淺談數據機房綜合改造的體會

■文/莊建中

淺談數據機房綜合改造的體會

■文/莊建中

本文從機房規劃設計、裝修、配電系統、照明系統、防雷接地系統、空調通風系統、動力環境監測系統、視頻監控、門禁和消防系統等方面介紹了數據機房綜合改造的規劃與實施過程。

數據機房；綜合改造

引言

數據機房是每個單位的核心區域，機房設計的是否合理直接影響到機房設備能否正常運轉。機房的供電、溫度控制、動環監控、防火、防雷等都與機房設備的穩定運行息息相關。因此，對于數據中心機房建設的前期設計和調研至關重要。

1.機房現狀

單位舊機房內部已安裝消防管道、防靜電地板和吊頂。機房內由一臺10KVA不間斷UPS供電，兩臺5匹柜式空調負責機房的溫度控制。由于該機房是在20年前建設的，當時并未按國家相關機房建設標準來實施，因此存在機房布局不合理、網絡綜合布線雜亂、無環境監控系統、單路供電無冗余等不足現象。

2.機房綜合改造方案

機房綜合改造，不僅要考慮到未來機房的實用性和經濟性，還要考慮到機房的可擴展性和先進性。為保證機房設備可靠地運行，在改造方案中，首先需要考慮的是機房供電系統、UPS系統、防雷系統等幾方面；其次要滿足機房設備對環境的要求，考慮機房的溫濕度、空氣的潔凈度、防靜電、機房監控等。不但要考慮空調、新風機等設備對機房環境影響，還要考慮裝修材料對機房溫濕度的影響,比如墻面材料、頂面吊頂、地板等；除了上述兩個方面，根據現代機房的特點，還需要對機房的監控、照明、門禁等進行綜合考慮。

2.1 機房區域劃分

依據空間劃分合理、功能互補的原則，設計中將機房有機地劃分為主機房、電池間、監控室、設備間四個功能區域。主機房在舊機房的外辦公區域建設；電池間、監控室和設備間將由舊機房改造而成。四個功能區既銜接有序，又是獨立個體，從而使整體布局合理、脈絡清晰，并符合各系統要求。

2.2 機房裝修

整個機房墻壁將全部采用輕鋼龍骨隔斷和防火玻璃隔斷建設。輕鋼龍骨隔斷使用12mm耐火石膏板做雙面雙層安裝，安裝時第一層耐火石膏板作橫版安裝，第二次作豎版安裝，輕鋼龍骨中間使用50mm巖棉填塞做保溫，表面使用膩子粉找平，然后使用乳膠漆粉飾表面。

機房平面圖

主機房與電池間采用防火玻璃隔斷，使用12×12雙層防火玻璃，玻璃間隙使用玻璃膠封堵，表面細木板基層，不銹鋼飾面，機房門使用甲級鋼制防火門；機房頂面用防塵漆做防塵處理，用鋼制瓦楞板吊頂保溫，地面采用防靜電地板，由于空間高度最低處只有2.4米，為了保證機柜和機柜上方M槽的順利安裝，地板高度設計為15厘米，地面覆涂防塵漆，鋪設橡塑海綿保溫。

2.3 機房配電系統

單位市電為雙路供電，為機房提供了供電保證。因此在機房供電設計上采用TN-S三相五線制供電模式，機房供配電系統主要包括機房內動力設備供配電系統和IT設備的UPS供電系統，根據機房現有功率和未來設備用電需求增長計算，機房的入戶電纜我們選用4×50+1×25的帶鎧電纜供電，保證供電的同時還可以防止嚙齒類動物的啃咬。

動力設備供配電系統主要為機房各輔助功能的維修插座、照明、動力設備（空調系統、新鳳系統、排風系統）等系統供電。

UPS供電系統采用兩臺20KVA UPS冗余并機，模塊化結構，安裝在標準機架內，為服務器、應急照明、門禁系統、監控系統和環境監控系統等提供電力保障。后備時間為滿負荷運行兩小時設計，該方案可保證在任何一臺UPS設備出現故障或需要維修時，也能夠保障機房設備的正常供電。

2.4 機房照明系統

機房照明主要分為普通市電照明和應急照明。根據節能要求，機房全部采用LED節能燈設計，設計照度為500LX，輔助區域設計照度為300LX，由市電供電；機房內設應急燈，設計照度應大于50LX，設計為一路市電和一路UPS供電，在市電正常時由市電供電，當市電斷電時設備自動切換到UPS供電，保證應急用電安全，主要用于出入口安全指示燈和疏散指示燈。

2.5 機房防雷、接地系統

為了防止感應雷、側擊雷沿電源線路進入損壞機房設備，按照《建筑物電子信息系統防雷設 計規范》要求，為機房供電線路安裝三級防雷浪涌吸收保護器。第一級保護器，安裝在總電源進線的配電柜前，最大放電電流100kA（10～350μs），動作時間小于100ns，將電涌限制在后一級的限制范圍內；第二級保護器，安裝在UPS市電接入端，最大放電電流40kA（8～20μs），動作時間小于25ns，進一步泄放浪涌電流；電源第三級保護器，主要用于保護重要設備的電源系統，安裝在UPS電源的輸出端，最大放電電流5kA（8～20μs），動作時間小于25ns。通過三級防雷保護器的作用，將雷電浪涌對機房設備的破壞降到最低限度。

為保證設備和操作人員的安全，所有電氣、電子信息設備都必須采取等電位連接與接地措施。

機房內首先按照間距為1200mm網格鋪設等電位地網，同時在機柜外圍四周鋪設一圈30×3的等電位聯接銅帶，與大樓的地網連接。機房內所有電氣和電子設備的金屬外殼、機柜、機架、計算機直流地、防靜電地板支架、屏蔽線外層、安全保護地及SPD接地端，均以最短的距離就近與等電位連接網絡連接。另外在接地干線的選擇上宜采用截面積不小于16mm的多股銅芯絕緣導線，保證接地良好。

2.6 空調通風系統

合理的機房環境溫度也是資源合理化運用的重要條件，機房內的環境參數也有規范和標準的要求。一般來說溫度控制在24℃±2℃，濕度50%±5%左右，而一般通信設備電子元器件正常的工作溫度范圍較大，上限一般在35℃～40℃左右。為了保證機柜內部的通信設備散熱效果良好，必須保證機房過道環境溫度較低，空調設備保持在送風出口和回風溫度較低的工況下運行，從而使空調設備制冷系數降低，能耗損失較大。

空調通風系統對于機房設備的安全運行極為重要，也是機房能耗的主要來源。為了能夠達到節約能源、降低成本的目的，我們采用了封閉熱通道的系統來提高制冷效率。

主機房選用風冷型行級精密空調三臺，設計制冷功率為每臺25KW,并且采用2+1的設備配置方式，即兩臺工作一臺備用的組網方式，保證空調7×24小時的安全運行，設計上采用行間空調+封閉熱通道的方式，即冷風是從空調前端的冷通道送出、機柜前端的設備吸入冷氣，通過給設備降溫后，形成熱空氣由機柜后端排出至封閉熱通道，熱通道的氣體迅速返回到空調回風口。這樣通過兩列背對背機柜封閉熱通道進行熱量交換，從而完全解決了冷熱氣流短路的問題，保障了服務器機柜溫度的均勻，消除了局部熱點，增加了服務器的運行可靠性，同時有效地降低了不必要的能耗。

為保證機房的潔凈和防火啟動后盡快潔凈機房空氣，根據《電子信息系統機房設計規范》為機房設計新風系統和消防排氣系統，新風系統采用一臺風量為1500m3/h的預處理型新風機，制冷量為8KW，制熱量為8.5KW，安裝在主機房外，通過管道送風，為維持機房內正壓提供穩定風量。排風系統采用一臺風量為1300m3/h的軸流風機作為消防后排廢氣使用，分別在主機房和電池室距離地面100mm處開設一個排氣口，設計余壓為215Pq。

2.7 動力環境監測系統

數據中心機房對于環境的監測是必不可少的。環境動力監控內容主要包括以下部分：配電監測系統、精密配電監測系統、機房UPS監測系統、機密空調監測系統、漏水監測系統、溫濕度監測系統、安防集成系統等。系統要具有自診斷功能，實時監測各通訊模塊和設備的工作狀態，對于出現的通訊故障和通訊中斷狀況，也可通過多種方式將報警內容通知管理人員。

2.8 機房視頻監控和門禁系統

機房視頻監控系統采用基于TCP/TP網絡數據架構模式，對機房出入口和機房內設備進行7×24小時的實時監控。前端采用紅外線彩色高清半球攝像機，使用數字NVR進行錄像和存儲，存儲時間為2個月，滿足信息系統感情三級等保的要求。

門禁系統采用TCP/IP模式，使用IC卡作為身份認證，在主機房、監控室、配電室等區域入口設置門禁，門禁設置為單向刷卡，即進門為讀卡器刷卡進入，出口為開門按鈕。門禁系統由UPS提供供電保障，但在消防狀態下系統通過切斷門禁系統的UPS供電實現應急情況下的門禁安全。

2.9 機房消防系統

機房的消防系統采用柜式七氟丙烷氣體滅火系統，也與環境監控系統通過網絡進行連接。該系統由火災自動報警控制器、滅火控制器、感煙感溫探測器、聲光報警器和柜式滅火裝置等組成，控制系統安裝在機房監控室，主機房和電池間各配置一套七氟丙烷柜式滅火裝置，瓶內壓力為2.4MPa（20℃），同時在機房內安裝機械式自動泄壓裝置，保持消防壓力維持在正常水平。

3.結束語

改造前，數據機房在配電、供電、防塵、消防及溫度控制等方面仍與現代化的數據機房標準相距甚遠，且隨著事業發展和新技術建設項目的不斷涌現，機房條件難以滿足業務需求。

本次機房綜合改造后的機房在網絡規劃、設備布局、電氣性能、環境監控、防火減災等方面達到現代化機房的要求，符合信息化發展的需要，為信息系統建設和業務發展提供更加可靠有力的基礎支撐。

（作者單位：新華社廣西分社）

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