XX科技有限公司华东地区某高新技术产业园区XX公司B级数据中心建设项目建设方案

原创 智能化弱电圈 2026-10-02 15:30 浙江

1 总论1.1 项目概况项目名称：XX公司B级数据中心建设项目（以下简称“本项目”）。建设单位：XX科技有限公司。

1  总论

1.1  项目概况

项目名称：XX公司B级数据中心建设项目（以下简称“本项目”）。

建设单位：XX科技有限公司。

建设地点：华东地区某高新技术产业园区（具体地块以立项批复为准）。

建设性质：新建。

机房等级：B级（冗余型），依据《数据中心设计规范》GB 50174-2017 划分；关键基础设施按“冗余配置”设计，供电、制冷、消防、监控等系统在冗余能力范围内不因单一设备故障导致电子信息系统运行中断。

建设周期：18个月（含前期工作3个月、施工与安装9个月、调试与验收4个月、交付2个月）。

项目总投资：约13,800万元（不含土地费用及IT设备投资）。

1.2  建设背景

随着公司核心业务系统、数据平台与行业应用的持续扩张，现有分散式机房在供电容量、制冷能力、物理安全与运维管理等方面已接近承载上限，难以支撑未来3—5年业务增长对算力与存储的需求。与此同时，行业监管与等保合规要求不断提升，业务连续性管理（BCM）对基础设施可用性提出了明确的量化指标。

在此背景下，建设一座符合国家标准B级要求、具备良好扩展性与能效水平的专属数据中心，成为支撑公司数字化转型、保障数据安全、降低长期运营成本的必要举措。

1.3  建设必要性

·业务承载需求：现有机房机柜资源利用率已超过85%，未来两年新增服务器、存储与网络设备无处可装，制约业务上线节奏。

·可靠性需求：核心业务系统要求年可用率不低于99.9%，现有单路供电、单点制冷架构无法满足冗余与在线维护要求。

·合规需求：网络安全等级保护、关键信息基础设施保护以及行业监管对机房物理环境、供电连续性、消防与安防提出明确要求，需通过规范化的机房建设予以落实。

·能效与成本需求：现有机房PUE约1.8，能耗成本逐年上升；新建机房通过高效制冷架构与自然冷却技术，设计年均PUE可降至1.30以下，显著降低长期运营支出。

·运维管理需求：建设统一的动力环境监控与DCIM平台，实现从“人工巡检”向“数据驱动的预测性运维”转变。

1.4  建设目标

·可靠性目标：基础设施按B级冗余要求配置，设计年可用率≥99.9%，年非计划中断时间≤8.8小时；关键系统具备在线维护能力。

·容量目标：一期部署42U标准机柜400架，远期扩展至600架；一期IT负荷2,200kW，远期3,000kW。

·能效目标：全年平均PUE≤1.30（夏季工况≤1.38，冬季自然冷却工况≤1.22），WUE≤1.5L/kWh。

·安全目标：满足防火、防雷、防静电、防水、防鼠蚁、防盗与信息安全要求，通过消防验收与网络安全等级保护测评。

·管理目标：建成总控中心（ECC）与DCIM基础设施管理平台，实现设备资产、容量、能耗、工单与变更的全生命周期管理。

·扩展目标：采用模块化架构，机电系统按远期容量一次设计、分期实施，二期扩容不中断一期业务运行。

1.5  建设内容与规模

本项目建设内容涵盖机房建筑工程与全部机电配套工程，具体包括：

·建筑工程：独立机房楼一栋，地上2层（局部3层），总建筑面积约6,000㎡，含主机房区、辅助区、支持区与行政管理区。

·电气工程：10kV双重电源引入、变配电系统、UPS不间断电源系统、后备蓄电池、柴油发电机组、配电线路与机柜配电系统、照明、防雷接地。

·暖通工程：冷冻站（冷水机组、冷冻水泵、冷却塔）、自然冷却模块、蓄冷装置、机房精密空调与列间空调、气流组织与冷通道封闭、通风与防排烟、空调自控。

·给排水工程：生活给水、污废水排放、冷却水补水与水处理、防水与漏水检测。

·消防工程：火灾自动报警与联动控制、极早期烟雾探测、气体灭火系统、消火栓与灭火器、防火封堵与疏散设施。

·智能化工程：动力环境监控系统、DCIM平台、楼宇自控、视频安防、出入口控制、入侵报警、电子巡更、总控中心。

·网络与布线工程：多运营商引入、网络架构、结构化综合布线、智能布线管理。

·工艺工程：机柜及冷通道封闭、桥架线槽、标识系统。

1.6  主要技术经济指标

2  设计依据与标准

2.1  法律法规与政策文件

·《中华人民共和国建筑法》

·《中华人民共和国消防法》

·《中华人民共和国网络安全法》《数据安全法》《个人信息保护法》

·《建设工程质量管理条例》《建设工程安全生产管理条例》

·《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》（发改环资〔2024〕—）及地方关于新建数据中心PUE准入的相关要求

·《工业能效提升行动计划》（工信部等六部门，2022年）关于新建大型数据中心PUE优于1.3的要求

·《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》GB/T 22239及相关测评要求

2.2  主要技术标准与规范

说明：本方案执行上述标准的现行有效版本；当不同标准对同一事项要求不一致时，按“就高不就低”原则执行。凡涉及强制性条文（如GB 50174-2017第8.4.4、13.2.1、13.2.4、13.3.1、13.4.1条）的，必须严格执行。

2.3  国内外机房等级标准对照

为便于与国际通行标准对标，下表给出GB 50174分级与Uptime Institute Tier分级的大致对应关系。需注意两者分级逻辑不同：GB 50174强调与国内电力条件、工程管理体系的适配性；Uptime Tier强调拓扑冗余与可维护性。

本项目定位为B级，但在UPS、冷水机组、末端空调、柴发等关键环节均采用N+1及以上冗余，并在机柜侧提供双路PDU供电，使实际可维护性接近Tier III水平，为后续业务升级留出余地。

3  需求分析

3.1  业务需求分析

本数据中心承载公司核心生产系统、数据分析平台、容灾备份系统以及面向客户的行业应用，业务对基础设施的要求可归纳为五个方面：

3.2  机柜与功率密度需求

结合未来3—5年IT设备演进趋势，机柜功率密度按“常规为主、高密为辅”的原则配置：

·通用计算区：单机柜平均功率5kW，主要用于通用服务器、存储与网络设备，占机柜总量约90%。

·高密度区：单机柜功率10kW，用于GPU服务器、高性能计算节点，一期配置40架，远期可视业务需要进一步提升至15—20kW/架。

·预留区：4#机房模块一期只做土建与桥架预留，机电二期接入，避免初期投资浪费。

·单机柜功率密度取值的依据：按42U机柜实际装机率70%—80%、单台2U服务器典型功耗400—600W测算，5kW/架可满足主流通用设备装机需求。

3.3  容量测算

一期IT负荷测算如下表：

远期（600架）IT负荷测算：在维持常规区5kW/架的基础上，高密区扩展至80架×10kW，网络核心区扩容至150kW，远期IT总负荷约3,000kW。

3.4  总用电负荷与能耗测算

能耗测算：设计满负荷工况下，一期年总耗电量约2,540万kWh（2,900kW×8,760h），其中IT设备耗电约1,927万kWh。按华东地区大工业电价0.65元/kWh测算，满负荷年电费约1,651万元；按典型年平均负载率65%测算，年电费约1,073万元。设计年均PUE＝2,900÷2,200≈1.32，考虑自然冷却与变频调节后的实际运行值可优于1.30。

3.5  分期建设策略

分期实施的关键前提是：土建、冷冻站机房、柴发机房、10kV配电室、电缆路由、冷却水管径等按远期容量一次建成或预留到位，二期仅在预留机位与接口上加装设备，不改动主体结构与主干管路，确保扩容施工不影响一期系统运行。

4  等级定位与冗余配置

4.1  B级数据中心的定义与判定

依据GB 50174-2017第3.2.4条：B级数据中心的基础设施应按冗余要求配置，在电子信息系统运行期间，基础设施在冗余能力范围内，不得因设备故障而导致电子信息系统运行中断。

通俗地讲，B级的核心特征是“有冗余、无容错”：冗余部件（如N+1中的备份机组）故障时业务不受影响；但非冗余环节（如单条输配管路、单母线配电）故障或检修时，仍可能造成业务中断或需要计划性切换。这与A级的“容错”（任何单一故障与维护均不影响运行）形成本质区别。

本项目的业务中断将造成较大经济损失但不构成公共场所秩序严重混乱，按规范判定为B级是适当且经济的。同时，在投资可控的前提下，对供电路径、末端配电等关键环节做适度加强。

4.2  A级 / B级 / C级技术要求对比

4.3  本项目冗余配置矩阵

4.4  可用性指标与中断预算

B级数据中心的设计年可用率取99.9%，即年允许非计划中断时间不超过8.8小时。该预算需在以下环节进行分配与控制：

5  选址与总平面

5.1  选址原则

·安全优先：避开洪水淹没区、地震断层带与滑坡危险区域；远离甲、乙类厂房与仓库、垃圾填埋场、火药炸药库等危险源。

·电力可及：周边具备两个及以上方向的可接入电源点，便于引入双重10kV电源；区域内供电可靠性指标良好。

·通信可及：周边具备多家基础电信运营商的光缆资源，且具备至少两条不同物理路由的引入条件。

·交通与运维：从火车站、机场到达数据中心不少于2条道路，便于设备运输与应急抢修。

·扩展余地：地块留有二期扩建或室外设备（冷却塔、柴发、储油罐）布置的空间。

·环境友好：避开强噪声、强振动、强电磁干扰源；不宜邻近居民住宅，避免噪声与电磁投诉。

5.2  场地安全距离要求

5.3  总平面布置

场地内按功能划分为机房楼主体、能源动力区、室外设备区与出入口管理区：

·机房楼主体：呈矩形布置，长边东西向，主机房设于1层与2层中部，四周环绕辅助区与支持区，减少外围护结构对主机房的热影响。

·能源动力区：10kV配电室、变配电室、UPS室、电池室集中布置于1层东侧，靠近市政电源引入方向，缩短进线距离。

·柴发机房与储油区：独立设置于场地西南角，设独立出入口与消音降噪措施，储油罐直埋于柴发机房外侧绿化带下，与主体建筑间距满足防火要求。

·冷冻站：设于1层西侧靠近冷却塔一侧，冷水机组、水泵、板式换热器集中布置，便于管路连接与检修。

·冷却塔：布置于屋面（或室外设备平台），远离人员活动区与新风口，采取降噪与飘水控制措施。

·室外设备区：预留二期冷却塔、柴发与储油罐机位，管线接口一次预埋。

·出入口与人车分流：主入口设门卫与车辆缓冲，货运通道直达设备卸货平台（承载≥10kN/㎡），人员入口经安检与门禁进入。

图5-1  首层功能分区示意

5.4  竖向设计与交通组织

·场地标高：室内±0.00高于室外道路0.3m以上，且高于当地50年一遇洪水位0.5m以上；场地采用有组织排水，坡度不小于0.3%。

·首层防水：主机房不设于地下；一层设防水层与排水沟，防水等级不低于二级，配备自动排水泵，排水能力不小于50m³/h。

·货运通道：卸货平台净宽不小于4m，通道净高不小于3.5m，转弯半径满足最长设备（冷水机组、柴发）运输车辆通行。

·消防车道：环形消防车道净宽不小于4m，登高操作场地满足消防车作业要求。

·管线路由：电力电缆、通信光缆、给排水管、冷却水管分槽分沟敷设，避免交叉干扰，主干路由留有余量。

5.5  管线综合与室外工程

6  建筑与结构

6.1  建筑平面与功能分区

依据GB 50174-2017，数据中心由主机房、辅助区、支持区、行政管理区四类功能空间组成。本项目各区面积分配如下：

分区布局遵循三条原则：一是主机房居中布置，减少外墙热辐射与渗水风险；二是支持区中的高噪声、高发热设备（柴发、冷冻站、变压器）集中布置并做隔音与隔热处理；三是人流、物流分离，外部人员经安检—登记—陪同流程进入限制区。

6.2  防火分区与耐火等级

·建筑耐火等级：不低于二级；主机房所在防火分区面积按《建筑设计防火规范》GB 50016执行，设有自动灭火系统时可按规定放宽。

·防火分隔：主机房、UPS室、电池室、变配电室、柴发机房、钢瓶间等采用防火墙与甲级防火门与其他区域分隔；主机房与其他部位之间设缓冲间。

·疏散：主机房内任一点至最近安全出口的直线距离不超过30m；疏散通道净宽不小于1.5m；每个机房模块不少于2个安全出口。

·装修材料：主机房顶棚、墙面、地面均应采用不燃材料（A级）；隐蔽空间内装修材料同样采用不燃材料；严禁使用有机高分子材料作为装饰面层。

·管线穿墙：所有穿越防火分隔的管线在穿越处采用防火封堵材料封堵，封堵组件的耐火极限不低于被穿越构件的耐火极限。

6.3  结构荷载

结构设计时对设备运输路径、就位与检修工况进行专项验算；对振动敏感区域（如设置精密设备的房间）采取减振基础；楼板预留设备吊装孔与二次搬运通道，并在结构图中明确标识。

6.4  层高与净高

6.5  装饰装修

·架空地板：全钢防静电活动地板，规格600×600mm，集中荷载≥4,450N，均布荷载≥23,000N/㎡，系统电阻1.0×10⁶—1.0×10⁹Ω；地板下作为空调静压箱使用，高度600mm；地板下做防尘与保温处理，楼板面刷防尘漆。

·墙面：主机房墙面采用彩钢板（双面镀锌钢板+岩棉芯材），耐火极限与燃烧性能满足A级要求；墙板与结构墙之间留出不小于100mm的间隙，用于隐蔽管线敷设与防潮。

·顶棚：主机房采用微孔金属吊顶板或不做吊顶（顶棚刷防尘涂料并采用A级保温）；吊顶内管线布置不得阻断气流与检修通道。

·门窗：主机房不宜设置外窗；内门采用甲级防火门并配闭门器与门禁；主机房与辅助区之间设缓冲间，面积不小于6㎡。

·地面与防水：主机房地面做防潮与防尘处理；一层及地下部位设防水层与排水设施；UPS室、电池室、冷冻站设挡水坎与地漏。

·色彩与标识：管线按介质着色并标注流向；机柜、列头柜、桥架、地板分区统一编号，与DCIM资产库一一对应。

·防鼠防虫：所有穿墙孔洞封堵；电缆进出口设防鼠板；室外管线入口设防鼠网。

6.6  防水、防潮与防结露

·屋面防水等级为Ⅰ级（两道防水设防），屋面雨水采用有组织排放，雨水管不得穿越主机房。

·外围护结构热桥部位内表面温度不低于室内空气露点温度，防止结露；外墙与屋面采用保温隔热构造。

·主机房保持正压（相对室外不小于5Pa），防止未经过滤的空气渗入；新风经处理后送入。

·冷冻水管、冷却水管、冷凝水管保温层连续无缝，阀门与法兰处单独保温；保温层外设防潮层。

·冷冻站、水泵房、空调机房设置挡水坎（高度150mm）、地漏与集水坑，配置水位报警。

·主机房、UPS室、电池室、冷冻站等区域敷设漏水检测绳（定位式），报警信号接入动环监控系统。

6.7  抗震与结构安全

·抗震设防分类：不低于丙类（标准设防类）；本项目按丙类设防并按本地区抗震设防烈度进行抗震设计，重要设备机房按重点部位加强。

·设备抗震：机柜、电池架、配电柜、空调机组、冷水机组、柴发机组均设置抗震基座或抗震支吊架；机柜顶部设置抗震加固件与相邻机柜、结构可靠连接。

·管线抗震：管径不小于DN65的管道、重力大于1.8kN的吊杆、矩形截面面积不小于0.38㎡的风管设置抗震支吊架，间距与做法符合《建筑机电工程抗震设计规范》GB 50981。

·设备运输与安装通道：结构设计时明确最大不可拆设备的运输路径与荷载验算，预留吊装孔洞并在施工后可靠封堵。

7  电气系统

7.1  负荷分级与供电要求

·负荷等级：数据中心电子信息设备供电中断将造成较大经济损失，主机房、UPS室、电池室、冷冻站、消防设备、安防与监控、应急照明等按一级负荷供电；其中消防设备、应急照明、安防系统、ECC及核心网络设备按一级负荷中特别重要负荷供电。

·电压偏差：电子信息设备供电稳态电压偏移允许范围为−10%—+7%（GB 50174-2017放宽后取值）；频率偏差不超过±0.5Hz。

·谐波控制：UPS输入端谐波电流畸变总含量（THDi）小于5%；向公用电网注入的谐波电流符合GB/T 14549要求。

·中性线：配电线路的中性线截面积不小于相线截面积；单相负荷在三相线路上均匀分配，三相不平衡度控制在15%以内。

7.2  供电电源与10kV系统

·电源引入：引入2路独立10kV电源，分别来自不同上级变电站（或同一变电站的不同母线段且具备独立馈出间隔），每路容量4,000kVA，满足一期全部负荷并预留二期余量。

·运行方式：两路电源一用一备（或分列运行+母联备自投），设进线断路器、计量柜、PT柜、出线柜与母联柜；母联设手动/自动转换逻辑并具备闭锁保护，避免两路电源并列运行造成环流。

·高压柜：采用中置式金属铠装移开式开关柜（KYN系列），配置微机综合保护装置，具备过流、速断、零序、差动（变压器）等保护功能。

·计量与监测：10kV侧配置多功能电能表，实现有功、无功、电压、电流、谐波、需量等参数采集，数据上传DCIM；设置独立的能效计量分项（IT、制冷、照明、其他）。

·操作电源：采用直流屏（DC 220V/110V）为高压柜操作与保护供电，配蓄电池组并具备在线监测。

图7-1  供配电系统架构示意（N+1冗余）

7.3  变配电系统

变压器运行方式：3台分列运行，正常情况下3台各带总负荷的1/3（约1,017kVA，负载率51%）；任一台故障或检修时，母联闭合，由其余2台承担全部负荷（每台约1,525kVA，负载率76%），不超过变压器在强制风冷条件下的持续允许负载率，且可通过分批投入非关键负荷（如部分制冷设备）实现平稳过渡。二期增加第4台后构成3+1冗余，负载率进一步下降。

7.4  低压配电与自动转换

·低压配电采用单母线分段，设母联开关；重要负荷（UPS输入、消防设备、ECC）分别从两段母线引接或经末端自动转换开关（ATS）切换。

·ATS配置：UPS旁路输入、消防泵、ECC、安防系统等采用PC级ATSE，转换时间不大于100ms（对电子信息设备供电回路按设备允许断电时间校核）。

·配电柜：低压开关柜采用抽出式或固定分隔式，防护等级不低于IP30；柜面配置智能仪表与通信接口，接入DCIM。

·防火要求：敷设于隐蔽通风空间（地板下、吊顶内）的配电线路采用低烟无卤阻燃（WDZ）铜芯电缆或封闭式母线；电缆沿线槽、桥架敷设，线槽布置不得阻断地板下静压箱的气流通路。

·线路选型：按载流量、电压损失（末端不超过5%）、热稳定与机械强度综合选型；长距离大电流回路优先采用密集型母线槽，减少线路损耗与故障点。

7.5  UPS不间断电源系统

·模块化设计：单机柜内配置8个100kVA功率模块，采用5+1冗余时每个机柜可退出1个模块而不影响输出；功率模块支持热插拔，故障模块可在线更换，MTTR≤30min。

·ECO运行策略：在电网质量稳定时段可启用ECO（经济运行）模式提升效率至99%，但须配置电压暂降快速检测与≤2ms的切换能力，并对敏感负载做风险评估；本方案默认运行于双变换模式，ECO模式作为可选优化项，需经变更审批后启用。

·负载分配：UPS输出经配电柜分配至各机房模块的列头柜（RPP），每台UPS对应明确的馈出范围，做到“A/B路物理分离、路径可追溯”。

·UPS供电范围：IT设备全部由UPS供电；空调末端控制系统由UPS供电（B级规范要求），保证市电中断瞬间控制系统不掉电，蓄冷罐与柴发投入期间机房温控逻辑连续可用。

7.6  后备蓄电池

·电池类型：采用磷酸铁锂（LFP）电池，循环寿命≥4,000次（或10年），支持高倍率放电，配备BMS电池管理系统，具备单体电压、温度、内阻（或SOC/SOH）监测。

·后备时间：按UPS系统满载输出（2,880kW，cosφ0.9）配置，后备时间不小于15min，一期总储能容量约800kWh。

·时间校核：15min后备时间需覆盖“市电中断→柴发自启动（≤15s）→并机（≤30s）→带载稳定运行”全过程，并预留至少5min冗余用于切换失败后的安全关机（优雅关机）。

·电池室：独立房间，温度控制在20—30℃（规范要求），设专用空调降温；地面荷载按4层摆放不小于16kN/㎡设计；配置氢气（铅酸方案时）或可燃气体探测与防爆排风；锂电池方案配置消防探测与灭火（细水雾或全氟己酮）。

·维护管理：每季度进行一次核对性放电试验（放出额定容量的30%—40%），每年进行一次容量试验；BMS数据与DCIM打通，实现内阻趋势分析与寿命预测。

7.7  柴油发电机组

·容量校核：保障负荷3,050kW，2台运行（1+1备用逻辑下为3台运行、1台备用）时单机带载约1,017kW（负载率56%）；任一台故障或检修退出时，2台各带1,525kW（负载率85%），在允许范围内并可通过降低非关键制冷负荷确保安全。

·柴发带载顺序：市电失电后，UPS电池供电→柴发自启动并机→母联/ATS切换→按优先级分批投入负荷（先IT与控制系统，后制冷主设备、水泵、冷却塔），避免冲击电流导致并机失败。

·燃油管理：储油罐直埋地下，采用双层钢制油罐并设泄漏检测；油路设粗/精过滤与油水分离；定期进行油品检测，防止柴油微生物滋生与胶质析出（规范要求）；建立与供油单位的应急供油协议，确保外部供油时间小于储备可支撑时间。

·环保与安全：储油罐与建筑物、园区道路的防火间距符合GB 50174-2017表13.2.7及GB 50016、GB 50156的规定；设置防静电接地与卸油区消防设施。

7.8  机柜配电（列头柜与PDU）

·配电架构：UPS输出→UPS输出配电柜→列头柜（RPP）→机柜PDU，形成两级配电；每台列头柜服务1—2列机柜（约20—40架）。

·列头柜配置：内置智能电量仪表，监测每路输出的电压、电流、有功功率、功率因数与开关状态；配置A/B两路输入（分别引自不同UPS系统或不同母线段），输出支路按机柜分路保护。

·机柜PDU：每台机柜配置2条PDU（A路、B路），分别由不同列头柜或不同母线段供电；PDU采用竖向安装（0U），单相32A或三相32A/63A，输出插座按C13/C19组合配置（每柜不少于24位C13+6位C19），具备总电流监测与分支监测功能。

·双电源设备：服务器、交换机等双电源设备分别接A/B路PDU，实现供电路径冗余；单电源设备经机架式ATS（转换时间≤16ms）接入，确保任一路失电时设备不掉电。

·负载管理：单机柜A/B路合计配置容量不低于机柜额定功率的1.5倍（5kW机柜配置32A单相双路，10kW高密机柜配置63A三相双路），并将A/B路负载率差控制在10%以内。

·标识与锁控：所有断路器、插座、PDU统一编号标识，与DCIM资产及机柜U位绑定；操作权限纳入变更管理，非授权不得操作。

7.9  照明系统

·照度标准：主机房和辅助区一般照明照度标准值300—500lx，一般显色指数Ra不小于80；支持区与行政管理区按GB 50034执行。

·光源：采用LED高效节能灯具，色温4,000K左右，无频闪；灯具采取分区、分组控制，主机房按机柜列间通道与维护通道分别控制，实现按需照明。

·应急照明与疏散指示：主机房、ECC、疏散通道、楼梯间设置应急照明，连续供电时间不小于30min（按消防要求校核）；疏散指示标志采用集中电源型，具备自检与故障上报功能。

·控制：采用智能照明控制系统，与门禁、动环联动（人来灯亮、人走延时熄灭）；主机房照明由UPS供电回路中的一部分，避免市电切换时照明熄灭造成恐慌。

·灯具布置：灯具避开机柜正上方，沿通道布置，避免眩光；灯具不得布置在冷通道封闭顶棚内部影响气流。

7.10  电能质量与谐波治理

·谐波源：主要为UPS整流器、开关电源、变频设备、LED驱动电源等。治理措施：UPS选用IGBT整流+有源滤波技术（THDi<5%）；变频设备配置输入电抗器或直流电抗器；必要时在低压母线配置有源电力滤波器（APF）。

·无功补偿：低压侧配置自动投切电容补偿柜，串联7%或14%电抗器，避免与系统谐波发生谐振；补偿后功率因数不低于0.95（满足供电部门考核）。

·电压暂降治理：针对敏感负载，采用UPS或动态电压调节器（DVR）；对制冷系统的变频器、控制器设置电压暂降穿越参数（低压穿越功能），避免电网波动引起大面积停机。

·监测：在10kV进线、变压器低压侧、UPS输入输出、主要馈出回路设置电能质量监测点，持续记录电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波畸变率与闪变，形成月度电能质量报告。

7.11  防雷与接地

·防雷分类：数据中心按第二类或第三类防雷建筑物设计（按年预计雷击次数计算确定），采用接闪器、引下线、接地装置组成的外部防雷系统与等电位连接、屏蔽、合理布线、浪涌保护组成的内部防雷系统。

·浪涌保护（SPD）：10kV进线侧、变压器低压侧、UPS输入输出、列头柜进线、弱电设备前端分级配置SPD，能量配合协调；信号线路（网络、监控、天线馈线）配置信号SPD。

·接地系统：采用TN-S系统（或TT系统），保护性接地与功能性接地共用接地装置，接地电阻不大于1Ω（按设备厂家最严要求校核）。

·等电位联结：主机房设置等电位联结网格（采用铜带或扁钢，网格尺寸不大于1.2m×1.2m），将机柜、桥架、金属管道、建筑物金属结构、设备金属外壳、防静电地板支架等可靠连接至等电位联结带；等电位联结带与接地汇集排可靠连接。

·防静电：防静电活动地板系统电阻1.0×10⁶—1.0×10⁹Ω；工作人员佩戴防静电手环（接地电阻1MΩ）操作；机房入口设人体静电泄放装置；相对湿度与露点温度控制在本方案第8章规定的范围内，抑制静电产生。

·特殊接地：屏蔽接地、逻辑接地（如设备有特殊要求）按厂家要求单独引接并汇入共用接地系统，避免形成接地环路。

7.12  电气主要设备清单（一期）

8  暖通空调与制冷系统

8.1  室内外设计参数

8.2  冷负荷计算

8.3  冷源方案比选

结论：本项目采用“水冷离心式冷水机组（高温冷冻水）+板式换热器自然冷却+闭式蓄冷罐”的组合方案，末端以冷冻水型列间空调为主、房间级机房空调为辅。该方案在华东地区气候条件下全年平均PUE可控制在1.30以内，投资与运维成本平衡，且具备向液冷演进的扩展能力。

8.4  冷冻水系统

·冷水机组：3台1,300kW变频离心式冷水机组（2用1备，N+1冗余），制冷剂采用环保冷媒（低GWP），冷冻水供/回水温度12/18℃，冷却水进/出水温度32/37℃。

·高温冷冻水的意义：将供水温度由常规7℃提升至12℃，可显著提高冷水机组COP（约提升8%—12%），并延长自然冷却可用小时数；末端空调通过加大换热面积与风量匹配实现同样的制冷量。

·水泵：冷冻水泵、冷却水泵各配置3台（2+1），采用变频控制；一次泵定流量（保障冷水机组安全）、二次泵变流量（随末端负荷调节），或采用一次泵变流量系统（需冷水机组支持），本方案采用一二次泵系统以兼顾稳定性与节能。

·冷却塔：3台（2+1）横流或逆流式冷却塔，配置变频风机与电加热防冻装置；设置冷却水补水储存装置（满足规范要求）；冷却塔布置于屋面，远离新风口与人员活动区，采取降噪与飘水控制。

·水质管理：设置全自动软化水/反渗透装置、加药装置（缓蚀剂、阻垢剂、杀菌灭藻剂）、旁滤装置与排污控制；冷冻水系统采用闭式循环并设置定压补水与脱气装置。

·管路与阀门：采用双管制或单管制（B级允许单一路径，本方案采用单环路+分区检修阀组）；管道采用镀锌钢管或不锈钢管（按水质方案确定），保温层厚度按防结露与节能双重要求确定，外覆铝板或橡塑保护层。

·BA控制：冷站群控系统根据负荷需求自动调节冷水机组台数、出水温度、水泵频率、冷却塔风机转速，实现冷站整体能效最优。

图8-1  冷冻水与自然冷却系统原理示意

8.5  自然冷却（Free Cooling）

·原理：当室外湿球温度低于设定阈值（本方案取8℃）时，冷却水经板式换热器直接或间接冷却冷冻水回水，冷水机组减载或停机，仅运行水泵与冷却塔，实现“免费供冷”。

·运行模式：完全自然冷却（湿球温度≤5℃，冷机全停）、部分自然冷却（湿球温度5—12℃，冷机减载运行）、机械制冷（湿球温度>12℃）。三种模式由BA系统自动切换。

·小时数评估：按项目所在地气象数据，全年湿球温度≤12℃的小时数约2,000—2,500h，占全年约23%—29%，其中完全自然冷却约800h。据此测算，自然冷却可节省制冷电耗约18%—22%。

·配置：设置2台板式换热器（单台承担70%负荷，兼顾冗余与部分负荷效率），换热温差按2.5℃设计，与冷水机组串联/并联切换由电动阀组实现。

8.6  机房空调末端

·末端形式：以冷冻水型列间空调（In-Row）为主，贴近热源、缩短送风距离、提高回风温度与换热效率；高密区采用“列间空调+封闭冷通道”组合，单柜10kW场景下送回风温差控制在10—12℃。

·冗余：每个机房模块内按N+1配置，单台空调故障或检修时，其余机组可承担该模块全部冷负荷（通过提高风机转速与降低送风温度实现，需在设计余量中校核）。

·控制：末端空调采用EC风机（或无级调速），根据冷通道温度与回风温度联动调节水量与风量；每台空调配置RS485通信接口接入BA与动环；空调群控采用轮换运行与负荷均分策略，避免部分机组长期满负荷。

·由UPS供电的设备：按B级规范要求，空调末端控制系统由UPS供电；本项目进一步将空调末端风机纳入UPS供电范围（可选，需增加UPS容量），以缩短市电中断后的温度上升时间。本方案按规范最低要求配置控制系统UPS供电，末端风机由市电+柴发保障，依靠蓄冷罐与柴发15s启动实现温度稳定。

8.7  气流组织与冷通道封闭

·送风方式：主机房采用架空地板（600mm）下送风+冷通道封闭；室外新风经处理后补充，主机房维持正压。

·冷通道封闭：采用顶部封闭板+两端自动平移门的封闭冷通道，冷通道内温度按18—27℃控制（设计取23℃），热通道回风温度约33—35℃；封闭后避免冷热气掺混，可将空调回风温度提高5—8℃，显著提升冷机效率。

·地板开孔：采用可调开孔地板（开孔率25%—50%），按机柜功率分布布置，并用盲板封堵未使用区域；开孔地板靠近冷通道一侧布置，避免气流短路。

·机柜内部：未装机U位安装盲板（挡板），防止热风回流；机柜前后门开孔率不低于65%，保证通风。

·高密区：10kW/架区域采用列间空调+封闭冷通道，必要时采用“热通道封闭+屋顶回风”或直接蒸发式背板（RDHx），并在二期预留冷板式液冷的CDU与管路接口。

·CFD验证：设计阶段采用CFD模拟软件对典型模块进行气流组织与温度场仿真，校核最不利机柜进风温度与热点分布，作为送风温度设定与空调布置的优化依据；施工完成后进行实测复核，偏差超过2℃时调整开孔率与空调运行参数。

8.8  蓄冷装置

·设置1座200m³闭式蓄冷罐，与冷冻水系统并联（或串联）连接，充冷温度12℃，释冷终温17℃。

·供冷能力校核：有效蓄冷量Q＝c×m×Δt＝4.186kJ/(kg·K)×(200,000kg×0.9利用系数)×5K≈3,767MJ≈1,047kWh；按一期冷负荷2,400kW计算，可持续供冷约26min，满足“不小于15min”的要求（该要求为A级强制条款，B级推荐采用）。

·作用：在市电中断、冷水机组重启（约需3—8min）或冷源切换期间维持连续供冷，避免机房温度快速上升；同时可作为水系统缓冲，抑制负荷波动引发的冷水机组频繁加卸载。

·运行策略：正常运行时蓄冷罐保持满蓄状态（温度分层控制），冷水机组停机时按自然分层放冷；配备温度、液位、压力监测并接入BA。

8.9  加湿、除湿、新风与正压

·湿度控制：主机房相对湿度按露点温度5.5—15℃、相对湿度不大于60%控制；采用电极式或红外加湿（冷冻水型空调内置），除湿通过表冷器降温除湿+再热或专用除湿机实现。

·加湿水质：采用软化水或RO水，防止结垢与微生物滋生；加湿罐定期清洗与更换，纳入年度维护计划。

·新风：按人员卫生要求与维持正压所需取较大值确定新风量，经初效+中效（必要时亚高效）过滤、温湿度处理后送入；新风口远离排风口、冷却塔与排烟口，新风口与排风口水平距离不小于10m且不在同一侧。

·正压：主机房相对走廊与室外保持不小于5Pa的正压，减少未经处理空气渗入与灰尘进入。

·空气洁净度：≥0.5μm悬浮粒子浓度控制在17,600,000粒/m³以下；主机房入口设风淋或除尘地垫，设备开箱与安装过程采取防尘措施。

8.10  通风与防排烟

·气体灭火房间（主机房、UPS室、电池室）：设置灭火后的机械排风系统，排风量按换气次数不小于5次/h（或按灭火剂排除要求）计算，排风口设于下部（IG541密度与空气接近，七氟丙烷重于空气时下部排风），排风机的启动按钮设置在房间外便于操作处。

·柴发机房：设置机械送排风与事故排风，排除余热与烟气；排烟管道保温隔热，避免烫伤与引燃。

·储油间：设置机械排风，换气次数不小于12次/h，采用防爆型风机，排风口直通室外。

·冷冻站、水泵房：设置机械排风，排除余热与湿气；冬季防冻措施到位。

·防排烟：按《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251设置防烟分区与排烟设施；主机房排烟系统在气体灭火时联动关闭（保证灭火浓度），灭火完成后启动排风。

·卫生间、备件库等按常规通风设计。

8.11  空调自控（BA）

·系统架构：采用DDC控制器+中央管理工作站的分布式控制系统，控制器独立运行（不依赖上位机），通信中断时仍能按预设逻辑安全运行。

·冷站群控：根据冷负荷需求、室外湿球温度、冷水机组效率曲线，自动进行台数控制、出水温度优化、水泵变频、冷却塔风机调节与自然冷却模式切换，实现冷站整体COP最优。

·末端群控：按冷通道温度设定值调节水阀开度与风机转速；机组轮换运行；单台故障时自动提升同区域其他机组出力并报警。

·联动逻辑：与消防系统联动（火灾时关闭新风、停止空调、关闭防火阀）；与动环监控共享温湿度数据；与电力监控系统联动（市电中断时按优先级分批投入制冷设备）。

·监测与记录：水阀开度、水流量、供回水温度、压力、冷机电耗等参数全部采集并上传（GB 50174-2017附录A要求监控水阀开度与水流量）。

8.12  暖通主要设备清单（一期）

9  给水排水系统

9.1  给水系统

·水源：由市政给水管网引入，设置独立水表计量；生活给水与冷却补水分别计量，便于WUE核算。

·用水量：生活用水按定员（约40人）与来访人员计算，约5m³/d；冷却水补水按循环水量的1.5%—2.0%估算，夏季高峰期约150—200m³/d。

·水质：生活饮用水水质符合GB 5749；冷却水补水经软化或RO处理后进入系统；空调加湿采用软化水或RO水。

·供水方式：采用变频供水设备或市政压力直供（按水压校核）；室内给水管道采用不锈钢管或PPR管，暗敷或明敷于非机房区域，主机房内不设置生活给水管道。

·防污染：冷却水系统与生活给水系统完全独立，补水设置倒流防止器；消防水池与冷却补水不共用。

9.2  排水系统

·污废水：采用污废合流或分流（按当地要求），经化粪池处理后排入市政污水管网；厨房含油废水经隔油处理（如有）。

·机房排水：主机房内原则上不设置排水点；空调冷凝水集中收集排放；冷冻站、水泵房、柴发机房设置地漏与集水坑，配置潜污泵（一用一备）排水。

·雨水：屋面雨水采用有组织排放，设计重现期不小于10年（按当地暴雨强度公式校核）；场地雨水经管网收集后排入市政雨水管网或雨水回收设施。

·防溢流：所有穿越主机房上方的管道不设接头（或设置套管与接水盘），并设置溢流报警。

9.3  冷却水补水与水处理

·补水储存：设置冷却水补水储存装置（水池或水箱），储存量按规范要求（满足系统一定时间的补水需求），并配置液位监测与低水位报警。

·循环水处理：采用“加药（缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂）+旁滤+排污”的常规方案，控制浓缩倍数在3—5，控制pH、电导率、浊度、氯离子、总铁、细菌总数等指标；配置在线水质监测仪表与自动加药/排污装置。

·节水措施：提高浓缩倍数、采用高效收水器减少飘水、雨水与中水回用于冷却补水（可选）、冷凝水回收用于绿化或补水。

·WUE控制：设计WUE（水利用效率）不大于1.5L/kWh，通过提高浓缩倍数与优化排污实现；按月统计用水量与IT耗电量并计算实际WUE。

·军团菌防控：冷却塔定期清洗消毒，水温控制避免长期处于30—40℃区间，运维人员作业时佩戴防护用具。

9.4  防水与漏水检测

·防水等级：屋面防水等级Ⅰ级，地下室及一层防水等级不低于二级；主机房上方严禁布置给排水管道（不可避免时设置双层防水套管与接水盘并做24h闭水试验）。

·挡水设施：冷冻站、水泵房、空调机房、UPS室等设置高度150mm的混凝土挡水坎，地漏接入排水系统。

·漏水检测：在主机房地板下、空调机组下方、冷冻站、水泵房、管道井敷设定位式漏水检测绳（可定位到米级），报警信号接入动环监控，联动声光报警、短信/电话通知与视频复核。

·应急物资：配置移动式抽水泵、吸水膨胀袋、临时封堵工具，纳入应急预案并定期检查。

10  消防系统

10.1  防火分区与疏散设计

·防火分区：主机房、UPS室、电池室、变配电室、柴发机房、钢瓶间等分别划分为独立防火分区，采用防火墙与甲级防火门分隔；防火分区面积符合GB 50016规定（设自动灭火系统时可按规定放宽）。

·安全疏散：主机房内任一点至最近安全出口的直线距离不超过30m；每个机房模块不少于2个安全出口，疏散门向疏散方向开启；疏散通道净宽不小于1.5m，通道上不得堆放设备与物品。

·缓冲与隔离：主机房与辅助区之间设置面积不小于6㎡的缓冲间，兼作气闸与噪声隔离。

·疏散指示与应急照明：设置集中电源型疏散指示系统与应急照明，连续供电时间满足消防要求（不小于30min，按建筑高度与使用性质校核）。

·灭火后的恢复：气体灭火房间设置机械排风与正压送风设施，灭火剂排除后方可进入；配置便携式气体检测仪与呼吸防护装备。

10.2  火灾自动报警系统

·系统形式：采用集中报警系统（或控制中心报警系统），设置消防控制室（与ECC合并设置时须物理隔离并具备独立消防控制功能）。

·探测器布置：主机房、UPS室、电池室吊顶下与地板下（或吊顶内与活动地板下）均设置感烟探测器；电缆桥架、母线槽区域增设缆式线型感温探测器；厨房等场所设置可燃气体探测（如有）。

·极早期烟雾探测（VESDA）：在主机房、UPS室、电池室设置空气采样早期烟雾探测系统（灵敏度可达0.005%—20%obs/m），采用四级报警（警告/行动/火警1/火警2），在阴燃阶段即发出预警，为人工干预争取时间。

·手动报警与声光：设置手动火灾报警按钮、声光警报器与消防应急广播；主机房内设置明显的声光报警与疏散提示。

·与其他系统接口：火灾报警控制器与气体灭火控制器、消防联动控制器、BA系统、门禁系统、动环监控实现可靠接口与联动。

10.3  灭火系统选型

·主机房、UPS室、电池室（锂电池区）采用管网式IG541全淹没灭火系统，设计灭火浓度按规范取值，喷放时间不大于60s，浸渍时间不小于10min。

·电池室（如采用磷酸铁锂）增设全氟己酮局部灭火装置或气体探测+细水雾，并配置可燃气体（CO/H₂）探测与事故排风。

·钢瓶间：独立设置，活荷载不小于8kN/㎡，设机械排风与泄压口，钢瓶固定牢靠并设置抗震支架；钢瓶间与其他区域采用防火分隔。

·泄压口：气体灭火防护区设置泄压口，泄压面积按灭火剂喷放产生的内压计算，泄压口设于防护区净高2/3以上。

·安全要求：防护区门向内开启并能自行关闭，设置“放气勿入”声光警示与延时（30s）放气功能；设置手动/自动转换装置。

·消火栓与灭火器：按GB 50974设置室内消火栓系统（宜配置消防软管卷盘），按GB 50140配置手提式灭火器（主机房配置二氧化碳或洁净气体灭火器，严禁使用水基型灭火器灭电气火灾）。

10.4  防火封堵

·所有穿越防火分隔、楼板与墙体的电缆、母线、管道在穿越处采用防火封堵材料（防火封堵板材、防火密封胶、防火包、阻火圈等）封堵，封堵组件的耐火极限不低于被穿越构件的耐火极限。

·电缆桥架穿越防火分区时设置防火隔板与防火封堵；母线槽穿越楼板时设置防火隔板和防火封堵，并在母线槽内部设置防火隔断。

·地板下、吊顶内的空间按防火分区设置防火隔断，防止火势与烟气在隐蔽空间蔓延。

·施工完成后进行防火封堵专项验收并留存影像资料，日常变更（新增穿墙孔洞）须履行封堵恢复流程。

10.5  消防联动逻辑