中国航信高科技产业区-生产区项目

浦廷民

(中国中元国际工程有限公司，北京 100089)

图1 项目外立面

获奖介绍

获奖等级：二等奖

获奖单位：中国中元国际工程有限公司

获奖人员：焦建欣、浦廷民、杨凌、陶战驹、张欣、石咸胜、单永明、赵鑫

获奖专家评语：经专家组评审，认为该工程所采用的技术具有较大的创新性和经济性，社会和环境效益比较显著，项目具有负荷级别高(全部为一级负荷)、用电量大、供电系统复杂等特点，采用了多重保障措施，电气系统设置合理；电气机房布置合理，进出线方便，各项主要指标达到建筑电气设计行业的国内领先水平。

图2 室内照片

项目名称:中国航信高科技产业区-生产区

项目地点:北京市顺义区后沙峪镇

占地面积:54 349m2

总建筑面积:169 603m2(其中二期机房楼B未建设)

建筑高度:44.1m

建筑功能:地上为数据中心、运行中心；地下为设备用房、车库

建设单位:中国民航信息网络股份有限公司

竣工时间:2017年3月7日

1 项目总体介绍

项目位于北京市顺义区后沙峪镇，用地划分为生产区、办公区、配套区、综合区四个功能区，规划总建筑面积533 040m2。本工程是东北角的生产区，用地面积53 496m2，总建筑面积169 603m2， 其中地上151 904m2，地下17 699m2，共包括四栋建筑物：动力楼、机房楼A、机房楼B、运行中心。

动力楼位于生产区的北侧，建筑面积 13 637.8m2， 地上4层，结构顶板高度30m，各层层高均为7.5m，地下设设备架空层，层高2.1m。动力楼为丁类高层工业建筑，耐火等级一级。动力楼地下层主要布置水处理机房和水池，地上每层主要布置发电机室、排风消音间、油箱间等。可容纳64台柴油发电机组。

机房楼A位于生产区的西部。地上5层，建筑面积均为52 555.5m2，结构顶板高度34m，其中首层高度8m，F2～F5层高6.5m，地下设备架空层的层高2.1m。机房楼A首层主要布置冷冻机房、变配电室、电池室、电信接入间、电缆交界室、测试机房及相关设备用房，F2～F5层主要布置数据机房、配套变配电室、电池室、钢瓶间及相关设备用房，地下为设备夹层。机房楼B位于生产区的东部，属于二期工程。

运行中心总建筑面积50 823.8m2，其中地上建筑面积33 125m2，地下建筑面积17 698.8m2，地上9层，地下2层，结构顶板高39m，其中首层高5.4m，F2～F9层高4.2～4.8m， B1层高6.4m，B2层高4m。运行中心地下一、二层主要为车库、设备用房等；地下夹层主要为设备及管网使用；首层东西区为办公用房，中区为ECC辅助用房；二层东西区为办公用房，中区为ECC及配套卫生间和设备用房等；三层东西区为办公用房，中区为ECC，主要为指挥决策室、专家会商室、办公室及配套卫生间和设备用房等；四至七层为办公用房，为整个航信提供研发支持。

本项目数据中心为混合级别，涵盖国际T4、T3级别，并可实现T3级别的升级；机房的设计采用模块化，配置相应的变电所及UPS等配电模块，与集中的空调制冷设施。供冷系统:首层设冷冻站作为第一冷源；屋面设风冷冷水机组供冷系统，专为T4机房模块供冷的第二冷源；双冷源均设置蓄冷装置，可保证数据机房空调系统20min的冷水供应。生产区日冷却水补水量达到5 000t，以再生水为日常补水水源，同时通过在园区内设置调蓄补水水池和自备水井等方式保证用水安全。消防系统设计上，合理确定机房等级，设置气体、水喷雾及自动喷水等灭火系统；空气采用烟雾报警探测器等多种火灾探测系统；安防系统采用现代多媒体及数字化监控系统，形成由周界、园区、楼体及楼内重要部位的实体防范、技术防范及人防构成的多层次、全方位、多种手段的安全防范体系，以确保数据中心的安全。庞大的宽带通信等接入通信系统，保障了数据中心高速、快捷、安全的通信；对整个园区内所有机电系统均进行了从系统到重要设备末端的监测和控制，实现了整个数据中心的智能化管理。

本项目数据中心现供电负荷共计约42 048kW，设置三种电源：N-市电；E-自备应急自启动柴油发电机组电源；U-不间断电源。

市电：本工程由市政电网引入12路10kV电源，且分别来自上级两个不同的变电站，要求12路电源同时工作，互为备用，当其中一路电源故障时，另外一路能够承担全部负荷的供电，12路电源采用电缆隧道的形式进入机房楼A，来自两个不同变电站的电源引入分别敷设在不同的电缆隧道内，两条隧道之间相互物理隔离。其中每2路10kV电源组成一套系统，共六套(1#～6#)系统。各套系统的供电范围：1#系统供北侧二、三层数据机房及ECC；2#系统供北侧四、五层数据机房；3#系统供北侧水冷单元、精密空调、风冷屋顶新风系统、照明及动力楼其他；4#系统供南侧二、三层数据机房；5#系统供南侧四、五层数据机房；6#系统供南侧水冷单元、精密空调、照明及动力楼。

本工程10kV总配电室及部分为非IT负荷(除测试机房外)供电的分变配电室设置在机房楼A首层；为IT负荷供电的分变配电室设置在2～5层，与其所供电的机房模块设置在同层, 为同一机房模块供电的电源路由均未并行或交叉，避免当一路电源发生故障时，另一路电源同时受损，从而提高了供电可靠性。

以机房楼A北部区域为例，一层设置5个高压配电及变压器室，共设置6段10kV母线，每两段母线互为备用。其中4段母线给IT负荷、ECC、照明等负荷供电，2段母线给冷冻、空调、新风机组等负荷供电。在高压配电及变压器室内共设置 1 600kVA 变压器6台，分别给6套冷冻机组供电。冷冻机组采用单元式供电，每一套冷冻机组由一台 1 600 kVA 变压器供电，变压器由两段10kV母线供电，在变压器前切换。设置2 500kVA变压器2台，互为备用，为冷冻水二次泵、精密空调等供电，设UPS两组(每台变压器各带一组，UPS供电采用2N系统)，UPS采用并机运行，为冷冻水二次泵、精密空调等供电。设2 500kVA变压器1台，为照明、安防消防、弱电、新风机组等负荷供电。2～5层均为标准模块区，每层布置相同，每层8个模块，北侧每层东西各设一个变电所，东、西变电所内各设置 2 000kVA 变压器2台(3层东、西变电室内各设置 2台 2 500kVA变压器)。仅在机房楼北侧首层设置为T4风冷冷源系统供电的风冷变电所，内设 2 500kVA 变压器2台。在5层东、西各设置为屋顶风冷新风服务的两个分变电所，每各分变电所设置 1 250kVA 的变压器1台。首层南北区域内各设置 1台 2 500kVA测试、备份变压器，在屋顶南北区域各设1套2 500kW的模拟负载，用于UPS的测试。当测试UPS时，柴油发电机组启动，通过测试变压器向被测试的UPS所带母线供电，保证其所带负载的供电可靠性。

不间断电源：本工程所有IT设备、机房空调设备、冷冻水二次泵、重要弱电系统、应急照明等均采用UPS供电，二次泵及精密空调、IT机房UPS设置在变电所内，紧贴变电所设置电池室。

每个模块机房内设置列头配电柜，两台为一组，为IT设备配电。T4、T3+级别的每个IT机柜的电源由2个变电所的UPS出线柜引来，实现物理隔离构成2N容错系统；T3、T2级别的每个IT机柜的电源由1组UPS的出线柜引来，UPS配置为N+1，并预留空间，便于将来升级到T4。IT设备由二台列头柜交叉供电,每台列头配电柜配备隔离变压器，以确保零地电压≤1.0V。IT模块每个空调机房内设两个配电箱，一主一备，主、备用配电箱电源由首层两台精密空调配电变压器的UPS提供，每台空调机均由两路电源供电，电源分别引自两个配电箱，在每台空调机旁设ATS。每台冷冻机配电由变电所低压母线直接供电。消防设备(水泵、排烟风机等)电源由变电所内不同的低压母线提供，采用双路电源末端切换。

本工程UPS安装容量达到613 00kVA，UPS配置单机满载30min运行时间的蓄电池组,可为数据机房提供30min的应急供电，其电池容量可供一台普通台式电脑连续运转约9年。

ECC监控中心供电：本工程园区内设有ECC监控楼，其内主要为ECC监控大厅、指挥决策室及专家洽商室等，对数据机房进行实时监控。考虑其重要性，在设计时为本楼设置独立变电所，由1#系统供电，10kV含有油机电源，同时变电所内设置集中UPS，为监控大屏及重要弱电设备供电。

本工程机房接地系统采用大楼共用接地系统，接地电阻≤0.5Ω，机房采用30×3mm紫铜带组成M型接地网络(1.2×3m)。M型接地网络安装在机柜下方。机房内预留的接地端子板与接地网络连接。机房设备采用6mm2铜编织带，对角不等长接入M型接地网。机房内静电地板腿上用铜编织带50mm2与接地网格连接。变电所、UPS配电室、电池室内用40×4mm镀锌扁钢沿房间墙面做等电位接地。机房内所有设备非带电金属外壳及金属龙骨踢脚板线缆线槽均可靠接到600网格编织带上，使机房内所有设备的金属外壳形成一个等电位。

本工程机房内平均计算照度为534lx，功率密度为10.6W/m2，满足相关规范及节能要求，灯具沿维护通道均匀布置，并挑选其中部分灯具作为应急照明。

2 电气设计系统

系统名称建设内容技术特点及指标供配电系统变配电所、自备应急电源本工程含三种电源,N:市电;E:自备应急自启动柴油发电机组电源;U:不间断电源。由于航信的业务特点决定机房楼全部负荷为一级负荷,包括所有IT负荷,消防用电,安防系统,通信系统,ECC,为机房负荷服务的其他负荷设备如精密空调、冷水机组、水泵、照明等用电均为一级负荷变配电所机房楼A共29个配变电所,动力楼设2个配变电所,运行中心设2个配变电所机房楼A首层设置照明、二次泵及精密空调、风冷机组、冷冻机组配变电所,IT配变电所设在机房层,五层设置屋顶新风风冷冷水机组变电所自备应急电源32台1 800kW(PRP)本工程采用快速自启动柴油发电机组作为备用电源,设置在动力楼内,终期可容纳64台发电机组。目前共装设32台单台常用功率1 800kW(PRP)的10kV发电机组,发电机组分为两组,每8台一并机,发电机并机母线采用双母线,每台发电机组均接入两段母线,以确保当一路母线故障时不会影响整体供电。园区内设专用电缆隧道,将油机电源引至机房楼A内。柴油发电机带部分T3及全部T4级别的IT负荷,以及为机房负荷服务的其他负荷设备如精密空调、冷水机组、水泵、照明、消防等重要负荷低压配电系统IT机房、动力及照明配电机房楼IT负荷的配电系统和动力、照明设备的配电系统相对独立配电线路布线系统IT机房配电桥架及电缆构成2N系统的2个回路(含10kV电源),做物理隔离。线路分不同路径敷设。IT机房内配电线路在走廊采用金属线槽吊顶内敷设,进入机房后沿墙引下,在架空地板内敷设

续表

图3 电气机房(一)

图4 电气机房(二)

3 电气技术主要创新点

为实现UPS、变压器的可靠运行，数据中心设计有完善的测试、备份系统，机房楼A南、北各设置1台2 500kVA测试、备份变压器，在屋顶分别装设1套2 500kW的模拟负载，用于UPS的测试。当测试UPS时，柴油发电机组启动，通过测试变压器向被测试的UPS所带母线供电，保证其所带负载的供电可靠性。

4 电气节能效果

设计上注重电力和空调等高能耗与高投资设备对于机房技术布局的影响，合理布置机房；模块化变电站就近设在机房模块旁边，使其尽量靠近负荷中心，减少供电距离，减少了低压线路损耗，节省线路造价，采用中压柴油发电机组、高功效UPS、新型节能干式变压器、光源选择高效节能荧光灯等节能型电气设备。采用建筑设备监控系统(BAS)及机房环境监测系统，实现最大限度地节约能源，达到PUE<1.6的设计目标。

5 项目自我评价