中國航信高科技產業區-生產區項目

浦廷民

(中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

圖1 項目外立面

獲獎介紹

獲獎等級：二等獎

獲獎單位：中國中元國際工程有限公司

獲獎人員：焦建欣、浦廷民、楊凌、陶戰駒、張欣、石咸勝、單永明、趙鑫

獲獎專家評語：經專家組評審，認為該工程所采用的技術具有較大的創新性和經濟性，社會和環境效益比較顯著，項目具有負荷級別高(全部為一級負荷)、用電量大、供電系統復雜等特點，采用了多重保障措施，電氣系統設置合理；電氣機房布置合理，進出線方便，各項主要指標達到建筑電氣設計行業的國內領先水平。

圖2 室內照片

項目名稱:中國航信高科技產業區-生產區

項目地點:北京市順義區后沙峪鎮

占地面積:54 349m2

總建筑面積:169 603m2(其中二期機房樓B未建設)

建筑高度:44.1m

建筑功能:地上為數據中心、運行中心；地下為設備用房、車庫

建設單位:中國民航信息網絡股份有限公司

竣工時間:2017年3月7日

1 項目總體介紹

項目位于北京市順義區后沙峪鎮，用地劃分為生產區、辦公區、配套區、綜合區四個功能區，規劃總建筑面積533 040m2。本工程是東北角的生產區，用地面積53 496m2，總建筑面積169 603m2， 其中地上151 904m2，地下17 699m2，共包括四棟建筑物：動力樓、機房樓A、機房樓B、運行中心。

動力樓位于生產區的北側，建筑面積 13 637.8m2， 地上4層，結構頂板高度30m，各層層高均為7.5m，地下設設備架空層，層高2.1m。動力樓為丁類高層工業建筑，耐火等級一級。動力樓地下層主要布置水處理機房和水池，地上每層主要布置發電機室、排風消音間、油箱間等?？扇菁{64臺柴油發電機組。

機房樓A位于生產區的西部。地上5層，建筑面積均為52 555.5m2，結構頂板高度34m，其中首層高度8m，F2～F5層高6.5m，地下設備架空層的層高2.1m。機房樓A首層主要布置冷凍機房、變配電室、電池室、電信接入間、電纜交界室、測試機房及相關設備用房，F2～F5層主要布置數據機房、配套變配電室、電池室、鋼瓶間及相關設備用房，地下為設備夾層。機房樓B位于生產區的東部，屬于二期工程。

運行中心總建筑面積50 823.8m2，其中地上建筑面積33 125m2，地下建筑面積17 698.8m2，地上9層，地下2層，結構頂板高39m，其中首層高5.4m，F2～F9層高4.2～4.8m， B1層高6.4m，B2層高4m。運行中心地下一、二層主要為車庫、設備用房等；地下夾層主要為設備及管網使用；首層東西區為辦公用房，中區為ECC輔助用房；二層東西區為辦公用房，中區為ECC及配套衛生間和設備用房等；三層東西區為辦公用房，中區為ECC，主要為指揮決策室、專家會商室、辦公室及配套衛生間和設備用房等；四至七層為辦公用房，為整個航信提供研發支持。

本項目數據中心為混合級別，涵蓋國際T4、T3級別，并可實現T3級別的升級；機房的設計采用模塊化，配置相應的變電所及UPS等配電模塊，與集中的空調制冷設施。供冷系統:首層設冷凍站作為第一冷源；屋面設風冷冷水機組供冷系統，專為T4機房模塊供冷的第二冷源；雙冷源均設置蓄冷裝置，可保證數據機房空調系統20min的冷水供應。生產區日冷卻水補水量達到5 000t，以再生水為日常補水水源，同時通過在園區內設置調蓄補水水池和自備水井等方式保證用水安全。消防系統設計上，合理確定機房等級，設置氣體、水噴霧及自動噴水等滅火系統；空氣采用煙霧報警探測器等多種火災探測系統；安防系統采用現代多媒體及數字化監控系統，形成由周界、園區、樓體及樓內重要部位的實體防范、技術防范及人防構成的多層次、全方位、多種手段的安全防范體系，以確保數據中心的安全。龐大的寬帶通信等接入通信系統，保障了數據中心高速、快捷、安全的通信；對整個園區內所有機電系統均進行了從系統到重要設備末端的監測和控制，實現了整個數據中心的智能化管理。

本項目數據中心現供電負荷共計約42 048kW，設置三種電源：N-市電；E-自備應急自啟動柴油發電機組電源；U-不間斷電源。

市電：本工程由市政電網引入12路10kV電源，且分別來自上級兩個不同的變電站，要求12路電源同時工作，互為備用，當其中一路電源故障時，另外一路能夠承擔全部負荷的供電，12路電源采用電纜隧道的形式進入機房樓A，來自兩個不同變電站的電源引入分別敷設在不同的電纜隧道內，兩條隧道之間相互物理隔離。其中每2路10kV電源組成一套系統，共六套(1#～6#)系統。各套系統的供電范圍：1#系統供北側二、三層數據機房及ECC；2#系統供北側四、五層數據機房；3#系統供北側水冷單元、精密空調、風冷屋頂新風系統、照明及動力樓其他；4#系統供南側二、三層數據機房；5#系統供南側四、五層數據機房；6#系統供南側水冷單元、精密空調、照明及動力樓。

本工程10kV總配電室及部分為非IT負荷(除測試機房外)供電的分變配電室設置在機房樓A首層；為IT負荷供電的分變配電室設置在2～5層，與其所供電的機房模塊設置在同層, 為同一機房模塊供電的電源路由均未并行或交叉，避免當一路電源發生故障時，另一路電源同時受損，從而提高了供電可靠性。

以機房樓A北部區域為例，一層設置5個高壓配電及變壓器室，共設置6段10kV母線，每兩段母線互為備用。其中4段母線給IT負荷、ECC、照明等負荷供電，2段母線給冷凍、空調、新風機組等負荷供電。在高壓配電及變壓器室內共設置 1 600kVA 變壓器6臺，分別給6套冷凍機組供電。冷凍機組采用單元式供電，每一套冷凍機組由一臺 1 600 kVA 變壓器供電，變壓器由兩段10kV母線供電，在變壓器前切換。設置2 500kVA變壓器2臺，互為備用，為冷凍水二次泵、精密空調等供電，設UPS兩組(每臺變壓器各帶一組，UPS供電采用2N系統)，UPS采用并機運行，為冷凍水二次泵、精密空調等供電。設2 500kVA變壓器1臺，為照明、安防消防、弱電、新風機組等負荷供電。2～5層均為標準模塊區，每層布置相同，每層8個模塊，北側每層東西各設一個變電所，東、西變電所內各設置 2 000kVA 變壓器2臺(3層東、西變電室內各設置 2臺 2 500kVA變壓器)。僅在機房樓北側首層設置為T4風冷冷源系統供電的風冷變電所，內設 2 500kVA 變壓器2臺。在5層東、西各設置為屋頂風冷新風服務的兩個分變電所，每各分變電所設置 1 250kVA 的變壓器1臺。首層南北區域內各設置 1臺 2 500kVA測試、備份變壓器，在屋頂南北區域各設1套2 500kW的模擬負載，用于UPS的測試。當測試UPS時，柴油發電機組啟動，通過測試變壓器向被測試的UPS所帶母線供電，保證其所帶負載的供電可靠性。

不間斷電源：本工程所有IT設備、機房空調設備、冷凍水二次泵、重要弱電系統、應急照明等均采用UPS供電，二次泵及精密空調、IT機房UPS設置在變電所內，緊貼變電所設置電池室。

每個模塊機房內設置列頭配電柜，兩臺為一組，為IT設備配電。T4、T3+級別的每個IT機柜的電源由2個變電所的UPS出線柜引來，實現物理隔離構成2N容錯系統；T3、T2級別的每個IT機柜的電源由1組UPS的出線柜引來，UPS配置為N+1，并預留空間，便于將來升級到T4。IT設備由二臺列頭柜交叉供電,每臺列頭配電柜配備隔離變壓器，以確保零地電壓≤1.0V。IT模塊每個空調機房內設兩個配電箱，一主一備，主、備用配電箱電源由首層兩臺精密空調配電變壓器的UPS提供，每臺空調機均由兩路電源供電，電源分別引自兩個配電箱，在每臺空調機旁設ATS。每臺冷凍機配電由變電所低壓母線直接供電。消防設備(水泵、排煙風機等)電源由變電所內不同的低壓母線提供，采用雙路電源末端切換。

本工程UPS安裝容量達到613 00kVA，UPS配置單機滿載30min運行時間的蓄電池組,可為數據機房提供30min的應急供電，其電池容量可供一臺普通臺式電腦連續運轉約9年。

ECC監控中心供電：本工程園區內設有ECC監控樓，其內主要為ECC監控大廳、指揮決策室及專家洽商室等，對數據機房進行實時監控。考慮其重要性，在設計時為本樓設置獨立變電所，由1#系統供電，10kV含有油機電源，同時變電所內設置集中UPS，為監控大屏及重要弱電設備供電。

本工程機房接地系統采用大樓共用接地系統，接地電阻≤0.5Ω，機房采用30×3mm紫銅帶組成M型接地網絡(1.2×3m)。M型接地網絡安裝在機柜下方。機房內預留的接地端子板與接地網絡連接。機房設備采用6mm2銅編織帶，對角不等長接入M型接地網。機房內靜電地板腿上用銅編織帶50mm2與接地網格連接。變電所、UPS配電室、電池室內用40×4mm鍍鋅扁鋼沿房間墻面做等電位接地。機房內所有設備非帶電金屬外殼及金屬龍骨踢腳板線纜線槽均可靠接到600網格編織帶上，使機房內所有設備的金屬外殼形成一個等電位。

本工程機房內平均計算照度為534lx，功率密度為10.6W/m2，滿足相關規范及節能要求，燈具沿維護通道均勻布置，并挑選其中部分燈具作為應急照明。

2 電氣設計系統

系統名稱建設內容技術特點及指標供配電系統變配電所、自備應急電源本工程含三種電源,N:市電;E:自備應急自啟動柴油發電機組電源;U:不間斷電源。由于航信的業務特點決定機房樓全部負荷為一級負荷,包括所有IT負荷,消防用電,安防系統,通信系統,ECC,為機房負荷服務的其他負荷設備如精密空調、冷水機組、水泵、照明等用電均為一級負荷變配電所機房樓A共29個配變電所,動力樓設2個配變電所,運行中心設2個配變電所機房樓A首層設置照明、二次泵及精密空調、風冷機組、冷凍機組配變電所,IT配變電所設在機房層,五層設置屋頂新風風冷冷水機組變電所自備應急電源32臺1 800kW(PRP)本工程采用快速自啟動柴油發電機組作為備用電源,設置在動力樓內,終期可容納64臺發電機組。目前共裝設32臺單臺常用功率1 800kW(PRP)的10kV發電機組,發電機組分為兩組,每8臺一并機,發電機并機母線采用雙母線,每臺發電機組均接入兩段母線,以確保當一路母線故障時不會影響整體供電。園區內設專用電纜隧道,將油機電源引至機房樓A內。柴油發電機帶部分T3及全部T4級別的IT負荷,以及為機房負荷服務的其他負荷設備如精密空調、冷水機組、水泵、照明、消防等重要負荷低壓配電系統IT機房、動力及照明配電機房樓IT負荷的配電系統和動力、照明設備的配電系統相對獨立配電線路布線系統IT機房配電橋架及電纜構成2N系統的2個回路(含10kV電源),做物理隔離。線路分不同路徑敷設。IT機房內配電線路在走廊采用金屬線槽吊頂內敷設,進入機房后沿墻引下,在架空地板內敷設

續表

圖3 電氣機房(一)

圖4 電氣機房(二)

3 電氣技術主要創新點

為實現UPS、變壓器的可靠運行，數據中心設計有完善的測試、備份系統，機房樓A南、北各設置1臺2 500kVA測試、備份變壓器，在屋頂分別裝設1套2 500kW的模擬負載，用于UPS的測試。當測試UPS時，柴油發電機組啟動，通過測試變壓器向被測試的UPS所帶母線供電，保證其所帶負載的供電可靠性。

4 電氣節能效果

設計上注重電力和空調等高能耗與高投資設備對于機房技術布局的影響，合理布置機房；模塊化變電站就近設在機房模塊旁邊，使其盡量靠近負荷中心，減少供電距離，減少了低壓線路損耗，節省線路造價，采用中壓柴油發電機組、高功效UPS、新型節能干式變壓器、光源選擇高效節能熒光燈等節能型電氣設備。采用建筑設備監控系統(BAS)及機房環境監測系統，實現最大限度地節約能源，達到PUE<1.6的設計目標。

5 項目自我評價