傳統通信機房DC化改造初探

包志凱

中國電信股份有限公司泰州分公司

0 引言

傳統通信機房作為提供電信網絡服務的基礎設施，隨著網絡演進、PSTN老舊設備退網而出現了較大閑置空間，而IDC業務需求不斷增長，網絡重構也需要對機房進行DC化改造。機房DC化改造工程應充分認識其復雜性，注意溝通協調，強化項目管理。

改造工程首先要結合改造經濟性指標對機房層高、承重、運輸通道、供電等多個方面進行綜合評估，選擇適合的目標改造房屋。泰州電信通信樞紐樓比鄰市政府，地理位置優越，交通便捷；具備雙市電回路供電，供電安全穩定。大樓預計可DC化改造的機房為4-13樓共10層，每層面積1000m2。

下面就泰州電信通信樞紐樓第11樓層實施DC化改造的思路及方案作一介紹。

1 機房層高考慮

機房層凈高要大于3.20m，推薦為3.40m以上，如層高小于3.20m，則消防管線、照明管線、線纜橋架等布置將比較困難，如層高小于3.00m將不具備改造價值。

2 機房承重加固方案選擇

DC機房一般承重要求＞6KN/m2，高密度機房承重要求＞10KN/m2，而傳統機房樓面承重普遍在3-6KN/m2。對于承重不符合DC機房要求的，可優先考慮通過機柜稀疏布局、減小單機柜的設備安裝數量等方式，以犧牲機房空間來換取承重滿足。對于機房承重有明確要求的IDC項目，或希望盡可能擴大服務器安裝量的，就需要進行承重加固。

加固主要是對大樓建筑結構的柱、梁、板進行加固處理，一般大樓立柱由于工藝、作業面、經濟性等方面的原因不做加固處理，基本是在立柱承重范圍內，通過加固梁、板以達到機房承重加固目的，同時在加固時需要考慮加固對層凈高的影響。

泰州電信通信樞紐樓原有的承重能力為4.5KN/m2，通過對大樓地基、立柱的承重分析，對大樓采用部分樓層加固方式：11、13層按照10KN/m2，12層的一半按照16KN/m2進行加固，其余樓層不進行加固，采用合理機柜排列、減小單機柜的設備總重量等方式滿足承重要求。

（1）梁加固方案：常規加固方案有“加大梁截面”，該方案適用于非預應力梁加固。因鳳凰路大樓主梁為預應力梁，本次加固時首次采用梁下預應力鋼絲繩的方式進行加固，并輔助梁加大截面、梁包鋼板等方式進行實施加固。“預應力鋼絲繩”加固方案，常見于橋梁加固應用，應用于室內加固為省內首例，該方案經過省內相關加固專家進行專題論證通過，在設計院、施工方、錨具加工廠家等多方合作下，攻克了室內預應力鋼絲繩加固錨具難題，順利完成加固工程。

（2）板加固方案：有“碳纖維加固”和“粘鋼加固”兩種方案可選。碳纖維，材質輕，施工方便，是樓板加固的常見方案。芳綸纖維，也是一種加固材質，但常用于沖擊力加固場景（如防彈衣），對于樓面靜態受力加固場景不適用。考慮本次加固是作為IDC機房使用，機房內放置有UPS等設備，參考國內甘肅等地IDC機房報告的由于采用碳纖維加固方式導致UPS爆機事故案例，本次加固采用粘鋼方式。具體方案采用增加板下鋼梁、板粘鋼板等方式進行加固。

各種加固方案對比如表1所示。

大樓11-13層進行承重結構加固后梁下凈高由3.47米減少至3.40米，符合DC機房層凈高要求。

3 機柜供電方案選擇

機柜供電方案主要有高壓直流供電、交流UPS供電、交流DPS供電，而交流UPS供電也存在塔式UPS、模塊化UPS兩大類，故在供電方案選擇時按照“符合客戶需求，可維護、可擴展、經濟”等原則進行。

雖然高壓直流供電方式由于其高效環保應為首選方案，但客戶的接受度較低，明確提出交流供電要求，故本期11樓DC改造未考慮該供電方案。

交流UPS及交流DPS方案對比選擇：模塊化UPS系統具有并聯冗余、在線擴容的特性,并能構成系統雙總線方案，系統效率、可靠性、穩定性高。傳統塔式UPS電源并機數量越多，可靠性反而降低。

表2對比了3種供電方案，經過對比采用交流UPS+集中式模塊化建設方案。

表2 三種供電方案優缺點對比表

4 空調系統方案選擇

空調系統技術方案是決定DC機房整體PUE的最關鍵因素，應根據空調系統現狀、機房（負荷）規模、機架排列方式、單機架功率密度、管道資源、空調室內外設備安裝條件等因素，合理選擇空調系統和氣流組織。機房空調系統主要有冷凍（卻）水型空調、風冷空調、水冷空調等方式。空調系統的選擇應根據所在區域的氣候條件，結合熱管等節能技術應用，充分利用自然冷源，合理選擇節能型空調產品，實現高效節能運行。空調系統建設改造的最大瓶頸和難點是管道資源和室外設備安裝空間的欠缺，可通過合理改造屋面空間、建設專用塔臺、鋪設室外管道等方式予以解決。各種空調方案對比如表3所示。

基于上述分析，空調建設方案最終確定為：采用風冷型列間空調分布式制冷方式，每個微模塊內配置5臺25kW（4+1備份）列間空調，根據“機房不進水”原則，空調選擇變頻單冷不加濕列間空調。

列間空調室外機組的放置為本次改造項目的難點，經過對大樓結構評估，最終選擇將北側窗戶的玻璃全部拆除，將室內北側靠窗戶的位置隔出一條形空間用于室外機組放置，實施3面一體化防水處理。考慮UPS等供電設備在同機房設置，本次采用封閉熱通道方式。

表3 空調方案對比

5 微模塊布局

DC機房整層分隔為：空調外機區、微模塊區、UPS區、儲物預留區，其中微模塊區與UPS區間不做物理隔斷。機房梁下凈高3.4m，承重10kN/m2，微模塊6個，IT機架數量為216架，機架尺寸600cm×1200cm×2200cm。

空調外機區：放置本層列間空調室外機，外墻玻璃全部拆除形成氣流通道。空調區3面做整體防水處理（頂面+墻面+地面），與微模塊區隔墻做10cm防水臺，空調管道孔做封閉處理，并在微模塊區隔墻處增加水浸檢測。

儲物預留區：位于機房南側，用于日常IDC機房儲物使用，并用做IDC機房列間空調室外機擴容預留。與微模塊區隔墻做10cm防水臺，外墻玻璃貼防曬膜做保溫處理。

微模塊區：放置6個微模塊，每個微模塊配置2個列頭柜+36架IT機架+5臺25kW列間空調（4+1備份），考慮空調制冷能力，單機架功率按3KVA設置。采用封閉熱通道方式，在達到一定PUE效果的基礎上，兼顧機房UPS區降溫需求。

UPS區：位于微模塊區西側，布放2套UPS系統，電池放置于12樓電池室。電池后備時間按20min配置。

具體機房平米布局如圖1所示。

圖1 機房平米布局圖

6 消防氣滅

傳統通信機房DC化改造中氣滅消防方案除了考慮本層DC機房的氣滅消防需要外，還需要考慮整棟機樓的消防系統可能不符合消防新規的問題。

在機房面積小于500m2，空間體積小于1600m3時，氣體滅火可考慮無管網方案；機房面積大于500m2時必須采用有管網氣滅方案，另外需注意單個防火分區面積要小于800m2，空間體積小于3600m2。氣滅氣體可選七氟丙烷和IG541系統。

11層IDC機房消防氣滅方案選擇：采用有管網氣滅方案，在12樓設置集中氣滅鋼瓶間，負責10-13層氣體滅火，DC機房單個防火分區面積控制在500m2以內，采用七氟丙烷系統。IDC機房的消防監控納入大樓消防總系統，IDC消防系統與微模塊動環系統實現聯動。

7 建設運輸通道

泰州電信通信樞紐樓有東、西兩側樓梯，另東側有一部貨梯，能夠運輸的機柜最大尺寸為600×1100×2200。本次DC化改造采用的600×1200×2200機柜無法通過樓梯、貨梯進行運輸，只能采用吊車吊裝的方式完成運輸。機柜通過吊車吊裝至11樓北側窗戶（開口4m×3m）運送進機房，高層吊裝方案受天氣影響較大，安全風險比較大，

高層吊裝需注意防范風險點：1）高空墜物風險：機架重量大、運輸高度高，且因11樓窗戶開口較小，只能通過兩根運輸帶水平綁扎吊裝，滑脫墜物風險加大；2）機柜晃動風險：高空吊裝時，機柜有一定幅度晃動，且受風力影響加大，精確送至11樓開窗口時，易造成大樓外立面受損或機柜受損；3）疲勞作業風險：因吊車等租賃費用較高，搬運單位會存在連續吊裝工作情況。但長時間精準空中吊裝作業對吊車手的壓力非常大，因此連續吊裝2小時候須休息2小時后方可繼續作業，規避疲勞作業風險。

由于IDC機房建設時有大量的機柜進行運輸，建議對樓梯、電梯的機柜的極限尺寸進行評估，推薦機柜盡量使用樓梯、貨梯能夠運輸的尺寸。

8 經濟性分析

統籌考量機房、電力、空調等關鍵資源條件及其匹配度，原則上應避免因一項資源富余而投入大量資金進行其他資源的改造。既要充分考慮改造方案技術可行性、安全可靠性、建設維護便捷性等技術因素，也要重視投資回收期、單位造價、PUE值等效益指標。

雖然機房加固增加了投資，但由于本期供電部分以及發電機組使用了原有的資源，11樓IDC機房單層改造單機架投資4.9萬元，總體上看該項目經濟性比較好，符合當前的業務發展要求。