机房工程A.docx
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机房工程A
机房工程及防雷接地系统
一、需求分析
1.1系统需求分析
************内部机房有：
五层的智能化控制中心机房、GF层的楼宇及消防控制机房、负二层的UPS机房。
机房作为整座建筑计算机网络线路和设备的中心枢纽，在现代化建筑中占据着极其重要的位置,机房的建设直接影响着整个建筑物网络结构、管理和维护工作。
现代化的机房的环境必须满足计算机网络和通讯系统设备以及工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求。
************属于国家甲级现代化智能型建筑，其机房内部高度集成化的设备很多，为了确保设备的正常运行，因此必须将其内部机房建成为高效率、高稳定性的现代化机房。
现代化的机房和传统的机房最本质的区别在于所保护的网络设备发生了变化，传统机房内的网络通讯设备为塔式，而现在的网络通讯设备为机架式。
另外的变化还在于：
现在的机房小巧灵活，负载密度高，机房面积小，不一定有专门的设备间，网络设备升级换代快速，扩容要求高等。
这就对机房内的辅助设备如UPS不间断供配电系统、精密空气调节系统提出了完全不同的要求。
如要求UPS不间断供配电系统外观也是机架式外观，能够和服务器机柜并排安放，外观统一，同时可去掉以前的设备间，提高机房的实际利用率，缩短配电距离，减少转接开关，提高配电可用性。
要求机柜系统在机柜内的插线板采用专业的工业级别的插线板，前后门打孔实现最大程度的散热，具有机柜顶部走线系统，减少对机房装修的高要求，要求在机柜内安装高密度设备时能够提供更高的散热能力，满足机柜内设备的温湿度要求。
精密空调要求提供更大的静压如125-250帕，保证冷空气能上升到2.1米高的机柜顶部，对42U服务器机柜实现充分的散热能力，而不象传统机房空调只需要25-75帕，冷空气只需要上升到1米的高度。
因此本次针对************日常事务相当繁忙且至关重要，对其设备的运行效率要求极高的特点，在设计上充分考虑设备布局、功能划分、整体效果、装饰风格，体现出现代机房的特点和风貌，既能充分满足计算机设备的安全可靠地运行，延长计算机系统使用寿命的要求，同时又给系统管理员创造一个舒适、典雅的工作环境。
1.2系统设计原则
本次************的机房工程及防雷接地系统严格按照标准进行设计和施工，在其使用寿命周期内，提供给用户高实用性、先进性、可扩展性、可维护性、可管理性和高性价比的合格的现代化机房。
本次机房按如下原则进行设计：
1）实用性和先进性
采用先进成熟的技术和设备，满足当前的需求，兼顾未来的业务需求，尽可能采用最先进的技术、设备和材料，以适应高速的数据传输需要，使整个系统在一段时期内保持技术的先进性，并具有良好的发展潜力，以适应未来信息产业业务的发展和技术升级的需要。
2）安全可靠性
为保证各项业务应用，网络必须具有高可靠性，决不能出现单点故障。
要对机房布局、结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设。
在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上，采用相关的软件技术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控与安全保密等技术措施提高电脑机房的安全可靠性。
3）灵活性与可扩展性
************是一所国家甲级建筑单位，其机房必须具有良好的灵活性与可扩展性，能够根据今后业务不断深入发展的需要，扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。
具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。
4）标准化
机房的系统结构设计，基于国际标准和国家颁布的有关标准，包括各种建筑、机房设计标准，电力电气保障标准以及计算机局域网、广域网标准，坚持统一规范的原则，从而为未来的业务发展，设备增容奠定基础。
5）经济性
以较高的性价比构建************机房，使资金的产出投入比达到最大值。
能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运转，提供高效能与高效益。
尽可能保留并延长已有系统的投资，充分利用以往在资金与技术方面的投入。
6）可管理性
由于************数据中心机房，具有一定复杂性，随着日常事务的不断发展，管理的任务必定会日益繁重。
所以在数据中心的设计中，必须建立一套全面、完善的机房管理和监控系统。
所选用的设备应具有智能化，可管理的功能，同时采用先进的管理监控系统设备及软件，实现先进的集中管理监控，实时监控、监测整个电脑机房的运行状况，实时事件记录，这样可以迅速确定故障，提高的运行性能、可靠性，简化机房管理人员的维护工作，从而为其数据中心机房安全、可靠的运行提供最有力的保障。
二、系统简介
2.1机房工程系统
在现代科学技术高度发展的社会里，机房工程这个概念将越来越广泛地应用于各个领域，机房工程不仅集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体，更需要丰富的工程实施和管理经验。
近年来高科技技术正迅猛发展，但是只有通过稳定、可靠的运行才能发挥其效益，而计算机设备的稳定、可靠运行要依靠机房的严格的环境条件，即温度、湿度、噪声、振动、静电、电磁干扰等条件及其控制精度，因此机房工程的设计与施工日益被重视起来。
本次机房工程涉及到空调技术、配电技术、自动检测与控制技术、抗干扰技术、综合布线技术、消防、装潢等多种专业的综合性产业工程。
2.2防雷接地系统
雷电是一个突发性、随机性很强的事件，雷击通道没有一个固定模式，可通过静电感应、电磁脉冲感应、地电位反击等很多渠道进入，不但有直击雷，还有雷电感应及雷电电磁脉冲感应，因此防雷是一个综合性的系统工程，应该遵循“综合治理，整体防御，多重保护，层层设防”的方针，在雷电有可能进入的部位加以防护，通过屏蔽、等位、隔离、合理布线、正确接地、加装电子避雷器和防直击雷装置等措施进行综合防雷，这些措施联合使用，互相配合，各行其责，密不可分，以达到减少雷击造成的损失的目的。
随着信息处理系统的电子化、设备的高度集成化的提高和数字技术的发展，智能大厦综合布线纵横交错，智能化大楼的网络系统对浪涌较为敏感，电路的雷电承受能力进一步下降，特别是综合布线连接的网络交换机、服务器、计算机、监控系统、终端设备容易遭受雷电的侵害，因而这些网络系统的各类接口应具有更好的防雷性能，本次设计采用三级防雷相结合的方式保护大楼内的重要设备，减少雷击损失。
接地是防雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，最终都是把雷电流送入大地，因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠的防雷的，本次设计采用联合接地方式，达到等电位连接，将雷击时产生的瞬间高电流导入大地，对电子设备起到保护作用。
四、机房工程系统设计
4.1系统整体解决方案
本次我司根据************整体搬迁工程办公审判大楼弱电系统工程招标文件要求，主要对************五层的智能化控制中心机房、GF层的楼宇及消防控制机房进行机房工程系统设计，创建一个舒适、高雅、稳定的高档次、现代化机房；为************内部工作人员提供一个安全、舒适的工作环境，提高处理事务的效率。
对机房进行吊顶、灯光、墙面、地板以及门窗的设计。
吊顶采用西铝天花吊顶的装修方式，达到保温隔热的效果；照明灯具采用1200×600mm格栅灯盘，以防眩光的产生；地板采用优性能的600×600mm抗静电活动地板，安全、方便。
为了确保设备的正常、高效的运转，为在内部工作的人员提供舒适、安全的工作环境。
对机房进行空调系统、照明系统、UPS供电系统、屏蔽系统以及机房环境及动力监控系统的设计。
五层的智能化控制中心机房属于IT机房，内部计算机系统是高精密的电子设备，对机房环境有严格的要求，为了满足对机房内温度、湿度和洁净度的要求。
根据机房面积以及各种热负荷指标，该机房的空调系统的设计选用艾默生ChallengerM+50型精密空调。
对于UPS电源系统，为保证各系统安全运行，对其要求如下：
（1）当市电正常时，UPS应能自动开机。
（2）UPS应具有软启动功能。
（3）UPS应具备在市电不稳定或负载变化比较大的条件下正常运行的能力（不停电输出纯净的电压）。
（4）UPS的“平均无故障时间”（MIBF）应大于或等于10000h。
（5）具有良好的自诊断、用户界面、通信功能。
（6）UPS机内静态旁路模块电路以及机外热备份机均应能可靠、自动切换。
（7）具备外电掉电告警功能：
当市电中断或超出规定范围（10%-15%）时，能自动发出告警信号。
（8）外电停电后可继续工作两个小时。
本次UPS供电系统基于上述要求以及性价比，根据招标文件要求并结合各弱电系统设备用电量，UPS容量按40KVA考虑；考虑到系统的重要性，本次设计考虑备用UPS，以确保当主UPS出现故障时，系统能自动切换到备用UPS工作状态，从而保证整个系统运行的可靠性，为此设计选用2套艾默生Nxa40KVAUPS系统。
屏蔽系统主要用于五层的智能化控制中心机房，为了做到防辐射以及对计算机信息数据保密，设计采用屏蔽机房的方式，即在机房内设置一焊接金属式屏蔽机房，将五层智能化控制中心机房内的机柜放置于该屏蔽机房内，做到对传输信息的防辐射屏蔽保护以及内部工作人员的防辐射保护。
4.2设计范围
（1）机房装修
（2）配电系统（3）照明系统
（4）UPS配电系统（5）空调系统（6）屏蔽系统
（7）机房环境及动力监控系统
4.2.1机房装修
机房装修主要涉及到吊顶、隔断、墙壁装饰、地板等方面。
按照国家有关规范要求，充分考虑防火、防尘、美观、方便、舒适等方面的因素：
机房的吊顶设计时考虑以下因素：
板面坚固、防腐、阻燃、无毒、无污染，对人体无害，具有装饰效果。
机房吊顶为活动式从而保证吊顶上的维护需要。
机房地面采用抗静电活动地板；做到平整、美观，具有防静电功能。
机房墙面采用白色防尘乳胶漆，基面做到平整、美观、易水洗、无毒、防潮、手感好。
机房的隔断要求美观、大方、使用材料有较好的防火性能，并且不易起尘，具有防静电功能。
因此，机房内采用浮法玻璃进行隔断，视野通透，并且能兼顾参观及保密的双重需求。
机房的门、窗考虑保温、防火、密封、安全等因素。
机房内的设备尽量避免日光直射，对大面积的玻璃窗做遮光处理。
4.2.1.1吊顶
计算机机房的净空由通风要求决定，一般设计为2400mm——3000mm之间，同时也要考虑到机房环境的实际情况进行机房净空设计，依据机房净空要求来进行吊顶高度的安装。
机房天花采用吊顶方式。
吊顶是机房中重要的组成部分。
机房吊顶主要作用是：
在吊顶以上的空间作为机房静压送风或回风风库、可布置通风管道；安装固定照明灯具、走线、各类风口、自动灭火探测器；防止灰尘下落等等。
灯具的安装与吊顶的安装有机的结合，又可使机房的装修达到和谐的统一效果。
在安装吊顶前，将机房楼板底清理干净，以防机房在今后的运行过程中产生灰尘或发霉，影响计算机系统的正常运行。
本次五层的智能化控制中心机房及GF层的楼宇及消防控制机房的吊顶材料选用铝合金烤漆龙骨吊顶。
板材规格为600×600mm。
铝合金吊顶的特点：
机械强度高，拆装方便，不受潮、不变形，不起尘，容易清洁，且有吸音效果，色调柔和，不产生眩光，维护吊顶上的电线、管道时不易损坏吊顶天花板。
4.2.1.2防静电活动地板
在各类机房的安装工程技术设施中，活动地板是一个很重要的构件。
活动地板已成为现代化机房内必不可缺的设施之一。
机房敷设活动地板主要有两个作用：
首先，在活动地板下形成隐蔽空间，可以在地板下敷设电源管线、线槽、综合布线、消防管线等以及一些电气设施（插座、插座箱等）；其次，由于敷设了活动地板可以在活动地板下形成空调送风静压箱。
此外，活动地板的抗静电功能也为计算机及网络设备的安全运行提供了保证。
因其具有可拆性，所以对电气连线的敷设、检修及更换都很方便。
所有连线都从活动地板下进入设备，使设备间连线可以直接连接，距离最短，因而可减少信号在传输过程中的损耗。
此外，活动地板的易安装和可拆性，便于设备的布局与调整，同时减少了因设备扩充或更新换代而带来的建筑设施的改造。
另外，活动地板上面安装计算机等设备，设备之间的连接线均可敷设在活动地板以下，这样既增加了机房内的整齐、美观，又便于工作人员通行，给人以舒适的感觉。
由此可见，防静电地板质量的好坏将直接影响到系统的工作安全。
在机房的工程技术设施中，活动地板是一个很重要的组成部分。
活动地板正确的使用可以提高计算机及其它电子设备的运行可靠性及延长设备的使用寿命。
地板不仅要外型美观并且拥有优良特性，以满足防锈、抗静电、防火、隔音、坚固等不同需要。
本次设计选用国产沈飞抗静电活动地板。
产品特点：
全钢组件，机械性能高。
承载力大，防火性能好。
表面静电喷塑、柔光、耐磨、防蚀。
地板表面粘贴装饰板，耐磨性及抗静电性能优良，抗污染、便于清洗、造型美观、装饰性强、组装灵活、互换性好、维修方便，经久耐用。
本次五层的智能化控制中心机房及GF层的楼宇及消防控制机房区全部采用抗静电活动地板，地板的安装高度为30cm。
在安装地板之前对地表面进行防尘、防水涂料处理。
机房大门入口处做一级踏步铺塑胶地板。
4.2.1.3墙面及隔断墙装修工程
墙面处理是指在机房建筑物的墙面、柱面上进行防尘、防潮、防水、保温处理，同时使房屋内部平整、光滑，清洁美观，改善采用光条件，增强保温、隔热、隔音、防尘等性能，从而改善机房的环境条件。
本次在五层的智能化控制中心机房及GF层的楼宇及消防控制机房的内墙面装饰工程中，为了提高性价比，减少工期，并做到平整、光滑等要求，机房内墙面和柱面采用“立邦”高级白色乳胶漆，进行简单的防水涂料处理。
并为了确保机房内设备的安全，所有机房与外界连接的墙体的缝隙区域的管线槽接口处均采用水泥沙浆将其堵实，以防止虫、鼠、蚁等通过管线槽接口处进入机房。
隔断墙安装
方案一：
根据招标文件对机房功能的划分，五层智能化控制中心机房（约144平方米）包含了网络控制设备以及安防系统的监视控制设备，因此设计时，机房中的隔断主要用于五层的智能化控制中心机房。
设计将整个智能化控制中心机房隔断为二个房间（详细隔断划分请参见五层智能化控制中心机房平面布置图方案一），方便设备的管理控制。
方案二：
本次根据招标文件的要求，五层的智能化控制中心机房用于安防系统的监控机房以及网络信息中心机房，其面积约为144平方米，GF层楼宇及消防控制机房用于弱电控制管理机房以及消防控制机房，其面积约为100平方米。
在实际的机房规划中，由于本次安防系统前端点位多，根据其整体的平面布局，占用的空间较大，因此网络信息中心机房剩余的占用空间很小。
建议将室内外安保监控系统的监控管理设备移至GF层楼宇及消防控制机房内，五层的智能化控制中心机房用浮法玻璃隔断为两个区域，一个区域用于法庭庭审监控机房，一个区域用于网络信息中心机房。
其具体的功能划分及布局参见建议设置平面布置图方案二。
4.2.2配电系统
4.2.2.1概述
计算机设备的配电系统是计算机系统正常运行的前提和保证。
在通常的情况中，对计算机机房的供电方式分为三类：
一类：
建立不间断供电系统。
二类：
建立带备用的供电系统。
三类：
按一般用户供电考虑。
在本次设计中，机房按一类供电方式设计施工。
计算机设备供配电系统提供电源的质量好坏直接影响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、波形失真率分级如下表：
级别
项目
A级
B级
C级
稳态电压偏移范围，%
-5～+5
-10～+10
-15～+10
稳态频率偏移范围，Hz
-0.2～+0.2
-0.5～+0.5
-1～+1
电压波形畸变率，%
5
7
10
允许断电持续时间，ms
4～<4
4～<200
200～1500
在本次方案设计中，对计算机主机设备供电选用A级标准。
为达到A级标准，采用相应的设备来保障。
4.2.2.2系统设计
机房负载分为主设备负载和辅助设备负载。
主设备负载指计算机及网络设备、外设设备及监控系统设备等，其供电质量要求非常高，应选用UPS来保证供电的稳定性和可靠性。
辅助设备负载指空调设备、动力设备、照明设备、测试设备等直接由市电进行供电。
机房电气设备选用优质电缆、金属线槽和插座。
照明选择机房专用的无眩光高级灯具。
机房采用市电、发电机双回路供电，发电机作为主要的后备动力电源。
由招标文件得知，************具有两个市电电源，并设有一个发电机。
由低压配电室引来电源，负责对UPS、机房空调、照明等负载设备供电。
UPS输出经分配后对机房各重要弱电设备进行供电，并在五层智能化控制中心机房以及GF层楼宇及消防控制机房分别设置一市电配电箱及一UPS配电箱，以保证供电的可靠性。
4.2.3照明系统设计
照明配电系统直接由市电进行供电。
照明设备选用松业3×40W（1200×600）铝合金格栅、不锈钢反射弧罩灯盘。
所有灯盘采用电子镇流器，可避免一般单相荧光管产生的交流频闪效应，也可避免普通镇流器起动时跳闪的现象。
根据实际使用情况，机房内要求达到300Lx的照度，由此计算出如五层智能化控制中心机房的灯具数量为16套，其余机房内的照度依此得出设计的灯具数量。
灯具在机房内均匀分布安装，使整个机房的照度得到比较均匀合理的分布。
另机房内的灯具选用带应急电源的灯具，设置检修筒灯，其亮度≥10LX。
其电源由UPS提供。
4.2.4UPS配电系统设计
具体描述UPS的技术性能指标有四大类：
1）对电网的适应能力；2）满足负载要求的UPS常规输出指标；3）UPS的输出能力和可靠性；4）智能管理和通信功能。
本次设计依据上述指标进行UPS设备配置，选用艾默生Nxa40KVA系列在线式UPS。
NXa智能高频在线式UPS是艾默生网络能源最新推出的新一代三进三出型全数字在线式智能交流不间断电源系统，可6台机器直接并联运行。
1.基于DSP的全数字控制技术
在NxaUPS中，所有的功率变换器（诸如整流器、逆变器和DC/DC变换器等）和系统元件（诸如旁路和逆变器的静态开关）都是由2个16位40MHz的DSP（数字信号处理器）控制的。
DSP的高速和精确控制性能使UPS可由先进的柔性的逻辑算法实现极高的性能和可靠性。
2.高可靠的功率器件
整流器和逆变器都是基于IGBT元件，DC/DC变换器也是使用IGBT。
其可靠性和高速开关特性使UPS具备高可靠性和高效率。
3.优越的整流器性能
无论线性负载或非线性负载整流器都有非常小的输入电流谐波（＜3%＝和非常高的输入功率因数（＞0.99），可以减少前端的配电装置和电缆的成本，同时使得前端发电机的容量大为降低。
4.先进的并联功能
并联功能在增加UPS系统容量的同时更进一步提高了电源的可靠性。
例如N+1系统中，假设1台UPS因偶然故障而退出，剩余的系统仍然能够向精密的负载提高稳定的电力供应。
Nxa系列UPS可实现多达6台并联而无需增加任何功能卡或其他选件，扩容或冗余时，并联系统的设置仅仅通过软件就可完成。
并联功能通过共享并联信号电缆、实时的负载均分调节和灵活的智能化控制实现。
精密负载在各种运行模式和条件下都受到最大可靠性和可用性的保护。
负载不平衡度在1+1系统中＜3%，在N+1系统中＜3%。
并联均流电感作为选件用于提高旁路状态的电流均分性能。
80KVA以上的并联系统中，提供集中静态旁路选件。
5.极宽的输入电压范围
整流器输入电压范围是相电压从120V到276V（低于176V时降额），频率范围从40Hz到60Hz。
在176V，整流器在不给电池充电时负担100%负载，在120V，可承担72%负载。
这是一个全球性宽的UPS输电压范围，最大可能阻止电池的不必要的放电，这样保证电池的更长的寿命和可用性。
6.配置图形LCD显示器的多功能面板
NxaUPS的多功能面板配有大尺寸图形显示LCD、模拟LED显示和功能键、菜单键。
通过图形的LCD显示和界面友好的菜单操作系统,用户能容易非浏览输入、输出、负载和电池参数。
并且当前的UPS状态和告警是可自动地快速通知。
另外,为提示的警告和故障，蜂鸣器会发出哔哔声，故障指示LED将被点亮。
超过500条历史记录可作为故障分析的参考。
7.大功率电池充电器
支持采用高容量电池进行长达1小时延时备电的用法，并保证在10小时内恢复电池容量。
在100%负载条件下充电电流可设置到正常输入电流的25%。
一个高效能的部充电器可以在又一次停电之前缩短电池的恢复时间，同时无需增加长延时所必须的外配充电器。
基本规格
额定容量（KVA）
40
设备类型
在线式UPS
主路输入
输入电压
380V（线电压）
输入方式
三相五线
功率因数
>0.99
谐波电流
<3%
电压范围
-45%~+25%，－20%～＋25%满载工作；-20%~－45%之间降额使用，－45%可带72%负载
频率范围
50～60Hz±10%
旁路输入
输入电压
380V（线电压）
输入电压范围
上限：
+10%/+15%/+20%；下限：
-10%/-20%/-30%/-40%；
输入方式
三相五线
频率范围
50Hz±10%
整流
额定电压
556V
稳压精度
±0.5%
电压调节范围
（1.65×200~2.4×200）VDC
输出
稳压精度
±0.5%
动态电压瞬变范围
±1%（0%~100%~0%负载变化）
动态瞬变恢复时间
0ms
电压畸变（线性负载）
THD<1%
电压畸变（非线性负载）
THD<3%
功率因数
0.8（滞后）
频率跟踪范围
50Hz±3Hz（±1Hz，±2Hz）
频率精度（电池逆变）
±0.05%
三相相位差
120±1°（平衡或不平衡负载）
100%不平衡负载电压时稳压精度
±0.5%
频率跟踪速率
≤1Hz/s
逆变器过载能力
110% 60分钟；125% 10分钟；150% 60秒
输出电流峰值比
3：
1
电池性能
转换时间（ms）
0
电源效率
≥91%
环境条件
工作温度（℃）
-20-70
工作湿度
≥90%
电池系统
根据招标文件的要求，UPS后备延续保证时间为2小时，设计时依据保持2小时不间断供电进行电池配置。
UPS配置：
本次设计UPS配置，根据招标文件要求以及各弱电系统设备用电量，并考虑到备份，设计选用艾默生Nxa40KVAUPS主机2台，后备延时电池配置12V/100AH120只，专用电池柜6个，实现一主一备，以确保当主UPS出现故障时，系统能自动切换到备用UPS工作状态，从而保证整个系统运行的可靠性，。
配备UPS主机容量的依据如下：
根据招标文件要求，本次UPS主要对服务器、PC机、网络设备、机房内应急照明、门禁系统、楼宇自控、安保等控制柜、保安监控屏幕墙及其它必须使用不间断电源的设备等进行供电。
通过对各个供电设备功率的计算、UPS的实际输出功率以及考虑到系统的扩展、容余量并根据招标文件要求，本次最终设计采用功率为40KVAUPS配电系统。
配备电池数量的依据如下：
本次设计选用30只电池为一组的充电电池系列。
所配备的UPS容量为40KVA，延时为2小时，其电池容量为：
40000X2/480=166.7AH；
根据所计算出电池容量，设计采用2组12V/100AH的电池。
故对于40KVA主机，并延时2小时所需要的电池数量为：
30X2=60只。
配电安装：
本次进行配电安装时依据配电技术要求，从强电井到各个机房配电箱的电缆在通道走廊走线
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