電子信息系統(tǒng)機房工程設(shè)計與施工淺談

羅芳

摘要：電子信息系統(tǒng)機房工程是一項綜合性工程，只有規(guī)范機房的設(shè)計與施工，指導(dǎo)機房工程的設(shè)計與施工，確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行。本文從機房供配電、機房等電位聯(lián)結(jié)與接地、機房的空氣調(diào)節(jié)三方面對電子信息系統(tǒng)機房工程設(shè)計與施工進行了分析，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電子信息系統(tǒng)；機房工程；設(shè)計與施工

隨著信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，電子信息系統(tǒng)機房工程建設(shè)規(guī)模越來越大，機房工程作為一個獨立的項目進行設(shè)計與施工也逐漸呈上升趨勢。電子信息系統(tǒng)機房工程屬于多學(xué)科技術(shù)，涉及到建筑結(jié)構(gòu)、空氣調(diào)節(jié)、電氣技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)布線、機房監(jiān)控與安全防范等多種專業(yè)，內(nèi)容復(fù)雜，是一項綜合性工程。只有規(guī)范機房的設(shè)計與施工，指導(dǎo)機房工程的設(shè)計與施工，確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行。

一、電子信息系統(tǒng)機房供配電

《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB50174—2008）規(guī)定了A、B、C級機房供配電的要求。A 級機房的供電電源應(yīng)按一級負荷中特別重要的負荷考慮，除應(yīng)由兩個電源供電（一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞）外，還應(yīng)配置柴油發(fā)電機作為備用電源。B級機房的供電電源按一級負荷考慮，當(dāng)不能滿足兩個電源供電時，應(yīng) 配置備用柴油發(fā)電機系統(tǒng)。C級機房的供電電源應(yīng)按二級負荷考慮。根據(jù)機房用電量的大小，市電電源電壓可選用l0kV、380V。當(dāng)變電所和機房在同一個建筑內(nèi)時，低壓配電系統(tǒng)宜采用TN—S系統(tǒng)。當(dāng)變電所和機房不在同一個建筑內(nèi)時，系統(tǒng)宜采用TN—C—S系統(tǒng)。柴油發(fā)電機容量、臺數(shù)及電壓等級的選擇原則：柴油發(fā)電機的容量應(yīng)包括 U PS、機房專用空調(diào)和制 冷設(shè)備的基本容量及應(yīng)急照明、消防、監(jiān)控等設(shè)備的容量。柴油發(fā)電機的容量小 于2500kW，且柴油發(fā)電機房與主機房的距離小于500m 時，優(yōu)先選用低壓柴油發(fā) 電機組。柴油發(fā)電機的容量大于2500kW，且并機運行時，宜采用高壓發(fā)電機組。柴油發(fā)電機組不要求冗余配置時，宜優(yōu)先選用單臺柴油發(fā)電機組。

《電子信息系統(tǒng)機房工程設(shè)計與安裝》（09DX009）中分別提供了三種A級、B 級機房供電系統(tǒng) 圖，以A 級機房為例，第一個方案：兩路10kV電源，備用10kV柴油發(fā)電機組。兩路1OkV電源分別向兩段母線供電，每臺變壓器的負荷率不大于50%，當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可帶起全部負荷。當(dāng)兩路10 kV市電電源均失 電后，柴油發(fā)電機自啟動，發(fā)電機并機成功后。向兩段10 kV母線供電。第二個方案：兩路10kV電源，備用0.4kV柴油發(fā)電機組。考慮到兩段母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)同時發(fā)生故障的可能，所以當(dāng)任一段0.4 kV母線失去市電電源后，柴油發(fā)電機 自啟動，發(fā)電機并機成功后，向兩段0.4 kV母線供電。第三個方案：兩路0.4 kV電源，備用0.4 kV 柴油發(fā)電機組。同時，還介紹了三個B 級機房工程的供 電系統(tǒng)方案，兩個C級機房工程的供電系統(tǒng)方案。設(shè)計人員可根據(jù)機房工程的級別及現(xiàn)場情況，選用上述供電系統(tǒng)。值得一提的是機房工程 UPS電源除具有常 見的不間斷供電功能外，其主要功能是保證電源的質(zhì)量，達到穩(wěn)頻穩(wěn)壓。所以無論是A 級機房還是C級機房，IT 設(shè)備的供電都是由UPS完成的。

二、電子信息系統(tǒng)機房等電位聯(lián)結(jié)與接地

《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB50174—2008）規(guī)定了保護性接地（防雷接地、防電擊接地、防靜電接地、屏蔽接地等）和功能性接地（交流工作接地、直流工作接地、信號接地等）宜共用一組接地裝置，其接地電阻應(yīng)按其中最小值確定。機房內(nèi)所有設(shè)備的可導(dǎo)電金屬外殼、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)等均應(yīng)作等電位聯(lián)結(jié)并接地。機房工程常用的三種等電位聯(lián)結(jié)方式包括：

（1）S型（星形結(jié)構(gòu)、單點接地），適用于易受干擾的頻率0～30kHz（也可高至300kHz）的電子信息設(shè)備的信號接地。對于C級建筑面積小于100 m的機房，IT（電子信息）設(shè)備可采用S 型等電位聯(lián)結(jié)方式。這種方式能同時實現(xiàn)保護接地和信號接地，是最為簡單易行的。（2）M型（網(wǎng)形結(jié)構(gòu)、多點接地），適用于易受干擾的頻率大于300kH z（也可低至30kH z）的電子信息設(shè)備的信號接地。IT設(shè)備除連接PE線作為保護接地外，還采用兩條（或多條）不同長度的導(dǎo)線盡量短、直地與設(shè)備下方的等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格連接，網(wǎng)格的作用是為電子設(shè)備抑制高頻干擾提供一個低阻抗的參考平面，從而降低干擾水平。大多數(shù)IT設(shè)備應(yīng)采用此方案實現(xiàn)保護接地和信號接地。（3）SM混合型等電位聯(lián)結(jié)方式。是單點接地和多點接地的組合，可以同時滿足高頻和低頻信號接地的要求。由于在高頻條件下導(dǎo)體存在電容耦合，互相靠近的導(dǎo)體間存在電感耦合，高頻干擾信號將通過這些耦合進行傳導(dǎo)，為了消除這種干擾，產(chǎn)生了混合型

等電位聯(lián)結(jié)的接地方式。采用這種方式時，在有需要的樓層內(nèi)需裝設(shè)水平等電位 網(wǎng)格，這些網(wǎng)格又和所在場所的電氣裝置外露導(dǎo)電部分、建筑物金屬結(jié)構(gòu)、管道等就近相連接。各樓層問也通過金屬結(jié)構(gòu)、管道等互相作垂直的連接。

等中位聯(lián)結(jié)帶、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結(jié)構(gòu)均與局部等電位聯(lián)結(jié)箱連接后。再接至大樓總等電位聯(lián)結(jié)箱（或帶）。機柜采用兩根不同長度的6 mm軟銅線與等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)格（或等電位聯(lián)結(jié)帶）連接，從UPS配電柜至列頭柜的 PE線截面應(yīng)符合《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》PE線最小截面的要求，從列頭柜至機柜的N、PE線，因單相負荷較多其截面應(yīng)與相線相同。降低“零地”電壓 的方法除了使UPS設(shè)備盡可能地靠近IT機房，縮短供電距離；單相負荷應(yīng)均勻地分配在三相上，中性線截面不小于相線截面外，加裝隔離變壓器也是一個很好 的方法（成本相對高些）。圖1中的列頭柜是帶隔離變壓器的，當(dāng)列頭柜不帶隔離變壓器時，列頭柜的N線需UPS配電柜N線連接，N線截面應(yīng)與相線相同，同時列頭柜里的N線與PE線斷開。

圖1 機房接地示意圖（列頭柜帶隔離變壓器）

三、電子信息系統(tǒng)機房的空氣調(diào)節(jié)

隨IT技術(shù)的發(fā)展，IT設(shè)備的發(fā)熱量越來越大，IT設(shè)備耗電量中的97%都轉(zhuǎn)化為熱量，因此在現(xiàn)代機房中，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計已非常重要?？照{(diào)的冷負荷主要是服務(wù)器等IT設(shè)備的散熱，因此機房的空調(diào)設(shè)計主要考慮夏季冷負荷。對于前進風(fēng)/后出風(fēng)方式冷卻的IT設(shè)備，要求設(shè)備的前面為冷區(qū)，后面為熱區(qū)，這樣有利于設(shè)備散熱和節(jié)能。當(dāng)機柜或機架成行布置時，要求機柜或機架采用面對面、背對背的方式。機柜或機架面對面布置形成冷風(fēng)通道，背對背布置形成熱風(fēng)通道。如果采用其它的布置方式，有可能造成氣流短路，不利于設(shè)備散熱。對機柜或機架高度大于1.8m、設(shè)備熱密度大（單臺機柜發(fā)熱量大于3kW）、設(shè)備發(fā)熱量大或熱負荷大（單位面積的設(shè)備發(fā)熱量大于300 W/in）的主機房，從有利于設(shè)備的散熱的角度考慮，宜采用活動地板下送風(fēng)、上回風(fēng)的方式。圖2為冷熱通道氣流組織示意圖，從圖中可以看出，機房專用空調(diào)機送出的冷空氣，從地板送風(fēng)口送出，從機柜正面進入，對機柜內(nèi)各部件進行冷卻后，熱空氣從機柜背面吹出回到機房專用空調(diào)機。當(dāng)設(shè)備的發(fā)熱量隨著容量的增加而加大時，為了保證電子信息系統(tǒng)的正常運行，對IT設(shè)備的降溫也出現(xiàn)多種方式，各種方式之間相互補充。

圖2 冷熱通道氣流組織立面示意圖

參考文獻：

[1]電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范.GB50174—2008

[2]電子信息系統(tǒng)機房施工及驗收規(guī)范.GB50462—2008

[3]楊興.分析電子信息系統(tǒng)機房工程設(shè)計與施工[J].信息通信，2013（05）