张丽娟

(中国建筑标准设计研究院有限公司，北京 100048)

图1 数据中心大楼外立面

获奖介绍

获奖等级：二等奖

获奖单位：中国建筑标准设计研究院有限公司

获奖人员：张丽娟、刘莉馨、高丽华

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，合理设置备用变压器、柴油机等，节省了造价；采用了多项节能措施，为中国内地仅有的5家获得Uptime T4设计认证的数据中心。其各项主要指标达到建筑电气设计行业的国内领先水平。

项目指标

项目地点：上海市嘉定区

占地面积：30 000m2

总建筑面积：28 600m2

建筑高度：23.2m

建筑功能：数据中心

建设单位：光环新网(上海)信息服务有限公司

BIM技术的高效应用对建筑工程项目信息管理具有重大影响。新时期，建筑工程人员只有明确BIM技术在项目信息管理中应用的必要性，并在把握其具体应用特征的基础上，做好其在文档信息管理、成本信息管理和进度信息管理等方面的具体应用，才能保证BIM技术应用水平的提升，进而推动建筑工程项目信息管理的进一步发展。

竣工时间：2017年3月15日

图2 室内模块机房实景图

1 项目总体介绍

项目为多层建筑，总建筑面积28 600m2，地上2层，局部6层，建筑层高23.2m。结构型式为框架结构。

本项目共设计16个机房模块，可提供4 500台42U标准服务器机柜。 机房按照T4标准设计，电气供配电系统、空调系统、综合布线系统均按照T4级别要求的冗错架构配置，为电子信息设备提供最安全、可靠的保障。

本项目在园区自建了一座110/10kV变电站，同时还设立了能源站。为了给用户设备提供稳定可靠的电力供应，本工程采用了四种电源进行设计，分别为：110/10/0.4kV市电、10kV高压柴油发电机组后备电源、UPS不间断电源以及冷热电三联供系统。本项目电气总用电量约21 600kW。变压器按照2N系统配置，共安装2 500kVA干式变压器24台，其中4台为备用变压器；UPS按照2(N+1)容错系统配置，共安装600kVA的UPS 112台，另外还配置了12台400kVA的UPS，为精密空调、冷冻水泵、空调控制系统等提供不间断电源；配置了20台主用功率为 2 000kW 的10kV高压柴油发电机组作为后备电源，分为2组，每组10台，组成2N后备电源系统，设立8套储油罐，满足发电机组运行72h用油。

本项目空调冷负荷约15 000kW,采用双冷冻站配置，2个冷源互为备用，并在室外设置了蓄冷罐，确保空调系统安全。每个冷冻站配置4台1 300RT的高压离心式冷水机组，4台冷却塔和4台板式换热器与之对应。空调水系统均采用一次泵变流量系统；冷冻水主干管布置成环路，冷冻水支管道按照A/B双路设计，互为备用。

2 电气设计系统

系统名称建设内容技术特点及指标110/10kV供电系统园区建设1栋110 kV变电站,内含110 kV GIS室、主变室、10kV开关室等双路110 kV进线,安装4台110/10kV变压器,每台容量为25 000 kVA,其中2台为预留,共有10个10kV出线回路,并由2路三联供机组电源引入10kV配电系统数据中心的10kV 高压配电室建设在110 kV变电站内,分为1#高压配电室和2#高压配电室10kV配电系统采用单母线分段(I段和II段)运行方式,母线段之间设联络开关,平时两路电源分列运行,当一路电源故障时,通过联络开关由另一路电源负担系统全部负荷;本项目由站内10kV开关室I段母线为数据中心1#高压配电室提供5路电源,同时由站内10kV开关室II段母线为数据中心2#高压配电室提供5路电源每段母线供电容量为 25 000 kVA10/0.4kV配电系统数据中心楼内建设10/0.4kV变电所共4个,其中2个为IT机房供电,另外2个为空调、照明、风机等辅助设备供电本项目共设置10组10/0.4kV配电系统,每组含2台变压器。每个系统低压母线采用单母线分段接线方式,两段母线间设低压母联开关。正常运行时2台变压器同时工作、互为备用,当1台变压器故障或检修时,断开低压进线开关,闭合母联开关,另1台变压器带全部一、二级负载。2个进线开关和母联开关之间设电气联锁,任何时候只能有2台开关处于合闸状态每台变压器容量为 2 500kVA,20台总计容量为50 000kVA柴油发电机后备电源系统在能源站建设2个柴油发电机房,每个机房安装10台10kV柴油发电机组,共安装20台油机并机柜安装在110kV变电站的10kV开关室内两组10kV高压柴油发电机作为数据中心的后备电源。每组由10台机组组成,2N系统配置,确保数据机房的安全运行。每台油机持续功率为 2 000kW, 每组总容量为20 000kW1组油机并机后输出的10kV电源并入1#10kV配电系统,另1组油机并机后输出的10kV电源并入2#10kV配电系统。油机电源与市电互为备用,平时市电供电,只有当两路市电均停电时,断开本段市电断路器和联络断路器,经过延时发电机自启动,完成并机后,向10kV母线段供电。市电恢复后,手动恢复到正常供电状态。市电、母联、油机开关之间设电气联锁,只有当市电和母联开关均断开后才能合上油机开关同时,油机输出4个回路给4台备用变压器供电,当高、低压侧检修时作为停电变压器的备用电源。备用变压器单台容量为2 500 kVAUPS系统为保证IT负荷连续供电,在数据中心楼内建设4个UPS配电室。一层2个,分别是UPS-A室和UPS-B室,为一层模块机房提供A、B电源。二层同样设置两个,为二层模块机房提供A、B电源。同时,配套建设4个蓄电池室为保证空调及其控制系统连续供电,在大楼内建设2个辅助UPS室,配套建设2个蓄电池室本项目工艺用UPS按2(N+1)容错配置。两套UPS系统独立输出,除了每套UPS采用N+1相互冗余,互为备份外,每套系统配置外置集中手动维修旁路回路,更加优化系统输出可靠性及可维护性。当任何一套UPS设备发生故障维修时,均不影响系统正常运行每台IT变压器配置2组UPS,其中一组由4台600kVA UPS组成3+1冗余系统;另一组由3台600kVA UPS组成2+1冗余系统。因此 UPS供电系统模式为双总线2(N+1)系统,IT负荷共需配置600kVA的UPS 112台为4个UPS室配套4个蓄电池室。每台UPS设一组蓄电池,能满足单台UPS满载运行时≥15min的后备时间,电池后备时间按满负荷15min配置大楼内还设置两个辅助UPS室,以保证精密空调负荷连续供电。每个辅助UPS配电室内安装2组UPS,每组由3台400kVA的UPS并机运行,与市电组成2N系统。空调等辅助设备正常运行时由UPS供电,UPS电源故障时,通过ATS切换至市电供电,保证机房和重要房间内设备的正常运转冷热电三联供系统园区建设1栋能源站,由发电设备、制冷系统和供热系统三部分组成,包含设备有内燃机、烟气热水制冷机、板换、以及辅助设备等本项目能源站以天然气为燃料进入内燃机燃烧发电后,高温排气进入余热吸收式制冷机,夏季供冷、冬季供热。内燃机发出的电送至110kV变电站的10kV系统,制出的冷送入空调系统。在白天高峰用电时运行能源站可以为企业节省运维费用系统是一种建立在能量的梯级利用概念基础上,以天然气为一次能源,产生热、电、冷的联产联供系统,可以大大提高能源利用效率,使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80～90%,且没有输电损耗

图3 10 kV开关室实景图

图4 柴油发电机房实景图

3 电气技术主要创新点

众所周知，数据中心建筑用电量是普通民用建筑的10～20多倍，本项目计算电量已经达到 21 600kW， 再加上多种电源供电，并交织着容错系统的配置，供配电系统比较复杂，技术特点显著。正因为复杂的系统特点，造就了系统的先进性和创新性。

(1)UPS的输出采用封闭母线出线，每个机房送两条母线，列头柜电源采用插接箱从母线接取，不仅解决了大容量电缆敷设难的问题，而且，在机房客户种类多时，可以根据客户需要很容易地将系统从2N冗余改为N+1冗余或者N冗余，而不需要改变配电系统和配电设备，使系统变得很灵活。

(2)4台备用变压器通过合理采用ATS，可以完美地实现20台变压器运行，不论哪台变压器维修、母线维护，都可以由备用变压器来替代，而达到不停电运行。

(3)采用10kV高压冷机设备，减少了配电级数和设备投资，节约了成本。

(4)对于T4级别的数据中心，可靠性和安全性要求极高，为了减少供电故障，将水、电路径分开敷设，所有电气主干线敷设在二层，与敷设在一层的水管严格进行物理隔离。

本工程最重要的技术指标：T4级别设计，项目团队在设计过程中充分学习和理解TIA-942标准，并与评审机构沟通、请教，多次修改设计图纸，完善系统设计，经过为期数月的严格评审，于2017年9月获得了Uptime InstituteT4标准设计认证，成为中国内地仅有的5家获得Uptime T4设计认证的数据中心之一也是上海地区唯一的一家！

4 电气节能效果

本项目采用多种节能技术和措施，效果如下。

(1)本项目设置了冷、热、电三联供能源站，为国家节约能源，为企业带来了收益，还减少了环境污染。燃气冷热电三联供最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能被用来发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。冷热电三联供由于建设在用户附近，不但可以获得40%左右的发电效率，还能将中温废热回收利用供冷、供热，其综合能源利用率可达80%以上。另外，与传统长距离输电相比，它还能减少6%～7%的线损。

(2)冷通道封闭内采用了LED局部照明，在人员工作时开启，不用大范围地开启机房内照明灯，达到节能目的。

(3)采用智能照明控制系统，可以根据应用场景自动控制光源启停。

(4)办公区灯具采用平行于外窗的布置方式，合理地利用自然光使之与室内人工照明有机结合。

(5)通过动环监控系统，控制配电室、机房的环境温度，提高供配电设备的供电能力。

(6)光源选用高光效T8三基色荧光灯和LED灯，配电子镇流器。

(7)控制照明功率密度值，使其小于GB 50034-2013《建筑照明设计标准》中规定的现行值。

(8)电气设备采用成熟、高效率、低能耗的节能型产品。

(9)变配电室深入负荷中心，缩短供电半径，节约铜材。

5 项目自我评价