标准化机房建设方案
概述
在科技高度发展的今天，电子计算机越来越广泛的应用于国民经济的各个领域，这就要求电子计算机必须稳定、可靠运行来保障整个系统正常地发挥作用。电子计算机能否正常运行不仅取决于自身软硬件的配置，而且与外部空间——计算机机房环境建设息息相关。
机房建设是一项集计算机技术、网络技术、通讯技术、建筑、装饰、空调、电工、电子、自动检测及控制、环境保护、安全防范、抗干拢等多学科的综合系统工程。我公司在全面掌握各专业技术的基础上，集以往成功之经验，把握现代计算机技术发展态势，提出了“系统化、集成化、智能化”的机房建设理念。 现代资迅的迅速发展，使众多先进设备的配合使用愈加显得重要。同样，包容其设备的机房就倍加引起具有现代管理意识的人们的重视。一个具备先进、合理性、实用性、可扩展性、可展示性、设计独特、用材新颖、施工考究的机房，必然具有一定的历史生命力。
一、标准化机房解决方案简介
“标准化机房”，就是按照标准化的流程、规模化的运作提供的高可靠的机房工程。“标准化机房”解决方案由建筑装修系统、动力配电系统、接地和防雷系统、安防报警、空调系统、消防系统、环境监控系统等七大部分组成，包含了机房工程的全部过程：从前期的规划选址，到后期内部系统的设计施工；从前期整个项目的总体管理，到后期的调试﹑开通；从前期对用户的使用培训，到后期的维护保养等方方面面。从实施角度上，标准化机房整合了设备供应商、工程承包商及服务提供商的综合能力。
“标准化机房”的设计施工依据国家相关的标准和规范，强调为用户提供超一流的供配电系统、智能便捷的集中监控系统、安全的消防系统、建立一个“绿
色、舒适”的机房环境。并使客户的机房设计具有超前意识和较高的科技含量，考虑到今后增加设备所需的空间、能源，能够满足今后业务发展的需要。
标准化机房的主要特色是“ 专家服务”， “专家服务”是指在整体标准的服务之下，其专家级的服务团队为用户提供了高可靠性的服务保障，为用户提供了高可用性的解决方案。
标准化机房为用户提供了一站式的工程，客户无需为电源、空调、消防等系统细节问题过多考虑，这一切都将统一由作为项目总负责，提供从咨询、规划、创建、实施到服务的全方位、全过程的工程服务，避免了用户在机房建设过程中由于多个供应商、服务商相互协调而产生的麻烦。
从“标准化机房”解决方案的设备组成来看，通过将多种国际上优秀的产品进行优化组合，用户可以得到一个性价比最佳的解决方案。“标准化机房”主要由技术服务部负责统一协调与管理，为“标准化机房”提供强大的技术支持与服务保证。这不同于普通的工程项目，秉承先进的服务理念，从用户利益出发，避免为用户今后使用留下丝毫隐患，让问题消失在设计阶段、消失在项目实施阶段。此外，另一不同于其他机房工程项目的重要区别，是与客户签定的是终身维护合同。
标准化机房解决方案系统，大体由七个部分构成，这包括建筑装修系统、动力配电系统、接地和防雷系统、安防报警、空调系统、消防系统、环境监控系统。
1.1、建筑装修系统：
是整个机房的基础，它主要起着功能区划分的作用。根据系统的需求和设备特点，将机房区域分隔为主机房区域和管理员工作间区域，主机房为放置机架、服务器等设备的预留空间，管理员工作间为操作间，为主机房提供服务的空间。此外还包括机房装修所需要的铺抗静电地板、安装微孔回风吊顶等工作，确保机房具有气密性好、不起尘、消防、防静电、保温等标准，能为工作人员提供良好工作条件，又为机房设备提供维护保障功能。
1.2、动力供配电系统：
是标准化机房高可用性的后盾。除了电源方面的特长—网络不间断电源解决方案之外，还与世界上优秀的品牌组成了战略合作伙伴关系和产品系列化生产基
地。为了保证计算机设备的供电质量，机房场地系统要求有独立配电系统，双源互投系统，UPS 和发电机组成不停电系统等，都要达到一级负荷。此外对设备的零地电位要求非常高，所以中心机房还需要做到可靠的接地，除此之外供配电系统还包括照明、辅助供电、防雷系统以及机房内动力电缆的布线等。
1.3、空调系统：
是运行环境的保障。由于数据中心机房里存放着大量并且密度非常高的各种网络和计算机设备，不仅产生大量的热量，而且对环境中的灰尘数量和大小有很高的要求，这就对空调系统提出了更高的要求。要保证设备的可靠运行，需要机房保持相对恒定的温度和湿度。
1.4、消防报警系统：
是标准化机房安全运行的盾牌。从对火警的探测系统来看，它具有温感、烟感探测器、红外探头；对于灭火系统来说，本机房都采用的是干粉灭火系统。达到全方位报警、分区灭火，最大限度地提高对火灾的防范能力。
1.5、接地和防雷系统：
我国的许多地区处于一级雷区，雷电的破坏作用主要为三类：直击雷、感应雷、和雷电经机房电气线路和管路把过电压传入建筑物内部，考虑到机房设备的特殊重要性，必须在机房总电源入口处的配电母线上安装防雷装置。同时为了确保计算机稳定可靠的工作，防止寄行电容耦合的干扰、保护设备及人身的安全，要求有一个良好的接地系统，而且直流接地与各种工作接地在机房内应分开布线，相互隔离。
1.6、安全集中监控系统：
是标准化机房的神经中枢。标准化机房控制室具有高度自动化，它要求以最少的维护人员，运用最优化的运营维护手段，来实时监控每一个机房中设备所处的物理环境。其中的门禁系统、安保系统等，要求对整个机房进行无死角的全方位监控。此外，标准化机房集中监控系统，包括了机房内各种设备（配电盘、发电机、UPS 、空调机组、门禁、消防探头、监视图象等）及环境参数的监测。
二、机房总体设计
2.1标准化机房的设计思想
某机房位于一楼，面积约22平方米。此机房将用于某办公网络汇集、运行，数控设备数据的后台和管理的中心。
某机房的中心机房是各种信息系统的中枢，机房环境必须保证计算机、网络设备、存储设备等高级设备能长期而可靠地运行，同时还为机房工作人员提供一个舒适而良好的工作环境。所以在建设机房的时候，需要专业化的机房公司承接机房的设计和施工工作。
机房系统工程的建设目的是：通过机房系统建设，实现信息资源的共享与管理、提高工作效率和提供舒适的工作环境。采用“分散控制、集中管理”的模式，本着“按需集成”的主导思想，尽可能地减少管理人员和节约能源、能适应环境的变化和工作性质的多样化及复杂性，应付突发事件的发生。因此系统应具备：
1、标准化、开放性、可扩展性、互联性、安全性、先进性、经济性；
2、着重考虑与系统的兼容性和互通性；
通过专业化的机房设计和施工工作，我们必须达到以下目标：
保证计算机设备的可靠性。延长计算机设备的使用寿命。满足用户的特殊要求。保证场地工作人员的身心健康。
所以在这次的某机房机房方案设计时主要考虑以下几点：
信息系统越来越依托网络提供服务，高可用性的供配电系统是至关重要的。必须对全部网络数据节点、服务器、网络设备、存储设备等提供全面的保护。一方面避免由于电力故障造成设备的瘫痪，另一方面保证在断电的情况下，系统能继续可靠的运行，不使数据丢失和损坏。
数据中心机房内设备众多，对环境温度和湿度、尘埃数量都有严格的要求，所以在建设机房的空调系统时，应根据机房冷量的需要选用适用的空调装置。
数据中心机房室内装修要达到舒适宜人、简洁明快的效果，使工作人员能身心良好的工作。
由于机房用途的特殊性，机房一经竣工，不宜再进行阶段性翻新，因此在选用装修材料时考虑用吸音效果好、不易变色、变形、易清洁、防静电、防电磁干扰、防火性佳且耐用的材料。
尤其应重视计算机机房内设备和供配电物料的可靠性，全部需采用符合国际标准的进口产品或国内优质标准的产品，技术性能和安装工艺均符合甚至超过国
家标准，以确保系统运行稳定，使故障率达到最低。
中心机房设计应具有超前意识和较高的科技含量，应考虑到今后增加设备所需的空间、空调及电力，能够满足未来业务发展的需要。
2.2某机房标准化机房工程的系统组成
某机房工程属计算机系统的基础环境设施，主要集中在电气工程、空调系统和建筑装修、门禁系统、安防系统、环境设备集中监控系统、UPS 电源系统等方面。
根据本机房的设备数量和机房面积等特点，结合业主的要求，并按照国家机房方面的规范和标准，在对本机房的电力供应、防雷、接地、防静电、空调等方面进行综合规划设计考虑后，解决方案系统由以下几个子系统构成：
建筑装修系统
动力配电系统
UPS 电源系统
接地系统
防雷系统
2.3机房装修设计
2.3.1机房地面
活动地板已成为现代化机房内必不可少的设施之一，利
用它可在计算机房内组成一个地下空间的建筑结构。活动地板
上用于安放各类计算机设备，活动地板下的空间则可用来敷设
联接设备的各种电源和信号管线，同时还可用作构成机房空调
送风的静压箱，此外活动地板可迅速地安装与拆卸、方便设备的布局与调整。
防静电地板有：木质地板、铝合金防静电地板、钢质地
板和复合地板。标准化机房方案中通常使用抗静电地板。
在本机房的功能间均铺设全钢防静电地板。防静电地板
下空间须进行防尘处理。。地板架空30公分。
2.4机房电气设计
计算机机房是各类信息的中枢，机房工程必须保证计算机等高级设备能长期而可靠地运行，可靠的电力是保障设备可靠运行的必须。
《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）、《计算机机房场地技术要求》（GB2887-2000）两标准中对供电系统提出了如下要求：
2.4.1机房总配电系统
机房用电原则上实行市电双回路，按三相五线制供电。双回路电源要求从不同的供电所引入供电。
大楼总配电系统引进两回路电力电缆沿强电井，分别进入机房总配电盘总输入断路器；两个断路器相互联锁，实现一备一用并能互相切换，输入断路器与机房消防报警系统联动。
输入断路器输出端分别供电给UPS 、辅助设备配电回路（包括空调、维修用电等）、照明回路、防雷器回路及备用回路。每个输出端在面板上必须标明各自供电对象。供电系统配电柜及供电布线必须规范、安全、整齐、屏蔽，不得形成对数据信号线路的干扰，各类电源插座必须有明显的区别标志。
配电系统各回路应具有电流、电压、功率因数检测和断路状态指示功能，单相负荷均匀地分配在三相线路上，并使三相负荷不平衡度小于20％。
设置电源应急开关，实现与火灾自动报警系统联动和手动
两种控制方式。
考虑到本机房与总配电房距离并不甚远，因此可只敷设一
路220V 电力电缆到机房配电柜。
2.4.2 UPS输出配电
为保证计算机设备获得无污染、不间断电源，机房采用在
线式UPS （不间断电源设备），向计算机及外部设备供电，真正做到主机设备用电与附属设备用电隔离。
供计算机设备的电源线由UPS 输出配电柜出发至供电到计算机设备专用分支配电屏，然后再由分支配电屏送至各计算机设备供电插座。UPS 输出配电回路（每个配电控制开关为一个回路）按设备的要求进行配置，原则上如大型服务器、网络主干交换设备、重要路由等重要设备实行单独回路供电。其它普通计算机设备三至四个插座一个回路。配电予留若干个回路留待以后扩展使用。
所有UPS 插座均采用楼板面安装的方式，同时加装防尘装置。对于关键设备供电插座采用防水型。所有插座容量为10-15A ，根据需要配置。
2.4.3照明系统
照明系统分普通照明和应急照明两大系统。
机房各功能区房间对照度要求各不相同，主机房
的平均照度可按300LX 取值。
各功能区的照明均匀，稳定，无眩光。采用灯具
规格为600mmX600mm,2x20W 的格栅灯具。
机房设置应急照明系统，应急照明布局合理，主机房及记录媒体存放间距地面0.8米处照度不低于15LX 。应急装置在格栅灯内隐蔽安装，标准停电延时60min 。
本方案对机房照明不做设计。
2.4.4电气产品的选用
本机房工程所选电气配套产品均为业界一流品牌。机房设UPS 选用力讯及配电柜，所有空开、断路器等电气件选用优质品牌；机房所用供电线路统一采用国产优质品牌。
2.5机房接地系统设计
机房接地系统是消除公共耦合阻抗，以及防止寄生电容耦合的干扰，保护设备和人身安全、减少火灾发生隐患、保证机房设备稳定可靠的运行的重要手段。
据统计大部分火灾的发生均是由电气线路的故障引起的，而一套良好的接地系统则是避免火灾发生的重要而有效的手段。根据国家标准
《计算机站场地技
术要求》的规定，接地系统应包括计算机系统的直流工作地、交流工作地、安全保护地、防雷保护地这四种。
计算机机房是弱电设备的核心所在地，机房所连接的均为数据处理系统，对电位的变化较为敏感，容易导致设备的损坏及系统运行的不稳定，因此对接地系统有较高要求。
经对本机房的实际应用及所处环境位置考虑，我们决定采用综合接地方案。从共同接地体分别引两组地线进机房，一组为交流工作地，另一组为安全保护地。交流工作地进机房专用配电柜，安全保护地与机房均压接地环相联。系统接地电阻小于1欧姆。
2.5.1机房综合接地体设计制作
综合接地的设计，应做到确保人身和通信设备的安全，以及设备的正常工作，应按单点接地的原理设计，即：设备的工作接地（电气设备、信息系统等接地），保护接地(包括屏蔽接地、防雷电感应和建筑防雷接地) 共同合用一组接地体的联合接地方式。并与引入建筑物的所有埋地金属管道进行等电位连接。
在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
整体地线的结构可以采用S 星型或M 网型接地系统，或综合两种接地系统的组合方式。
2.5.2机房接地引入设计制作
从本机房需从共同接地体分别引两组地线进机房，一组为交流工作地，另一组为安全保护地。交流工作地进机房专用配电柜，安全保护地与机房均压接地环相联。
我们应用多股铜导线作引入线。为了降低地线意外受损的可能性，我们设计地线引入线穿32#镀锌钢管全程保护。
2.5.3机房均压接地环设计制作
机房内的接地工程常采用两种接地敷设方法，一是串联接法：即在地板下沿地板上的设备布局，敷设一条20*3mm铜带，铜带用绝缘电木距地80mm 架空敷设。将设备的接地连接到该铜带上，这种方法结构简单，敷设方便，教适用于面积较小、适用系统较小的机房。
另一种方法是并联接法：将机房的地板下横向平行敷设若干平行铜带，在纵向平行敷设若干铜带，交叉之处或焊接或搭接，形成一个等电位的接地网格，然后将设备的接地就近连接至网格接地线上，该接地方式接地效果较好，但造价较高，施工复杂，适用于面积较大、系统较大的机房。
根据该机房的特点：我们采用并联接法。施工中将接地铜排与建筑物绝缘，防止雷电的干扰。
2.6机房防雷系统设计
建筑物受到雷电直接击中，建筑物内的地线及接在该地线上的一切设备，在数微秒的时间内升上很高的电位。直击雷的能量巨大，但由于遭受雷电直接袭击的范围很小，因此对电器，电子系统造成的破坏不是最主要的。
但是雷电感应产生的高脉冲电压和破坏性大的电流，影响到远方的电缆和通讯线路，并以极高的速度从建筑物经电缆线、通讯线直接击毁电子设备。同样电脑及网络控制系统也会被高电压击毁。
感应雷和工业过电压也会产生同样的结果。程度较轻时对电脑及通讯设备的硬件造成永久性的损坏，需花大量的金钱更换硬件。更换其间造成的系统瘫痪及工作的停顿导致无法估计的损失。程度较重的雷击会造成电器设备失火，令宝贵的物业财产化为灰烬，更严重的会威胁人身安全。
计算机信息系统加装有效、可靠的防雷器，是国际上通用的最有效的防护措施。
防雷分为防直击雷和感应雷两个方面。对直击雷的防护由建筑物所装避雷针完成；计算机机房的防雷工作主要是防感应雷所引起的浪涌和由于其他原因所引起的过电压。对机房进行全面防雷保护，除了机房所在建筑要有良好的避雷装置外，还必须在机房内安装 电源防雷器和信号防雷器，对电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护。
2.6.1电源系统防护
依据IEC61643防雷规范要求以及IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，对低压电源供电系统实施三级保护，以分流(D) 的方式达到各个线路等电位(B) 的要求。只做单级防雷可能会带
来，可能因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭所谓分级保护，逐级泄放，使被保护设备上承受的雷击能量大大减弱。
电源防护的整体要求：
第一级电源防雷器安装于进线端；对直击雷、传导雷、感应雷实施进线端初级保护。
第二级防雷器安装于分配端且要求距离第一级防雷器的线路距离大于10米；对初级保护的残余雷击能量和雷电波反射、感应雷击进行防护。
第三级防雷器安装于被保护设备端，距离第二级防雷器的线路距离大于10米，且于被保护设备之间的线路距离不大于10米（超过10米则需要追加一级防雷器、防止雷电波反射）。主要对前级残余雷击、感应雷击和各种操作过电压进行保护。
电源三级防雷原理图如下：
L1
L2
L3
N
2233
第一级电源防雷系统的选型
在电源进入端的主级防雷器，进线的每条线路应有 60-100KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到四千伏以内，防雷器并联安装在单位内部的总配电柜进线端处，做直击雷和传导雷的保护。可选用专用防雷箱PPS 系列、可以防直击雷的Asafe 模块或AM 模块化电源防雷器系列，此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。可以对通过线路传输的直击雷和高强度感应雷实施泻放保护。型号选择推荐：雷安2P 电源模块式电源防雷器。
具体措施：位于建筑物总配电房内的配电柜，并联安装1套LA-MP100DH 防雷模块。
第二级防雷系统：
作为分级配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以
内，要求具有40KA 以上的通流容量。防雷器并联安装在分级配电柜处。可选用专用防雷箱PPS 系列或AM 模块化电源防雷器系列。此级防雷器并联安装，对后接设备的功率不限。可以对已经经过初级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保护。要求第二级防雷器的线路安装距第一级防雷器10米以上，以使防雷器的动作分级起效。
具体措施：位于大楼中机房的电源分配电柜处，各并联安装一套LA-MP40DM 模块式电源防雷器。
第三级防雷系统：
这也是系统防雷中极为重要的部分，目的是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常天天发生的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用，可以延长设备的正常使用寿命，减少运行维护成本。第三级的防雷器，要求有10KA 的通流容量，最好能够有差模和共模保护功能。
2.7机房UPS 电源系统设计
本机房UPS 系统只对中心机房内设备及计算中心工作人员桌面UPS 设备供电。主要设备如下：
(1)、服务器
(2)、网络设备
(3)、运行终端
(4)、应急照明
(5)、工作间插座
2.7.1机房UPS 有关参数的确定
1、容量
UPS 实际供电量。考虑到UPS 最佳工作状态为负载的50%-70%，同时需考虑一定的冗余度，因此我们为中心机房选配1台容量为6KVA 的UPS ，为保证今后扩容的需要，不间断电交流进线留有适当余量，能够满足10KVA 容量的下线路的要求。
2、后备时间
考虑到网络中心机房采用工厂生产配电供电，可靠性较高。据此我们为网络
中心机房配备时间按满载4小时配备。
3、输入输出方式
根据实际的容量、系统稳定性及配电合理性的综合要求，我们设计单进单出型UPS 。
2.7.2 UPS技术方案
考虑到某办公大楼日常供电基本可以保证，因此在本次设计中，我们采用单机UPS 电源供电系统，后备时间为四小时。
UPS 供电系统相关参数如下表：
电源间必须要有足够量的新鲜空气电池的正常环境为150C-250C 。若超出此范围，将严重影响电池寿命。因此建议在设备间加装3P 空调以利通风散热。
2.7.3力讯 UPS的性能优势
优良的输入性能指标，输入功率因数为1。 对电网的容量要求低 接近真实的电网的输出能力 过载能力强：200％，1分钟，120％，可连续工作； 对负载没有严格限制（0.6-1），当负载为纯阻性时，可使输出有功功率KW 等于标定的KVA 值，而普通UPS 的标称功率是以负载功率因数为0.8时确定的，标称值为KVA 。在输出负载为纯阻性负载时，其只能输出标称KVA 值的80%。
高效率、高可靠性、低运行费用 热量损耗低 高可靠性 完善的电池管理能力 并联运行性能极佳 先进的并机模式 柴油发电机的最佳的配制
2.8机房集中监控系统设计
机房环境监测系统的建设目的是为了给机房的管理人员提供一个对中心机房内所有机房环境设备进行监控的平台，即实现对中心机房的运行的各种环境因素，如电压、温度、湿度等进行监测，保证重要的小型机、服务器、路由器等设备能够拥有一个安全稳定的运行环境。