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机房建设
第15章防雷接地系统及机房建设
15.1系统概述
本方案是设计萧山医院弱电系统机房的布局和电源需求，是弱电系统工程总体设计任务的重要内容，也是系统集成商的基本任务。
弱电机房建设的基本要求是符合有关国家标准，例如符合《电子计算机机房设计规范GB50174-93》。
我们遵循这一原则，考虑萧山医院全部弱电系统机房，这些机房包括消控机房设在门诊病房楼一层包括（安保监控中心、有线广播机房、），电脑主机房设在门诊病房楼四层。
本设计对此给出了初步建议方案。
机房总建筑面积为：
110m²左右。
面积分布为：
消控机房64m²左右，电脑主机房42m²左右。
主要设备为：
服务器、网络设备、通讯设备、视频矩阵、硬盘录像机、报警主机、监视器、工作站等。
15.2需求分析
根据弱电系统工程中各子系统的设计，需要对不同类型的机房内的设备、功能及布置进行设计，同时还必须考虑机房工作人员对照明、空调、噪声等要求。
这次的设计要考虑2个机房，分别是消控机房设在一层其中包括安保监控中心、有线广播机房，电脑主机房设在四层。
15.2.1电脑主机房
电脑主机房主要放置的设备为网络交换机主机，网络服务器，其面积为42m2左右。
15.2.2消控机房
消控机房设在一层，其中包括监控中心、有线广播机房、。
监控中心内设备主要是控制台、监视屏、报警主机等，另外机房还应有供值班人员工作办公桌椅等。
其平面详见机房平面布置图。
有线广播机房内设备主要包括分别为消防控制台、背景音响机柜。
其布置详见机房平面布置图。
15.2.3机房内UPS承重
电脑主机房内有UPS主机及电池，在此需考虑UPS的承重，经过计算得出最重的电池压强为1500kg/m²，所以各机房放置UPS电池的地方地面承重不得小于1500kg/m²，需进行加固。
15.3系统设计
15.3.1结构装饰系统设计
萧山医院各机房应是整个建筑安全性、可靠性要求最高、最重要的场所，机房内放置的计算机设备、通迅网络设备等不仅因为高科技产品而需要一个非常严格的操作环境，更重要的是它能否正常运作，对整个萧山医院的管理运行是至关重要的，因此机房的基本结构组合必须达到以下水准；有防尘、抗静电、阻燃、绝燃、屏蔽防漏水、隔热、保温、降噪等。
在设计、施工、材料选择上均应重点考虑这些要求。
装潢选用气密性好、不起尘、易清洁的材料；
避开强电磁场干扰及保障电脑系统信息安全，并采取有效的电磁屏蔽措施；
机房全采用防静电高架地板，铺设高度200～300mm左右，地板下宜作保温处理、网格接地处理；
我公司设计如下：
在机房内各房间的工程技术设施中，活动地板是一个很重要的组成部分。
活动地板铺设在计算机机房的建筑地面上，活动地板上安装机房的主要计算机设备及其他电子设备，而在活动地板与建筑地面之间的空间内可以敷设连接各设备的各种管线。
活动地板具有可拆卸的特点，因此所有设备的导线电缆的连接，管路的连接及检修更换都很方便，敷设路线距离最短，因而可减少信号在传输过程中的损耗。
（活动地板下空间可作为静压送风风库或称为静压箱，通过带气流分布风口的活动地板将机房空调送出的冷风送入室内及发热设备机柜内，由于气流分布风口的地板与一般活动地板有互换性的特点，因此机房内能自由地调节气流分布。
）活动地板可迅速地安装与拆卸、方便设备的布局与调整。
为设备的增容和设备的更新换代提供了有利的条件。
各机房采用优质600*600*35全钢抗静电活动地板，标高为350mm。
机房入口，施作可移动的防滑斜坡板（加长），以方便设备上下进出。
以下是提升地板工程的
装饰工程中的隐蔽工程，我公司将严格按照国家标准对隐蔽部分材料采取：
A、墙体部分作防潮处理，B、部分非阻燃材料必须涂刷防火涂料，C、所有隐蔽用材必须符合机房用材性能指标，做到不起尘、阻燃、绝燃，不会产生静电，牢固耐用并无病虫害发生。
15.3.2空调系统设计
15.3.2.1机房区精密空调设计
机房专用精密空调机组是世界上先进的西方国家科学家根据目前世界上各类品牌计算机设备对综合环境的变化要求而专业设计的一种特殊空调机，它与普通空调系统相比有许多不同之处，它主要的特点有以下几点：
设备散热量大、散湿量小:
大中型机房的装设功率大，运行中机柜的散热量不但大而且集中。
一个机柜的散热量每小时出几千瓦至几十千瓦不等，且无散湿量加之机房内人员稀少所以每平米的散湿量平均为8-16g。
保持常年恒温环境：
22℃±1～2℃（因计算机主机及相关设备为不间断热源器件）。
保持常年恒湿环境：
相对湿度40%——60%（因计算机主机及相关设备在湿度较大情况下易造成电路板等接插件短路，而在湿度较小情况下，易产生静电吸附、集成块龟裂，造成对主机的损害）。
保持机房环境内的尘净度：
此类空调机以地板下为高压送风口，以天篷以上或天篷以下空间为低压回风库，进行内循环工作。
在循环过程中采用了亚高效过滤网系统使机房内空间得到不断的净化。
空调送风焓差小，风量大:
机房设备散热量的95%左右是显热，热量大、湿量小，热湿比接近无穷大。
因此，空调的空气处理可近似作为一个等湿降温过程，这种工况下的焓差小要消除余热必然是风量大。
采用下送风、上回风的送风方式:
设备散热量大且集中，进风口一般设置在设备下部，自下而上的冷空气迅速而有效的冷却设备。
较长时间的空调运行:
机房一般是在24小时而不间断的工作，即使冬天还有余热，因此空调系统要能够一年四季不间断运行。
本方案在消控机房、电脑主机房设计了2套EMERSON的CM80和CM50系列的精密空调
15.3.2.2机房总热负荷的计算
1）机房主要热量的来源
设备负荷（计算机及机柜热负荷）；
机房照明负荷；
建筑维护结构负荷；
补充的新风负荷；
人员的散热负荷等。
其他
热负荷分析：
A、计算机设备热负荷：
Q1=860xPxη1η2η3Kcal/h
Q：
计算机设备热负荷
P：
机房内各种设备总功耗
η1：
同时使用系数
η2：
利用系数
η3：
负荷工作均匀系数
通常，η1η2η3取0.6—0.8之间，
本设计考虑容量变化要求较小，取值为0.6。
B、照明设备热负荷：
Q2=CxPKcal/h
P：
照明设备标定输出功率
每输出1W放热量Kcal/hw（白炽灯0.86口光灯1）根据国家标准《计算站场地技术要求》要求，机房照度应大于2001x，其功耗大约为20W/M²以后的计算中，照明功耗将以20W/M²为依据计算。
D、人体热负荷
Q3=PxNKcal/h
N：
机房常有人员数量
P：
人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和，在室温为21℃和24℃时均为102Kcal。
D、围护结构传导热
Q4=KxFx（t1-t2）Kcal/h
K：
转护结构导热系统普通混凝土为1.4—1.5
F：
转护结构面积
t1：
机房内内温度℃
t2：
机房外的计算温度℃
在以后的计算中，t1-t2定为10℃计算。
屋顶与地板根据修正系数0.4计算。
E、新风热负荷计算较为复杂，在此方案中，我们以空调本身的设备余量来平衡，不另外计算。
F、其他热负荷
除上述热负荷外，在工作中使用的示波器、电烙铁、吸尘器等也将成为热负荷，由于这些设备功耗小，只粗略根据其输入功率与热功当量之积计算。
Q5=860xP
本机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。
因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。
根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散热负荷等，可根据计算机房的面积测算。
为此，我们为两个机房分别选配型号为CM80和CM50的EMERSON精密空调设备，采用下送风方式，以满足机房的恒温、恒湿的环境要求。
2）精密空调区域保温
由于精密空调工作区域常年处于22℃的恒温状态，而机房区周边环境的温度却处于四季变化的常温状态，这样就会和机房相邻区域产生较大的温差，而空气中的水份子会因为温差而产生大量结露现象，为防止结露所产生的破坏机房和其它区域现象，机房保温是一项非常重要的防止结露工作。
由于本方案设计空调采用下送风工作状态，因此对于机房地面的保温（抗静电地板以下楼板面）显得尤为重要。
我公司保温方案改变以往较厚保温材料的施工方法，采用先进、适用、性能良好的30mmPE在整个精密空调工作区域地面及部分周边地区密封辅设，采用聚氨脂固化发泡剂填充施工难度较高的死角处，30mmPE板的连接缝处使整体保温结构严实可靠，真正起到隔温、防结露作用。
15.3.3防雷接地系统
根据浙江地区的雷电等级我方设计了弱电的防雷系统，并且对整个弱电系统以及弱电机房和弱电间进行了完整的接地设计，保证了弱电系统可以安全的运转。
依据系统防雷的理论，我们将该系统分为：
直击雷防护包括市电进入低压配电房的二级保护及信号防雷保护。
对用户的各个功能区进行分区防雷击保护，某功能区出故障不影响其他区域的正常工作。
据用户总电源和各机房的防雷要求，参照我们以往的实践经验，将提出以下方案实施该工程项目。
15.3.3.1需求分析
萧山医院预计每年有0.2293直接雷击，换句话说，本大楼在十年内可能遭受近3次的直接雷击。
根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中规定，可定为第二类防雷建筑，并按第二类防雷建筑物采取相应的防雷措施。
按GB50057-94中第3.3.1条规定：
“第二类防雷建筑物防直击雷的措施，宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由其混合组成的接闪器。
萧山医院弱电系统有大量的信息设备，大楼供电系统的正常与否直接关系到各系统中的工作顺利进行、网络系统的稳定性和数据存储的安全性，以及通信系统的正常工作，系统的防雷有着很重要的作用。
因此，应对建筑物作好直击雷和感应雷的防护。
15.3.3.2防雷接地设计
接地：
所有智能化系统的接地与大楼联合接地系统连接，接地电阻小于1欧姆，所有不带电的金属管、线槽、分线箱均与电气接地系统等电位连接。
考虑到实际工程建筑的整体规划我们建议不采用智能化系统的独立单独接地。
电源防雷：
在IEC－1024《建筑物防雷》和IEC－1312《雷电电磁脉冲的防护通则》标准中，重点提出了防雷分区和等电位连接的概念。
根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区域，并在不同的防雷区域的界面上进行等电位连接，能直接连接的金属物就直接相连，不能直接连接的如：
电力线路和通信线路等，则必须依据不同的防雷区域的科学划分，采用不同防护等级的防雷设备器件，对后续被保护设备进行有效的保护且必须实施等电位连接。
实践证明，这种分区分级等电位均压连接，并以防雷设备来确保被保护设备的防护措施是实现有效防护的主要方法。
在明确防雷区划分的基础上，结合我们拟进行保护的区域来分析，主要由以下几部分构成：
电源系统（电源主配电、UPS电源备分等）
通讯、网络系统
接地系统
目前，经实际运行经验验证，由电源系统耦合进入的感应雷击造成设备的损坏占雷击灾害损失60％以上的概率。
因此，对电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中必不可少的一个环节。
要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入，使其在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。
由于机房电力供给是由大楼的建筑物变配电室引入的，电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。
因此，对于机房的电源系统的雷电防护，我们采取以下的防雷保护方案：
（详见原理图）
我们建议：
大楼低压主配电系统（供机房的配电柜）做两级防雷保护；
总电源线路感应雷防护
萧山医院有总配电进线，因此在总配电柜有多个进线端。
通讯、网络系统防雷包括由户外引至户内的通讯线路,主要线路包括电话线、专线、微波通信线（天馈线）等；众所周知，网络通讯设备的接口芯片抗过电压冲击的能力很差，一般CMOS电路极限电压均在几十伏，极易遭受感应雷袭击。
而根据美国通用电气公司R.D.HILL的试验结果，只需0.07高斯的磁场强度就能使网络系统瘫痪，而2.4高斯的磁场强度就使计算机的元器件永久性损坏，轻则部分通讯线路中断，重则整个网络瘫痪。
为尽量避免上述灾害情况的发生，需针对不同的设备选用相应的数据通讯信号避雷器作为通讯线路上防感应雷电压波的保护措施。
接地方式
大楼中弱电系统众多，还有交流和直流电源系统，各个系统都有独自的接地要求，按功能分有防雷地、工作交流地（N线）、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护地等，为了各接地装置之间不能经土壤击穿和避免相互干扰，防雷接地与其它接地装置在土壤中需隔开较大的距离（如20m）。
由于城市中大楼的接地装置受到接地装置场地的限制，无法实现上述距离间隔，因此按照现行的国家相关防雷标准，应将上述接地实现共用接地系统。
在电子设备有特殊要求时，应采用瞬态接地技术。
明确地讲，所说的共用接地系统是将防雷地、工作交流地（N线）、静电地、屏敝地、直流地、绝缘地、安全保护地等做在一个接地装置上（通常是大楼基础地），接地电阻值取其中的最低值。
完全的共地系统不仅采用公共的接地装置，而且采用公共的接地系统，共地使电子设备无法受到地电位反击。
机房接地
各主要机房必须有单独设置的接地线，测量电阻应≤4Ω，联合接地应≤1Ω。
沿电脑主机房等墙体四周分别均布安装环行均压环。
并采用将均压环至少两处连接到机房所在楼层的弱电管道井内的共用接地排（楼层弱电等电位汇集点）上；机房内的防雷地、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护等接地直接连接到均压环上；
15.4机房工程设备清单
序号
设备名称
型号、规格及参数
品牌
产地
数量
单位
1
防静电地板
600＊600＊35mm
国产
中国
110
米²
2
60KW动力配电柜
定制
国产
中国
1
组
3
ZGB149B-20
ZGB149B-20
中光
中国
1
个
4
ZGB148B-20
ZGB148B-20
中光
中国
2
个
5
ZGB235F-3
ZGB235F-3
中光
中国
1
个
6
接地铜排
扁铜4×40mm²
国产
中国
30
米
7
精密空调
CM50
EMERSON
美国
1
台
8
新风机组
35RX2
三菱
日本
1
台
9
精密空调
CM80
EMERSON
美国
1
台
10
新风机组
80RX2
三菱
日本
1
台
升级会员 