電子信息系統機房工程設計與施工淺談

羅芳

摘要：電子信息系統機房工程是一項綜合性工程，只有規范機房的設計與施工，指導機房工程的設計與施工，確保電子信息系統安全、穩定、可靠地運行。本文從機房供配電、機房等電位聯結與接地、機房的空氣調節三方面對電子信息系統機房工程設計與施工進行了分析，以供參考借鑒。

關鍵詞：電子信息系統；機房工程；設計與施工

隨著信息技術和數字技術的迅速發展，電子信息系統機房工程建設規模越來越大，機房工程作為一個獨立的項目進行設計與施工也逐漸呈上升趨勢。電子信息系統機房工程屬于多學科技術，涉及到建筑結構、空氣調節、電氣技術、網絡布線、機房監控與安全防范等多種專業，內容復雜，是一項綜合性工程。只有規范機房的設計與施工，指導機房工程的設計與施工，確保電子信息系統安全、穩定、可靠地運行。

一、電子信息系統機房供配電

《電子信息系統機房設計規范》（GB50174—2008）規定了A、B、C級機房供配電的要求。A 級機房的供電電源應按一級負荷中特別重要的負荷考慮，除應由兩個電源供電（一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞）外，還應配置柴油發電機作為備用電源。B級機房的供電電源按一級負荷考慮，當不能滿足兩個電源供電時，應 配置備用柴油發電機系統。C級機房的供電電源應按二級負荷考慮。根據機房用電量的大小，市電電源電壓可選用l0kV、380V。當變電所和機房在同一個建筑內時，低壓配電系統宜采用TN—S系統。當變電所和機房不在同一個建筑內時，系統宜采用TN—C—S系統。柴油發電機容量、臺數及電壓等級的選擇原則：柴油發電機的容量應包括 U PS、機房專用空調和制 冷設備的基本容量及應急照明、消防、監控等設備的容量。柴油發電機的容量小 于2500kW，且柴油發電機房與主機房的距離小于500m 時，優先選用低壓柴油發 電機組。柴油發電機的容量大于2500kW，且并機運行時，宜采用高壓發電機組。柴油發電機組不要求冗余配置時，宜優先選用單臺柴油發電機組。

《電子信息系統機房工程設計與安裝》（09DX009）中分別提供了三種A級、B 級機房供電系統 圖，以A 級機房為例，第一個方案：兩路10kV電源，備用10kV柴油發電機組。兩路1OkV電源分別向兩段母線供電，每臺變壓器的負荷率不大于50%，當一臺變壓器故障時，另一臺變壓器可帶起全部負荷。當兩路10 kV市電電源均失 電后，柴油發電機自啟動，發電機并機成功后。向兩段10 kV母線供電。第二個方案：兩路10kV電源，備用0.4kV柴油發電機組。考慮到兩段母線的聯絡開關同時發生故障的可能，所以當任一段0.4 kV母線失去市電電源后，柴油發電機 自啟動，發電機并機成功后，向兩段0.4 kV母線供電。第三個方案：兩路0.4 kV電源，備用0.4 kV 柴油發電機組。同時，還介紹了三個B 級機房工程的供 電系統方案，兩個C級機房工程的供電系統方案。設計人員可根據機房工程的級別及現場情況，選用上述供電系統。值得一提的是機房工程 UPS電源除具有常 見的不間斷供電功能外，其主要功能是保證電源的質量，達到穩頻穩壓。所以無論是A 級機房還是C級機房，IT 設備的供電都是由UPS完成的。

二、電子信息系統機房等電位聯結與接地

《電子信息系統機房設計規范》（GB50174—2008）規定了保護性接地（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、信號接地等）宜共用一組接地裝置，其接地電阻應按其中最小值確定。機房內所有設備的可導電金屬外殼、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構等均應作等電位聯結并接地。機房工程常用的三種等電位聯結方式包括：

（1）S型（星形結構、單點接地），適用于易受干擾的頻率0～30kHz（也可高至300kHz）的電子信息設備的信號接地。對于C級建筑面積小于100 m的機房，IT（電子信息）設備可采用S 型等電位聯結方式。這種方式能同時實現保護接地和信號接地，是最為簡單易行的。（2）M型（網形結構、多點接地），適用于易受干擾的頻率大于300kH z（也可低至30kH z）的電子信息設備的信號接地。IT設備除連接PE線作為保護接地外，還采用兩條（或多條）不同長度的導線盡量短、直地與設備下方的等電位聯結網格連接，網格的作用是為電子設備抑制高頻干擾提供一個低阻抗的參考平面，從而降低干擾水平。大多數IT設備應采用此方案實現保護接地和信號接地。（3）SM混合型等電位聯結方式。是單點接地和多點接地的組合，可以同時滿足高頻和低頻信號接地的要求。由于在高頻條件下導體存在電容耦合，互相靠近的導體間存在電感耦合，高頻干擾信號將通過這些耦合進行傳導，為了消除這種干擾，產生了混合型

等電位聯結的接地方式。采用這種方式時，在有需要的樓層內需裝設水平等電位 網格，這些網格又和所在場所的電氣裝置外露導電部分、建筑物金屬結構、管道等就近相連接。各樓層問也通過金屬結構、管道等互相作垂直的連接。

等中位聯結帶、各類金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構均與局部等電位聯結箱連接后。再接至大樓總等電位聯結箱（或帶）。機柜采用兩根不同長度的6 mm軟銅線與等電位聯結網格（或等電位聯結帶）連接，從UPS配電柜至列頭柜的 PE線截面應符合《電子信息系統機房設計規范》PE線最小截面的要求，從列頭柜至機柜的N、PE線，因單相負荷較多其截面應與相線相同。降低“零地”電壓 的方法除了使UPS設備盡可能地靠近IT機房，縮短供電距離；單相負荷應均勻地分配在三相上，中性線截面不小于相線截面外，加裝隔離變壓器也是一個很好 的方法（成本相對高些）。圖1中的列頭柜是帶隔離變壓器的，當列頭柜不帶隔離變壓器時，列頭柜的N線需UPS配電柜N線連接，N線截面應與相線相同，同時列頭柜里的N線與PE線斷開。

圖1 機房接地示意圖（列頭柜帶隔離變壓器）

三、電子信息系統機房的空氣調節

隨IT技術的發展，IT設備的發熱量越來越大，IT設備耗電量中的97%都轉化為熱量，因此在現代機房中，空調系統設計已非常重要。空調的冷負荷主要是服務器等IT設備的散熱，因此機房的空調設計主要考慮夏季冷負荷。對于前進風/后出風方式冷卻的IT設備，要求設備的前面為冷區，后面為熱區，這樣有利于設備散熱和節能。當機柜或機架成行布置時，要求機柜或機架采用面對面、背對背的方式。機柜或機架面對面布置形成冷風通道，背對背布置形成熱風通道。如果采用其它的布置方式，有可能造成氣流短路，不利于設備散熱。對機柜或機架高度大于1.8m、設備熱密度大（單臺機柜發熱量大于3kW）、設備發熱量大或熱負荷大（單位面積的設備發熱量大于300 W/in）的主機房，從有利于設備的散熱的角度考慮，宜采用活動地板下送風、上回風的方式。圖2為冷熱通道氣流組織示意圖，從圖中可以看出，機房專用空調機送出的冷空氣，從地板送風口送出，從機柜正面進入，對機柜內各部件進行冷卻后，熱空氣從機柜背面吹出回到機房專用空調機。當設備的發熱量隨著容量的增加而加大時，為了保證電子信息系統的正常運行，對IT設備的降溫也出現多種方式，各種方式之間相互補充。

圖2 冷熱通道氣流組織立面示意圖

參考文獻：

[1]電子信息系統機房設計規范.GB50174—2008

[2]電子信息系統機房施工及驗收規范.GB50462—2008

[3]楊興.分析電子信息系統機房工程設計與施工[J].信息通信，2013（05）