電子信息系統(tǒng)機(jī)房工程設(shè)計(jì)與施工淺談

羅芳

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

關(guān)鍵詞：電子信息系統(tǒng)；機(jī)房工程；設(shè)計(jì)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(jī)房工程建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，機(jī)房工程作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工也逐漸呈上升趨勢(shì)。電子信息系統(tǒng)機(jī)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(xiàn)、機(jī)房監(jiān)控與安全防范等多種專(zhuān)業(yè)，內(nèi)容復(fù)雜，是一項(xiàng)綜合性工程。只有規(guī)范機(jī)房的設(shè)計(jì)與施工，指導(dǎo)機(jī)房工程的設(shè)計(jì)與施工，確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

一、電子信息系統(tǒng)機(jī)房供配電

《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174—2008）規(guī)定了A、B、C級(jí)機(jī)房供配電的要求。A 級(jí)機(jī)房的供電電源應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷考慮，除應(yīng)由兩個(gè)電源供電（一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞）外，還應(yīng)配置柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。B級(jí)機(jī)房的供電電源按一級(jí)負(fù)荷考慮，當(dāng)不能滿(mǎn)足兩個(gè)電源供電時(shí)，應(yīng) 配置備用柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。C級(jí)機(jī)房的供電電源應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷考慮。根據(jù)機(jī)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(jī)房在同一個(gè)建筑內(nèi)時(shí)，低壓配電系統(tǒng)宜采用TN—S系統(tǒng)。當(dāng)變電所和機(jī)房不在同一個(gè)建筑內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)宜采用TN—C—S系統(tǒng)。柴油發(fā)電機(jī)容量、臺(tái)數(shù)及電壓等級(jí)的選擇原則：柴油發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)包括 U PS、機(jī)房專(zhuān)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(jī)的容量小 于2500kW，且柴油發(fā)電機(jī)房與主機(jī)房的距離小于500m 時(shí)，優(yōu)先選用低壓柴油發(fā) 電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)的容量大于2500kW，且并機(jī)運(yùn)行時(shí)，宜采用高壓發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組不要求冗余配置時(shí)，宜優(yōu)先選用單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組。

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

二、電子信息系統(tǒng)機(jī)房等電位聯(lián)結(jié)與接地

《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174—2008）規(guī)定了保護(hù)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(hào)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(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備的可導(dǎo)電金屬外殼、各類(lèi)金屬管道、金屬線(xiàn)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(jī)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(diǎn)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(hào)接地。對(duì)于C級(jí)建筑面積小于100 m的機(jī)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(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地和信號(hào)接地，是最為簡(jiǎn)單易行的。（2）M型（網(wǎng)形結(jié)構(gòu)、多點(diǎn)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(hào)接地。IT設(shè)備除連接PE線(xiàn)作為保護(hù)接地外，還采用兩條（或多條）不同長(zhǎng)度的導(dǎo)線(xiàn)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(gè)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(shí)現(xiàn)保護(hù)接地和信號(hào)接地。（3）SM混合型等電位聯(lián)結(jié)方式。是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的組合，可以同時(shí)滿(mǎn)足高頻和低頻信號(hào)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(hào)將通過(guò)這些耦合進(jìn)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(shí)，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(chǎng)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(wèn)也通過(guò)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(lèi)金屬管道、金屬線(xiàn)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(jī)柜采用兩根不同長(zhǎng)度的6 mm軟銅線(xiàn)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(xiàn)截面應(yīng)符合《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》PE線(xiàn)最小截面的要求，從列頭柜至機(jī)柜的N、PE線(xiàn)，因單相負(fù)荷較多其截面應(yīng)與相線(xiàn)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(jī)房，縮短供電距離；單相負(fù)荷應(yīng)均勻地分配在三相上，中性線(xiàn)截面不小于相線(xiàn)截面外，加裝隔離變壓器也是一個(gè)很好 的方法（成本相對(duì)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(shí)，列頭柜的N線(xiàn)需UPS配電柜N線(xiàn)連接，N線(xiàn)截面應(yīng)與相線(xiàn)相同，同時(shí)列頭柜里的N線(xiàn)與PE線(xiàn)斷開(kāi)。

圖1 機(jī)房接地示意圖（列頭柜帶隔離變壓器）

三、電子信息系統(tǒng)機(jī)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(lái)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(jī)房中，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)已非常重要。空調(diào)的冷負(fù)荷主要是服務(wù)器等IT設(shè)備的散熱，因此機(jī)房的空調(diào)設(shè)計(jì)主要考慮夏季冷負(fù)荷。對(duì)于前進(jìn)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(jī)柜或機(jī)架成行布置時(shí)，要求機(jī)柜或機(jī)架采用面對(duì)面、背對(duì)背的方式。機(jī)柜或機(jī)架面對(duì)面布置形成冷風(fēng)通道，背對(duì)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(duì)機(jī)柜或機(jī)架高度大于1.8m、設(shè)備熱密度大（單臺(tái)機(jī)柜發(fā)熱量大于3kW）、設(shè)備發(fā)熱量大或熱負(fù)荷大（單位面積的設(shè)備發(fā)熱量大于300 W/in）的主機(jī)房，從有利于設(shè)備的散熱的角度考慮，宜采用活動(dòng)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(jī)房專(zhuān)用空調(diào)機(jī)送出的冷空氣，從地板送風(fēng)口送出，從機(jī)柜正面進(jìn)入，對(duì)機(jī)柜內(nèi)各部件進(jìn)行冷卻后，熱空氣從機(jī)柜背面吹出回到機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)機(jī)。當(dāng)設(shè)備的發(fā)熱量隨著容量的增加而加大時(shí)，為了保證電子信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)IT設(shè)備的降溫也出現(xiàn)多種方式，各種方式之間相互補(bǔ)充。

圖2 冷熱通道氣流組織立面示意圖

參考文獻(xiàn)：

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