摘要：PUE值是国际上通行的数据中心电力使用效率衡量指标，指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比，越接近于1表示绿色化程度越高。当前超大型数据中心平均PUE为1.5，大型数据中心平均PUE为1.69，最优水平约1.2，降低PUE已成为数据中心规划建设的核心课题。柴油发电机房作为备用电源系统的重要组成部分，其布置方式直接影响建筑面积占用、震动传递、辅助动力消耗及供电可靠性。本文提供一种柴油发电机房布置的应用方法，将中压柴油发电机集中设置于独立柴发楼内，一层布置并机柜、控制柜、接地柜及仓库，二、三层布置发电机组，配套自然通风消音百叶、集约供油系统与复合搬运入口，能够有效减少建筑面积、减少柴发震动对数据机房的影响、减少柴油发电机组辅助动力，提高数据中心的安全和可靠性。
一、技术方案
1. 机房布置
（1）柴发楼一层平面设置柴发并机柜、控制柜、接地柜及仓库位置，如图1所示。向数据机房中压电源供电，作为备用电源。
（2）柴发楼内二层和三层平面设置中压柴油发电机，如图2所示；柴发楼内中压柴油发电机设置相应的进出风消音百叶，如图3所示。
（3）柴发楼内中压柴油发电机设置相应的储油间及燃油供应系统，如图4所示。
（4）柴发楼内中压柴油发电机设置相应的搬运入口和柴油发电机的检修和维护人员通道。
通过该设计方案的实施能够有效的减少建筑面积，有效的减少柴发震动对数据机房的影响，有效的减少柴发辅助动力，提高了数据中心的安全和可靠性。
2. 进通风及地面基础
（1）柴油发电机基础底面与垫层之间应填减震材料。
（2）发电机房的围护结构、外门窗应采取隔声措施，并减少门窗数量和面积。
（3）发电机房的进（出）风口，应有吸声措施。
（4）发电机房的内墙面和顶棚抹灰，应有利于吸声。
（5）其地面应平整、耐磨、光滑、易于清洁油污。
（6）发电机房应有较好的通风，当不能开窗时，应采取通风排热措施，进（出）风口的位置应有利于通风排热和减少噪声外泄。
（7）发电机房的外门应向外开启，门洞宽不少于1.5m，门扇高不小于2.1m。
（8）安装大型发电机的机房门的宽高尺寸，门高不低于3.5m，宽不小于3m。
（9）当发电机组安装在主楼地上楼层时，发电机房内应有专用进、出通风管道、排热、排烟、供水及消音、吸音、隔音和防震等设施，以达到有关规范要求，并应考虑发电机组施工搬运的方便；
（10）主楼内安装发电机组，应根据发电机组及其附属设备的重量、底面尺寸、安装排列等方式计算确定楼面活荷载值。
3. 供油系统
柴油燃油系统为柴油发电机供应丙类柴油而设置的。
（1）供油系统包括室外地下柴油储罐、日用油箱、供油泵、回油泵、管道等；室外设置埋地储油罐，供油泵接至供油管路，可满足柴油发电机房所有发电机全部满负荷运行的耗油量。
（2）向日用油箱供油时，当某个日用油箱达到最高液位时，自动关闭油箱供油支管上的电磁阀，当接收的最后一个油箱达到最高液位时，供油泵自动关闭。
（3）柴油发电机除了日常维护使用，应急使用时间和次数较少，对油料的存储、运营管理要求高；由于油罐储油量大，为避免油罐储存油料过期变质报废，需加强油料、运转、更新等运营管理。
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图1 柴发楼一层平面布置图 |
图2 二、三层柴发机房布置图 |
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图3 发电机房散热进排风示意图 |
图4 柴发机房供油系统设计图 |
二、设计优势
1. 绿色节能与PUE优化
国家发展超大型或大型数据中心项目，更加绿色节能，对降低数据中心pue更加有利。超大型或大型数据中心用电量大，应急发电机采用中压柴油发电机。中压柴油发电机电压等级高，台数多，独立设置柴发楼更安全、定期维护更方便、震动对数据机柜影响更低。
2. 柴发楼容量与布置适用性
柴发楼内中压发电机的布置适用于每层12～20台，设置2层，共24～40台。
3. 电缆敷设与震动隔离
柴发楼2、3层设置发电机，控制线和中压电源线通过四周和中间的管架向1层操作层敷设，再由一层电缆沟汇合并机。为了避免柴发楼的震动影响数据机房，两者之间不做连廊，中压电缆通过室外电缆沟ab向数据机房变电站ab两路供电作市电与应急电源切换，每层功能明确，电缆输送距离短，损耗小，更经济节能。
4. 结构可靠性
柴油发电机同层面对面布置，柴发楼短边设置2跨，每跨12.5米，避免结构单跨风险，结构更可靠安全。
5. 自然通风与降低PUE
柴油发电机同层面对面布置，柴发楼短边a～c轴两端设置进风消音百叶，长边1～8轴两端设置出风消音百叶，采用自然通风能够更好的满足柴油发电机大量进出风的要求，避免设置大量的机械风机，减少了用电量，降低了数据中心pue的指标，更加绿色节能。
6. 检修维护便利性
柴油发电机同层面对面布置，操作人员在操作通道上对两侧的柴油发电机检修和维护更方便。
7. 用地经济性
柴发楼内每跨设置2台柴油发电机，合理的避开柱子，并满足柴油发电机的各项间距要求，用地面积小，经济性好。
8. 油箱间集约布置
柴发楼内每2台柴油发电机柴油机端之间设置1个油箱间，本油箱间为左右两边柴油机运行提供柴油，油路短，更加经济节能，更加安全可靠。
9. 搬运入口复合利用
柴发楼内的4处进风消音百叶兼做搬运入口，搬运入口多搬运时更灵活，适合本期和后期搬运，无需另外设置搬运入口用地面积小，经济性好。
上述的施工说明，对于柴发领域的工程队来说实现该设计方案是轻而易举的，方案效果如图5所示。也可以参考本文设计根据现场情况修改与实际冲突之处，在合理的情况下，在其它实施例中实现本方案设计要点。因此，本方案将不会被局限于本文所示的这些条条框框，而是要符合与康明斯公司在本文所述的原理和特点相一致的最宽的范围。
图5 柴油发电机组安装后效果图
三、方案实施要点与运维管理建议
1. 施工安装要点
（1）减震基础施工。柴油发电机基础底面与垫层之间的减震材料应选用耐油、耐老化、承载能力满足机组湿重要求的专用减震垫，安装时应确保减震材料铺设平整、无空鼓，基础与减震层之间不得有硬性连接。
（2）隔声与吸声施工。围护结构、外门窗的隔声措施应结合机房整体降噪设计统一考虑，进（出）风口吸声措施宜采用消音百叶或消音静压箱，内墙面和顶棚抹灰应采用吸声砂浆或吸声涂料，确保机房内外噪声均满足规范要求。
（3）通风排热施工。自然通风系统的进风口与出风口位置应形成有效的空气对流路径，避免气流短路；当自然通风不能满足散热要求时，应设置机械通风作为补充，但应控制机械风机的运行时间与功率，以减少辅助能耗。
（4）供油系统施工。室外埋地储油罐应做好防腐与防浮处理，供油管路应设置可靠的过滤装置与计量仪表，日用油箱的液位控制系统应动作准确可靠，电磁阀与供油泵的联锁逻辑应经调试确认。
2. 运行维护建议
（1）定期巡检通风系统。自然通风消音百叶应定期清理灰尘与杂物，防止堵塞影响通风效果；机械通风设备应定期检查运行状态，确保在自然通风不足时能够可靠投入。
（2）油料品质管理。由于柴油发电机应急使用时间少、油料存储周期长，应定期检测储罐内柴油的品质指标，按先存先用原则安排油料更新，避免油料过期变质导致机组启动失败。
（3）震动与噪声监测。定期监测柴发楼与数据机房之间的震动传递情况，发现震动超标时应检查减震基础与减震材料是否老化失效，及时更换。
（4）电缆与管架检查。定期检查管架、电缆沟内的电缆敷设状态，确认中压电缆绝缘良好、接头无过热，确保市电与应急电源切换可靠。
（5）联动测试。定期进行市电失电与恢复的联动测试，验证柴发楼内机组并机、供电切换、分步加载等逻辑功能正常，确保真实故障时备用电源系统可靠投入。
3. 方案优化方向
（1）进一步降低PUE。在条件允许时，可考虑利用室外自然冷源对机房进行辅助散热，或在柴发楼屋顶设置光伏发电装置，为机房辅助设备提供部分电力，进一步降低数据中心pue值。
（2）智能化运维。可引入远程监控与智能诊断系统，对柴发楼内机组的运行状态、油料储量、通风系统状态进行实时监测与预警，减少人工巡检工作量，提高运维效率。
（3）模块化扩展。柴发楼的设计可预留后期扩容条件，在机组台数增加时能够方便地扩展供油、通风与电缆通道，避免重复建设。
结语
数据中心pue值的持续优化，是落实国家大数据战略与绿色节能发展要求的重要方向。本文提出的柴油发电机房布置方案，通过将中压柴油发电机集中设置于独立柴发楼内，一层布置并机柜、控制柜、接地柜及仓库，二、三层布置发电机组，实现了建筑面积的集约利用、柴发震动与数据机房的有效隔离、自然通风对机械风机的替代以及油路与电缆路径的缩短。方案在结构可靠性、检修维护便利性、用地经济性与搬运入口复合利用等方面均具有明显优势，能够有效降低柴油发电机组辅助动力消耗，进而降低数据中心pue指标，提高数据中心的安全性和可靠性。运维管理中应重点做好通风系统巡检、油料品质管理、震动噪声监测及联动测试，确保方案长期稳定发挥效能。对于柴发领域的工程队而言，实现该设计方案具有充分的可行性，也可根据现场实际情况对方案要点进行合理调整，以符合与康明斯公司所述原理和特点相一致的最宽范围。
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