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机房系统设计共51页
机房（jīfánɡ）系统（xìtǒng）设计（shèjì）
第一节系统需求分析
1.1工程范围
本项目机房位于信息中心办公楼一层，层高约3.9米，主机房面积约35平方米，UPS配电房约8平方米，共计约43平方米。
隔壁设管理办公房面积约35平方米。
本机房主要放置各应用系统的服务器设备、网络设备、UPS后备电源系统等，是整个平台的控制中心和信息中心。
1.2机房设计宗旨
1、集成系统的节能化考虑，新技术的应用，以节约日后的运行成本；
2、合理的数据路由结构设计，以防止可能造成系统互联的阻塞；
3、机构紧密的供配电设计，以减少网络设备的电磁干扰；
4、地板下的等电位设计，以防止雷击及高压静电对系统的破坏；
5、在充分考虑计算系统、网络、空调、UPS等设备的安全性、先进性的前提下，达到高雅、大方、现代的风格；
6、安全、便捷的机房集中智能管理系统；
7、舒适、洁净、富氧的机房工作环境。
1.3系统建设重点、难点
本机房的设计重点和难点是：
如何创造一个既满足计算机系统的安全可靠、正常运行，延长设备使用寿命，又提供一个符合国家各项有关标准的优秀的技术场地；还要给机房工作人员提供了一个舒适、典雅的工作环境。
根据（gēnjù）我们上述机房的设计宗旨，可以有效地解决了这个问题。
另外，主机房区的大小既考虑（kǎolǜ）了网络设备扩展外，又考虑了维修管理方便，在满足机房设备的要求外，注意了突出以人为本的安全因素和工作环境。
考虑到防火规范（guīfàn），且根据精密空调送回风环流通的技术要求，规避空间小功能间多的不利条件，在尽可能满足要求的功能间数量的基础上，尽量从直观上减轻多隔断多门的隔笼感觉。
同时功能间的划分和布置既满足了机房工艺流程的需要，又满足了消防规范，而且考虑了用户（精密空调、消防灭火等系统）投资成本的合理性。
1.4设计依据
1.GB/T2887-2000《计算站场地技术要求》
2.GB9361-88《计算站场地安全要求》
3.GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》
4.GB6650-86《计算机机房活动地板技术条件》
5.ST/T30003-93《电子计算机机房工程施工及验收规范》
6.GBJ45《高层民用建筑设计防火规范》
7.GB5004-95《建筑设计防火规范》
8.GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》
9.GB1838-93《室内装饰工程质量规定》
10.GB50243-97《通风与空调工程施工及验收规范》
11.GB50054-95《低压配电设计规范》
12.GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
13.GA173-1998《计算机数据系统防雷保安器》
14.GB3482-3483-83《电子设备雷击试验》
15.GB11032-89《交流无间隙避雷器》
16.邮电部《通讯产品入网检定认证细则》
17.IEC1024-1：
1990《建筑（jiànzhù）防雷》
18.IEC1312-1：
1995《雷电电磁脉冲的防护（fánghù）通则》
19.ITU.TS.K20：
1990《电信交换（jiāohuàn）设备耐过电压和过电流能力》
20.ITU.TS.K21：
1998《用户终端耐过电压和过电流能力》
21.GB50150-91《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
22.GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
23.JGJ73-91《建筑装饰工程施工及验收规范》
24.GB50265-97《气体灭火系统施工及验收规范》
25.GBJ116-98《火灾自动报警系统设计规范》
1.5系统设计说明
整体平面布局规划
本方案着重对机房规划进行阐述。
平面分区：
依据要求，且根据防火规范、精密空调要求，并考虑用户投资成本的综合因素；秉承符合规范、高标准设计、超前意识、性价比高的原则，机房功能区划分为：
机房设备区、机房管理区、UPS电源区及储物区，其中机房管理区在隔壁房间。
由于机房安装独立的消防报警及气体消防系统，并采取统一控制方式。
因此机房设备区、UPS电源区及储物区共用精密空调系统，地板下和吊顶上均相通，因此只能分1个防火分区。
机房管理区安装普通空调。
第二节机房（jīfánɡ）装修
2.1吊顶工程（gōngchéng）
网络计算机房吊顶采用（cǎiyòng）铝合金微孔吊顶板系列产品，板面规格为600*600mm，吊顶板是由0.8毫米厚珐琅烘漆，顶板四周均有向上摺边以增强牢
度。
符合《计算机机房设计规范》和标书要求。
为保证吊顶上部防火、洁净无尘，需在结构真顶下面、微孔吊顶上方及墙侧面涂刷防火涂料2-3遍。
吊顶吊杆均用胀栓固定于结构真顶上，吊杆表面均刷涂防锈漆。
消控控制依照要求同样采用铝合金微孔吊顶板系列产品，板面规格为600*600mm，厚度0.8毫米。
2.2隔断工程
考虑到各功能区的分隔以及防火要求：
机房（jīfánɡ）根据功能分区设置防火玻璃隔断，增加主机房的通透感；防火玻璃隔断采用12mm单片甲级防火玻璃制作，上下（shàngxià）钢结构作支撑，砂纹不锈钢作地包材料。
2.3墙面（qiánɡmiàn）工程
墙面按照国家机房建设要求规范进行设计。
建议采用机房专用彩钢板（又名：
单面石膏彩钢板或金属面夹芯彩钢板）是一种现代化新型建材主要用于机房建设，是客户的最佳选择，他具有防火、防潮、防静电、防霉、隔音、可拆卸、环保节能等强大的实用功能）装饰。
使用彩钢板的优点：
1.挠性建材，永不脱落。
2.表面平滑美观，可媲美大理石。
3.为预制化，标准化之精密建材。
4.隔音率可达45dB，安静无声。
5.为一良好之表面材，不须另行装修。
6.表面光滑，不集尘，保养容易。
7.表面烤漆钢板，防潮、防霉、耐酸碱、防静电。
8.施工迅速，缩短工期，现场干净，二次再用率90%。
9.钢板加防火板胶合成型，耐撞击，永不冷缩，热胀，变形。
10.整扇墙板，任何一片都可拆卸再复原，对维修水电、空调管路等非常便捷。
建议用户协调相关专业完成上述机房区内墙面水泥砂浆找平工程，为机房专业施工奠定基础。
2.4地面工程
在各类计算机机房的组建中，活动地板是个很重要的结构件之一，可使机房地板下组建成一个地下空间。
在活动地板上可安装各类计算机等设备，而在地板下的空间则可用来敷设联结各设备的电源、网络互联管线、集成监控信号线管等设施。
同时可作为精密空调的送风静压风库。
通过地板上设置的送风口，利用静压复得法，把冷却空气送至计算机设备，保障计算机的安全运行。
网络计算机房采用复合（fùhé）抗静电地板，地板敷设高度为0.35m。
为保证机房内洁净度，地板下需做防尘处理，刷防尘漆两遍。
符合《计算机机房设计规范》和标书（biāoshū）要求。
机房（jīfánɡ）全部采用抗静电活动地板，地板敷设高度为0.3m。
地板下需做两遍防尘处理。
符合《计算机机房设计规范》和标书要求。
建议用户协调相关专业完成上述机房区内地面找平工程，为机房专业施工奠定基础，以确保工期。
由于（yóuyú）建设区域地板与缓冲区有300mm高差，抗静电地板铺设区域主入口制成一级台阶。
活动地板须做等电位联接（liánjiē），并作良好接地。
抗静电地板铺设区域采用木工板为底层，不锈钢板贴面，高100mm的地脚线。
2.5机房防水（fánɡshuǐ）、防鼠问题
同火一样，水患、鼠患同样会给机房造成灾难性后果。
本方案考虑以下几点：
（1）拆除与机房设施无关的各种水源管路。
（2）机房专用空调的上下水管取自侧下层卫生间，避免其直接穿越机房，上、下水管中间无接头的复合铝塑盘管。
下水口加蔽网防鼠，楼板开孔处密封完好。
（3）边界墙体由用户协调相关专业建设，该墙体必须同时起到保温、防燥声、防水、防火、防鼠的综合作用。
第三节配电和照明系统
对于一个计算机机房来说，电力保障是基础设施建设中的重中之重，计算机机房具有设备密集、耗电量极大、发热量大、可靠性要求极高、安全性要求极高等特点，计算机机房一旦运转起来，就不能有哪怕是0.1秒钟的停电时间，并且要求具有极高品质的电源质量，因此机房的建设必须要建立一个可靠性强的供配电系统，在这个系统中不仅要解决大量机柜以及计算机设备的用电问题，还要解决保障计算机设备正常运行的其它附属设备的供配电问题。
如：
恒温恒湿专用空调，照明系统用电，安全消防系统用电等，以保证机房内所有设备能够安全稳定地运行。
本工程建议为双路市电互投切换后分两路提供给机房。
3.1本机房配电设计（shèjì）主要考虑
机房进线电源（diànyuán）采用三相五线制；
机房内用电设备供电电源（diànyuán）均为三相五线制及单相三线制；
机房用电设备、配电线路敷设过流过载两段保护，同时配电系统各级之间有选择性地配合，配电以放射式向用电设备供电；
机房配电系统所用线缆均为阻燃聚氯乙烯绝缘导线及阻燃交联电力电缆，敷设镀锌铁线槽SR及镀锌钢管SC及金属软管CP；
机房配电设备与消防系统联动。
3.2供电要求
（一）市电引入部分
机房投入服务后如无一个长期稳定的供电系统来保证设备和有关外围设备正常运行，势必造成严重的经济后果。
因此供电系统为双电源供电或单路供电加发电机组是至关重要的。
1.独立的电源三相380V专门向设备供电；
2.必须在电源进线端安装避雷器，它可以防止闪电和电网开关切换的影响；
3.计算机系统安装后，要考滤三相平衡问题；
4.重视电源频率、电压波动和市电负荷能力。
机房供电系统质量高低，直接关系到机器的运行，要进行电源供电系统设计时，应注意以下几点：
1.防止电网突然掉电和加电；
2.电源的稳定度偏差不得超过额定值的±5%；
3.供电压要杂波少、干扰小、防止外部电磁干扰窜入系统；
4.供电系统不要与大容量感性负载并联以免产生高压涌流；
5.防止电网（diànwǎng）的频率漂移；
6.维持（wéichí）低阻抗的地线系统。
计算机系统对供电质量要求较高，通常要求电源的技术指标满足电压±1，率±5%，谐波失真<5%。
为了保证计算机稳定工作，一般对计算机采用USP供电。
如果（rúguǒ）电网的波动较大，最好在外电与UPS之间安装一台隔离普通变压器或补偿式稳压器。
机房供电系统都采用三相五线制（三相线、地线、零线）进行供电，在设计电源分配时，应充分考虑负荷情况，计算功率平衡，将负荷均匀分配在电源的三相上。
空调、照明、计算机不丢失设备分别用不同电缆，从低压配电屏上分别联入各自的配电柜，以减少干扰。
（二）、UPS供电系统
UPS不间断电源作为机房的重要供电设备，UPS把交流电变为直流电的整流/充电装置和一套把直流电变为交流电的逆变器。
蓄电池在市电正常时贮存收能，维持在一个正常充电电平上，当市电发生故障时由蓄电池对逆变器供电，所以它可以大大提高供电的可靠性的供电质量。
整个机房系统设备供电均由UPS供给，其它可将外电经主配电柜分配后直接供给，主配电柜是供电系统的前端，要求控制灵活，使用方便，选用质量可靠零配件。
为了便于控制，应在UPS输入端设一个分配电柜，分配电柜零件的位置要合理安排，防止电磁干扰，分配电柜最好引进三相电源及发电系统，安装电源电流、电压表和批示灯。
为了实现市电、发电及相电转换、防止短路超载，应安装快熔保险器、倒相闸刀、换相器及自动空气开关，设置可靠的控制系统及各种输入输出插座。
由UPS提供的电源在进入机房后，最好通过配电柜上的开关进行控制，这样既可均衡负载，又可以灵活控制进入机房的全部供电开关。
安装电源线应分别做上标记，其截面积应足以通过最大工作电流，并有一定余量。
3.3机房计算机设备动力配电（pèidiàn）系统
计算机设备供配电系统提供电源的质量好坏直接影响（yǐngxiǎng）着计算机系统的稳定性和可靠性。
在GB50174-93《电子计算机机房设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率均有具体的分级要求。
项目\级别
A级
B级
C级
电压波动范围
±5%
±7%
—15%～+10%
频率波动范围
≤±0.2Hz
±0.5Hz
±1Hz
波形失真率
3～5%
5～8%
8～10%
在设计中，对计算机主机设备供电选用（xuǎnyòng）A级标准。
机房计算机设备包括计算机主机、服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求很高。
设计中计算机设备按一级负荷考虑，采用市电供电加备用供电双路电源手动切换运行方式，以保障电源可靠性的要求；本系统中同时考虑采用UPS不间断电源，最大限度满足机房计算机设备对供电电源质量的要求。
电源进线采用电缆或封闭母线，双路切换柜、UPS输入输出配电柜并排安装于机房配电室。
配电系统采用集中及分散控制，输出配电分柜安装于负荷集中区域（电脑机房及控制室），以便于就地控制、管理设备计算机用电。
3.4机房辅助设备动力配电系统
机房辅助动力设备包括计算机专用精密空调系统、计算机机房照明配电系统、计算机机房新风系统及市电辅助系统（市电插座等）。
由于机房辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备，通讯设备以及机房其他用电设备和工作人员正常工作和人身安全，所以要求配电系统安全可靠，因此该配电系统按照一级负荷考虑进行设计。
电源进线采用电缆或封闭母线（mǔxiàn）（电源取自建筑物本体低压配电室母线）进线配电柜与出线配电柜并排安装于机房UPS配电室，采取集中控制，便于管理机房空调设备。
各电脑机房及其它房间专用空调电源直接引自开关柜，舒适空调及新风、市电插座引自多用途配电箱，体现出集中控制与就地操作相结合的设计原则。
3.5机房照明配电（pèidiàn）系统
（一）、正常（zhèngcháng）照明配电系统
照明配电系统由照明配电箱供电。
灯具正常照明电源由市电供给，由照明配电箱中的断路器、房间区域安装于墙面上的翘板开关控制。
根据实际使用情况及GB50174-93《电子计算机机房设计规范》，在离地面0.8米处，机房照度大于400LX。
（二）、应急照明系统
在市电停电后，为保证工作人员做存盘等紧急处理，计算机房及消防走火通道必须具备应急照明系统，包括应急照明灯和消防疏散指示灯。
机房内应急照明的照度不低于30LX。
应急出口标志灯照度大于5LX。
应急照明灯具电源由UPS供电。
（三）、灯具选择
机房灯具建议选用不锈钢三管格珊灯组并带电容补偿；三管嵌入式荧光灯（3*40W），尺寸为1200*600，与方形吊顶板相配，达到整齐、美观的效果。
灯具光管要与灯盘相配可产生柔和的效果，不会产生眩光。
3.6机房配电安装
服务器机柜插座安装在架空活动地板下，配线由UPS输出配电柜经镀锌金属线槽（管）引到机房各处。
每台服务器机柜都由独立的两路线路供电。
低压配电线全部采用符合国家标准的正规厂家生产的阻燃塑料铜芯电缆电线。
照明及辅助（fǔzhù）插座采用电线管穿塑铜线（tónɡxiàn），计算机插座（chāzuò）采用塑铜线，通过镀锌金属线槽（管）敷设到端口。
计算机负载配电线路按国标并留有余量。
3.7接地系统
机房设有四种接地形式，即：
计算机专用直流逻辑地、配电系统交流工作地、安全保护地、防雷保护地。
本次设计考虑直流逻辑地、交流工作地、安全保护地、防雷接地均利用大楼联合接地体（接地电阻小于1欧姆，暂按满足机房要求考虑）。
用接地母线与大楼联合接地体相连。
机房地板支架、机柜外壳等不带电的金属部分均应与此接地网相连。
直流工作地在机房内的布局是：
用25×4mm2的铜导线在机房内成方格状布设，然后将接地铜排引至接地体。
根据GB50057-94标准，对交流工作接地、安全工作接地、直流工作接地、防雷接地等进行共地处理，接地系统的接地电阻阻值小于1Ω。
为防止感应雷、侧击（cèjī）雷沿电源线进入机房损坏机房内的重要设备，本机房在电源配电柜上（guìshang）口加设二级防雷装置（zhuāngzhì），安装浪涌防雷器。
第四节UPS后备电源系统
4.1UPS概述
UPS（UninterruptiblePowerSystem），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时,UPS立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。
市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。
输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定（wěndìng）。
波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。
4.2UPS要注意（zhùyì）的事项
1.UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热。
并保持（bǎochí）环境的清洁。
2.UPS输出插座有明确标识，勿插入无相关负载。
3.切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调，以免造成损坏。
4.若用户在市电停电期间使用发电机供电，应保证发电机功率大于两倍。
5.开启UPS负载时，一般遵循先大后小的原则。
6.UPS输出负载控制在80%左右为最佳，可靠性最好。
4.3方案设计
根据机房设备总数，按照UPS功率容量的计算公式：
总功耗（KW）/0.7，本次项目配置一套30KVA的UPS，负责机房所有设备的供电，以满足机房设备的供电。
本次机房内的网络及安全设备、云计算设备、存储设备、照明、消防系统等均通过UPS供电。
机房电源解决方案拓扑图
4.4设备（shèbèi）配置参数
设备（shèbèi）型号：
FR-UK3130（30KVA）配置要求（yāoqiú）（后备2小时）
⑴．方案配置
项目
型号
功率容量
数量
后备供电
时间
UPS主机
FR-UK3130
30KVA
1
2小时
电池
12V-100AH
100Ah/12V
29节/组*2组=58节
电池柜
A32
内可放置32节100AH/12V电池
2个
⑵．物理参数及承重
项目
尺寸（mm）
重量
（Kg）
数量
总重量
（Kg）
总面积（m2）
宽
深
高
UPS主机（FR-UK3130）
400
800
1180
225
1
225
0.32
电池
408
174
235
37
58
2146
电池柜
1000
800
1600
103
2
206
0.8*2=1.6
注：
系统总重量达2577Kg，占地面积及重量见上表，通常建议安装在底楼。
如果不是安装在底楼，则需考虑楼层承重问题，如果不满足楼层承重要求需布置槽钢。
主机与电池的安装均要考虑搬运通道的问题。
⑶．系统配电参数
机型
分类
设备名称
规格
数量
FR-UK3130
UPS输入配电
输入220/380v3Φ
火线线径（mm2）
50mm2
3套
零线线径（mm2）
50mm2
1套
地线线径（mm2）
25mm2
1套
空气开关容量（A）
200/3P
1只
UPS输出配电
输出220V
火线线径（mm2）
35mm2
1套
零线线径（mm2）
35mm2
1套
地线线径（mm2）
16mm2
1套
空气开关容量（A）
80A/3P（三级短接使用）
1只
FR-UK3130技术参数
型号
指标
FR-UK3130
输入特性
电压范围（Vac）
380±25%
频率范围（Hz）
50±5%
相数
3φ4W+PE
电池电压（Vdc）
348
输出特性
容量（KVA）
30
40
电压（Vac）
220±1％，隔离变压器输出
频率（Hz）
市电正常，自动同步跟踪；市电失败，本机50±0.5%
并联方式（并机型）
并机可选；无主从自适应并联均流，可多台扩容并联或N+1并联冗余
波形失真
线性负载下THD≤3%
静态旁路转换时间（ms）
0
电池效率
≥92％
过载能力
125％全载时持续1分钟
输出方式
接线排
其
它
特
性
手动维护旁路
提供无转换时间的维修旁路开关
冷启动功能
具备直流启动功能
备用时间
电池供电时间可任意配置
充电特性
采用智能化电池管理系统，独有的多模式充电提高电池的可靠性和使用寿命
电池管理
自动均/浮充转换，具备电池自测试功能
电池监测功能（选件）
MMBM-2电池监控管理系统，实时监测单节电池工作状态
LCD显示
输入电压、输出电压、电池电压、负载大小、历史记录的查询等
LED显示
整机的工作状态
报警功能
市电异常、电池欠压、过载、UPS故障
通信功能
提供干接点通信和RS232/RS485，实现UPS的智能监控。
保护功能
电池低压保护、过载保护、过温保护、输出短路保护、输出过压保护
远程监控（选件）
独立的数字化远程监控器，通过RS485支持，距离可达1000米，实现安全、便捷的远程监控。
防雷（选件）
进口三相防雷器符合IEC1312分级保护标准
电磁兼容
符合GB7260.2-2003
音频噪音（dB）
＜65（离箱体正面一米处）
冷却方式
强制风冷
工作温度（℃）
0～40
环境湿度
0～95%，无冷凝
尺寸（宽×深×高）（mm）
400×800×1180
重量（kg）
225
第五节防雷、接地系统
5.1系统（xìtǒng）概述
雷电危害是人类四大自然灾害之一，在近现代之前（zhīqián），由于科学技术的不发达，雷电危害主要表现为直击雷侵害人身安全和建筑物的安全，所采取的防雷措施就是富兰克林避雷针，它利用金属接闪器产生电场畸变，引雷后让金属（jīnshǔ）先承雷再导入大地，从而避免人身和建筑物遭受雷击。
随着近现代科学技术的发展，弱电子设备大量应用，雷电不但危害人身和建筑物安全，也危害到设备的安全运行。
IEC1312指出“雷电，高科技的天敌”，尤其是微电子设备中大规模、超大规模集成技术大量应用，使芯片的工作及耐压水平越来越低，往往只有几十伏、十几伏甚至零点几伏，一旦出现过电压极易造成芯片的击穿，从而破坏设备，传统避雷针已满足不了现代防雷的需要，英国BS6551指出“经验显示不能依赖避雷针提供任何保护区完整的保护”。
随着人类社会实践的不断深入，人们发现雷电的破坏性不仅仅表现在易被感受到的直接雷击，还有感应雷击、雷电波入侵及地电位反击；而雷电对某一对象的破坏渠道也包括空间通道、电源通道、信号和天馈通道、地电位反击通道等；人类社会发展至今防雷技术水平还局限于任何单一的防雷器件都无法保证某一特定空间所有保护对象的成功保护，要科学、经济、可靠地保护电子设备，只有采用现代综合防雷技术。
随着地球气候的变化（biànhuà），城市热岛效应增加，热源辐射增多，建筑物不断增高和增多，电子、电气设备大量涌现和集中使用，雷电对现代电子设备的破坏主要是因为雷电电磁场通个空间（kōngjiān）辐射在周围（zhōuwéi）金属线上产生的感应过电压脉冲通过传输线进入到建筑内，从而造成弱电
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