сбора данных с датчиков температуры и влажности установленных в помещении;
формирования диагностической информации об исправности датчиков и линий связи;
передачи информации в систему мониторинга и диспетчеризации;
контроля выхода параметров за установленные пределы.
Система расположена в Щите Контроля температуры (ЩКТ). Основное назначение системы сбор информации о температуре и влажности в помещениях серверной ИБП и аккумуляторной.
Рис. 40 ЩКТ1-ЩКТ4 (См. Приложение 15)
Контроллер ПЛК -100 фирмы «ОВЕН»;
Модули аналогового ввода МВ110;
Датчики температуры и влажности установленные в помещениях. Количество и места размещения будут уточнены на этапе рабочего проектирования.
Датчики преобразуют физическую величину в стандартные унифицированные электрические сигналы. Модули ввода преобразуют эти сигналы в цифровые значения для передачи в контроллер. Контроллер осуществляет контроль исправности датчиков следит за выходом значений показаний за аварийные значения преобразует информацию для передачи в SCADA систему по протоколу MODBUS.
В шкафах формируется сигнал превышение температуры в стойках и передается в систему мониторинга и диспетчеризации. При возникновении этого сигнала формируется признак аварий и загорается лампа на щите ЩД. «Авария по температуре».
5.Система мониторинга и диспетчеризации климатических систем ЦОД
5.1.Описание системы
Система мониторинга и диспетчеризации УКВ ЦОД расположена в шкафу ЩД и предназначена для:
–обеспечения доступа к физическому каналу передачи данных АСДУ;
–осуществления сбора и хранения данных оперативного управления и отображения информации на диспетчерском АРМе;
–рассылки SMS сообщений о состоянии оборудования и аварийных ситуациях.
Система мониторинга и диспетчеризации расположена в щите ДМ и предназначена для обеспечения контроля оборудования системы вентиляции и кондиционирования диагностики и контроля температурных режимов помещений серверной ИБП и аккумуляторной.
Рис. 41 Схема системы Мониторинга и Диспетчеризации (См. Приложение 27)
Технологический уровень системы состоит из:
- датчиков обеспечивающих измерение температуры и влажности в помещениях и зонах серверного помещения;
- оборудования обеспечивающего мониторинг состояния автоматических выключателей на щитах автоматики оборудования;
- оборудования обеспечивающего получение информации о состоянии климатического оборудования .
- линейных датчиков протечки воды в составе систем холодоснабжения осуществляющих контроль наличия воды на полу помещений установленных в местах наиболее вероятных протечек;
- промышленных контроллеров ПЛК 100 производства фирмы «ОВЕН» и модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов МВ110 МУ110.
Уровень SCADA-системы мониторинга состоит из:
- диспетчерского АРМа с установленным программным обеспечением;
- сетевого интерфейса обеспечивающего доступ к физическому каналу передачи данных АСД;
- операционной системы M
- программного обеспечения СУБД M
- программного обеспечения ОРС сервера обеспечивающего доступ к данным сетей ТСРIP вне зависимости от применяемого оборудования и протокола передачи данных;
- программного обеспечения SCADA-системы осуществляющего сбор данных оперативное диспетчерское управление и отображение информации;
- GSM-модема для рассылки SMS сообщений о состоянии оборудования и аварийных ситуациях.
Оба уровня системы соединяются средой информационного обмена. Для передачи информации используется протокол MODBUS TCPIP передача информации производится по кабельной системе свободной топологии. На технологическом уровне связь между контроллерами АСД и модулями ввода обеспечивается по шине MODBUS. Связь с уровнем SCADA реализуется по сети Ethernet TCPIP по протоколу MODBUS.
Информация от устройств сбора данных поступает на контроллеры по информационным кабелям предназначенным только для этих целей.
Система визуализации разделена на несколько экранов соответствующих инженерным помещениям и оборудованию установленному в этих помещениях. Для просмотра состояния нужного помещения необходимо нажать на соответствующую ему кнопку на текущем экране. Диспетчерское оборудование включает средства отображения и регистрации информации аварийной связи с сооружениями и т.п. Этим средством является дисплей компьютера с соответствующими характеристиками по разрешению. На основных экранах приведены экспликации этажных планов инженерных помещений с расстановкой серверных стоек климатических датчиков (температуры влажности протечки воды) компрессоров и другого инженерного оборудования обслуживаемого системой.
Для отображения предупредительных и аварийных сообщений существует отдельный экран – «Журнал сообщений». Перейти на данный экран можно с любого из основных экранов нажав на соответствующую кнопку. На нём представлена таблица в которой выводятся все сообщения по дате времени их возникновения. Также внизу каждого из основных экранов представлены несколько последних строк журнала сообщений. Все аварийные сообщения архивируются.
Общее состояние системы показывается на одноименном табло.
В основном режиме функционировании АСД оборудование первого уровня осуществляет сбор информации обработку и передачу ее на компьютер SCADA-системы. Контроллеры самостоятельно отрабатывают алгоритмы обработки данных SCADA–система осуществляет прием отображение и хранение информации.
В случае отказа (отключения) отдельного оборудования или ПО АСМД продолжает работу в соответствии с уменьшением объема получаемой информации. Отказ локальных средств отображения не влияет на функционирование системы в целом. После восстановления работоспособности оборудования продолжается нормальная работа системы.
5.2.Объем диагностической информации и сигналов мониторинга.
Система формирует набор диагностической информации о состоянии оборудования список сигналов и параметров для передачи по протоколу Modbus. Полный перечень сигналов будет разработан на этапе рабочего проектирования. Датчики температуры устанавливаются на каждой серверной стойке. Датчики влажности устанавливаются по зонам в серверном помещении определено 4 зоны для контроля влажности.
Диагностическая и аварийная информация следующих типов:
–Неисправность РОТОРА.
–Неисправность вентилятора В11-В14.
–Не включился пускатель магнитный пускатель.
–Неисправность вентилятора В15-В18.
–Неисправность фреонового контура.
–Низкая температура ротора.
–Превышен 1-й порог температуры.
–Превышен 2-й порог температуры.
–Неисправность оборудования фреонового контура
–Засорение фильтра приточного Ф1.
–Засорение фильтра приточноно Ф2.
–Засорение фильтра внутреннего Ф3
–Неисправность жалюзи клапанов Кл.
–Неисправность увлажнителя.
–Неисправность датчиков влажности .
–Неисправность датчиков температуры.
5.3.Фиксация событий в журнале контроллера и в журнале SCADA-системы
Внутренний журнал контроллера фиксирует не менее 1000 записей об авариях и неисправностях установки УКВ ЦОД фиксирует время включения-выключения контроллера и возникновение события. В журнале SCADA-системы ведется архив событий и действий оператора по всем сигналам и параметрам с фиксацией времени.
Основные показатели по проекту.
Табл. 18. Основные показатели по проекту
Максимальное потребление IT оборудования
Максимальные тепловыделения в серверном зале
Максимальные тепловыделения в помещении ИБП
Максимальные тепловыделения в помещении АКБ
Теплопоступления от климатического оборудования
Суммарные теплопоступления в ЦОД
Полнаяявная холодопроизводительность климатических систем ЦОД
Температура подключения системы дополнительного охлаждения. Переключение в режим freecooling компрессорное охлаждение
Максимальное энергопотребление СКВ в режиме freecooling
Максимальное энергопотребление СКВ
Максимальное энергопотребление систем контроля и поддержания влажности
Максимальное энергопотребление климатических систем Аккумуляторных
Максимальное энергопотребление климатических систем ИБП
Мощность климатических систем необходимых к подключению к системе бесперебойного энергоснабжения
Расчетный Теоретический Среднегодовой EER
Максимальный расход водопроводной воды