弱電機房建設工程設計方案

第一章工程概述

1.1工程概況

項目名稱：XXXXXXXXXXXXXXXXXX機房建置工程項目

項目地點：市XXX

總部大樓機房位于三樓辦公區之西南側,面積約為110平方米, 分為三個功能區域，分別為主設備機房、電池間及消防鋼瓶室。

根據機房的需求，本次設計主要包括以下各子系統：

1)裝修工程，主要包括機房區域的地面工程、頂面工程、墻面工程、門窗及其他工程；

2)電力系統，要包括配電箱柜、配電電纜、機房照明、強電橋架；

3)UPS系統，包括機房所使用的UPS設備及其電池等附屬設備等。

4)防雷接地工程，主要包括機房區域的防雷、接地系統；

5)精密空調系統：包括機房區域的精密空調；

6)新風系統：包含機房內部新風系統；

7)環控系統，包括機房區域的溫濕度、供配電、門禁、UPS設備、視頻監控、空調、消防、漏水的監控；

8)綜合布線，包含機房的服務器機柜和列頭柜之間的配線工程；

9)冷熱通道機柜系統，包含機柜系統及冷通道封閉組件；

10)FM200自動滅火系統，包含機房區域的七氟丙烷氣體消防系統建設。

1.2設計原則

在進行機房工程設計時，主要遵循以下原則：

實用性和先進性

機房基礎設施采用先進成熟的技術和設備，滿足當前的需求，兼顧未來的業務需求，盡可能采用最先進的技術、設備和材料，以適應高速的數據傳輸需要，使整個系統在一段時期內保持技術的先進性，并具有良好的發展潛力。在使用先進技術的基礎上來確保其實用性。以適應未來信息產業業務的發展和技術升級的需要。

安全可靠性

為保證各項業務應用需要機房提供高可靠性的保障，要對機房的布局、結構設計、設備選型、日常維護等各個方面進行高可靠性的設計和建設。在關鍵設備采用硬件備份、冗余等可靠性技術的基礎上，采用相關的軟件技術提供較強的管理機制、控制手段和事故監控與安全保密等技術措施提高機房的安全可靠性。

標準化

標準化是非常關鍵的。在機房系統結構設計，基于國際標準和國家有關標準，包括各種建筑、機房設計標準，電力電氣保障標準，堅持統一規范的原則，從而為未來的業務發展，設備增容奠定基礎。

靈活性與可擴展性

機房必須具有良好的靈活性與可擴展性，能夠根據機房不斷深人發展的需要，擴大設備容量和提高用戶數量和質量的功能。具備支持多種網絡傳輸、多種物理接口的能力，提供技術升級、設備更新的靈活性。

可管理性

機房內各系統的可管理性是非常重要的，必須建立一套全面、完善的機房管理和監控系統。所選用的設備應具有智能化，可管理的功能，同時采用先進的管理監控系統設備及軟件，實現先進的集中管理監控，實時監控、監測整個計算機機房的運行狀況，實時郵件、語音報警，實時事件記錄，這樣可以迅速確定故障，提高運行的性能、可靠性，簡化機房管理人員的維護工作，從而為機房安全、可靠的運行提供最有力的保障。

1.3設計依據

設計參考標準規范如下（不限于）：

1)《數據中心設計規范》GB50174-2017

2)《智能建筑設計標準》GB50314-2015

3)《建筑內部裝修設計防火規范》GB50222-2017

4)《防靜電活動地板通用規范》GB/T 36340-2018

5)《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008

6)《低壓配電設計規范》GB50054-2011

7)《建筑物防雷設計規范》GB50057－2010

8)《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2012

9)《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736-2012

10)《綜合布線系統工程設計規范》GB 50311—2016

11)《氣體滅火系統設計規范》GB 50370-2005

12)《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013

13)《安全防范工程技術規范》GB50348-2018

1.4驗收依據

驗收參考標準規范如下（不限于）：

1)《數據中心基礎設施施工及驗收規范》GB50462-2015

2)《智能建筑工程質量驗收規范》GB 50339-2013

3)《建筑裝飾裝修工程質量驗收標準》GB50210-2018

4)《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB50303-2015

5)《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》GB 50169-2016

6)《電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規范》GB 50254-2014

7)《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》GB50601-2010

8)《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243-2016

9)《綜合布線系統工程驗收規范》GB/T 50312-2016

10)《氣體滅火系統施工及驗收規范》GB50263-2007

11)《火災自動報警系統施工及驗收規范》（GB50166—2007）

12)《安全防范系統驗收規則》GA/308-2001

第二章空調系統

2.1需求分析

空調對于電子信息設備的安全運行至關重要，因此機房空調設備的選用原則首先是高可靠性，其次是運行費用低、高效節能、低噪聲和低震動。

主機房地面設置排水系統。地面設置擋水和排水設施。

數據中心不應有與主機房內設備無關的給排水管道穿過主機房，相關給排水管道不應布置在電子信息設備的上方。進入主機房的給水管應加裝閥門。

數據中心內的給水排水管道應采取防滲漏和防結露措施。

穿過主機房的給水排水管道應暗敷或采取防漏保護的套管。管道穿過主機房墻壁和樓板處應設置套管，管道與套管之間應采取密封措施。

主機房和輔助區設有地漏時，應采用潔凈室專用地漏或自閉式地漏，地漏下應加設水封裝置，并應采取防止水封損壞和反溢措施。

數據中心內的給排水管道及其保溫材料應采用不低于B1級的材料。

主機房的空氣含塵濃度，在靜態或動態條件下測試，每立方米空氣中粒徑大于或等于0.5μm的懸浮粒子數應少于17,600,000粒。

2.2設計原則

數據中心空調系統設計選擇，以技術先進、系統實用、技術措施的完善、設備性能好、結構合理、低成本、低維護量作為基本原則。

1)先進性

整個系統的設計在滿足現有功能的前提下，系統設計具有前瞻性，在今后較長時間內部保持一定的技術先進。

2)安全性

系統中的關鍵設備、設計要采取備份及冗余措施，確保系統長期正常運行。

3)實用性

根據數據中心的建設級別、地理位置、不同的應用場景選擇空調系統。提供操作簡便、靈活、便于管理和維護的空調系統。

4)經濟性

在滿足系統功能及性能要求的前提下，盡量降低系統建設成本，采用經濟實用的技術和設備。

2.3負荷計算

空調系統的冷負荷主要是服務器等電子信息設備的散熱。電子信息設備發熱量大（耗電量中約97%都轉化為熱量），熱密度高，夏天冷負荷大，因此數據中心的空調設計主要考慮夏季冷負荷。

空調系統夏季冷負荷應包括下列內容：

1 數據中心內設備的散熱；

2 建筑圍護結構得熱；

3 通過外窗進入的太陽輻射熱；

4 人體散熱；

5 照明裝置散熱；

6 新風負荷；

7 伴隨各種散濕過程產生的潛熱。

空調系統濕負荷應包括下列內容：

1 人體散濕；

2 新風濕負荷；

3 滲漏空氣濕負荷；

4 圍護結構散濕。

采用功率及面積法進行計機房熱負荷：

Qt=Q1+Q2

其中，Qt總制冷量（KW）

Q1室內IT設備負荷（=設備功率×0.8）

Q2環境熱負荷（=0.12～0.18KW/m2×機房面積），南方地區可選0.18，而北方地區通常選擇0.12

本項目機房熱負荷計算如下表所示：

2.4氣流組織設計

從節能的角度出發，本次項目采用行間制冷空調前出風后回風，并且采用冷通道封閉技術，有效隔離冷熱氣流，提高機房空調的制冷效率。

列間冷卻+冷通道封閉方式，氣流組織形式如下：

1)機柜和列級空調均“面對面”布置，列級空調送出的冷空氣進入機柜中間的通道，形成“冷通道”；

2)因冷通道封閉，冷氣流無法進一步往通道上部和通道兩端擴散，故全部進入機柜；

3)冷空氣在機柜內吸收 IT 設備的散熱變成熱空氣后排出，被列級空調吸入，熱空氣在列級空調內被再次冷卻后送入冷通道，進入下一輪循環。

冷通道封閉氣流組織模擬圖，如下圖所示：

圖1 冷通道封閉機房氣流圖

2.5空調設計方案

2.5.1冷卻方式

本次機房制冷方案選用的精密空調均為風冷型機組。

風冷空調的最大優點，就是制冷銅管管路安裝簡便，可維護性強，系統可靠性高，因此在中小型數據中心得到廣泛應用。由于本項目室內外機落差在XXXX范圍內，管道總長不超過50m，因此推薦風冷方案。高效節能，總體運行維護費用較低，且安裝施工簡便，互不影響，可靠性更高。

2.5.2空調選型及布局

高密度（機柜按4KW）區域配置4臺25KW制冷量精密空調,3+1冗余方設計，低密度（機柜按3KW）區域配置2臺39KW制冷量精密空調2臺，1+1冗余設計。

精密空調布局圖，詳見下圖：

圖2 精密空調布局圖

2.5.3設備介紹

技術參數、特點、功能介紹

加濕方式介紹

運行環境參數

2.5.4室內空氣設計參數

冷通道環境要求：

冷通道或機柜進風區域的溫度：18°C ~27°C（推薦值）、15°C ~32°C（允許值）

冷通道或機柜進風區域的相對濕度和露點溫度：露點溫度5.5°C ~15°C，同時相對濕度不大于60%。

當機柜或機架采用冷熱通道分離方式布置時，主機房的環境溫度和露點溫度應以冷通道的測量參數為準；當電子信息設備未采用冷熱通道分離方式布置時，主機房的環境溫度和露點溫度應以送風區域的測量參數為準。

室外機環境要求：

由于上海地下，夏季室外溫度較高，室外機選型為XXX,原因XXXX

2.5.5空調群控

機房空調配置采用N+1冗余，冗余方式可設定為群控,幾個機組可以被設定為備用,備機的通常狀態是關機(風機關),備用功能可按天(可設置時間)輪值,輪值按可選的組數來執行。例如3臺機組1臺備機的情況下,如果輪值數量是1,備用輪值的順序為從1-2到2-3。如果群控中的某臺運行機組聯系不上(故障)或者發生壓縮機鎖定或高溫告警或溫度傳感器故障后,啟用一臺備機,直至所有備機都啟動。

精密空調群控組網方式，參見下表：

2.6給排水、防水方案

空調安裝區域地板下設置適當高度的防水圍堰，并應在圍堰內設置地漏，以防發生水患并能及時排水，并對防水圍堰內的地面及防水圍堰做防水處理。為了使產生水情能及時處理，在可能產生水的地方（機房專用空調四周）采用漏水報警系統。

使用潔凈室專用地漏或自閉式地漏，自閉式地漏的特點是存水腔內設置自動啟閉閥，下水時啟閉閥自動打開，使水直接排向管道；下水停止時，啟閉閥自動關閉，達到防溢、防蟲，防臭的功能。

加強地漏的水封保護。由于地漏自帶水封能力有限，地漏箅子上又不可能經常有水補充，因此當必須設置地漏時，為防室外污水管道臭氣倒灌，應在地漏下加設可靠的防止水封破壞的措施。

為防止給排水管道結露，管道應采取保溫措施，保溫材料應選擇難燃燒的B1材料。

防水圍堰做法

2.7空調機組方案

如現場無特殊要求，當室外機高于室內機時，建議垂直最大距離為20米；當室外機低于室內機時，建議垂直最大距離為5米；建議管道總長不超過60米。

當室外機高于室內機時，建議根據要求加裝“U”型回油彎。管路總長度超過30米，加裝管路延長組件。

圖3 室外機高于室內機安裝示意圖

圖4 室內機高于室外機安裝示意圖

2.8消防聯動

消防聯動時，報警控制器在接到報警信號后發出關閉空調機電源的信號。

第三章新風系統

3.1需求分析

主機房應維持正壓。主機房與其它房間、走廊的壓差不宜小于5 Pa，與室外靜壓差不宜小于10 Pa。

機房新風換氣系統主要有兩個作用：其一給機房提供足夠的新鮮空氣，為工作人員創造良好的工作環境；其二維持機房對外的正壓差，避免灰塵進入，保證機房有更好的潔凈度。

新風系統應設初、中效過濾器，環境條件不好時，可以增加亞高效過濾器和化學過濾裝置。

3.2新風計算

空調系統的新風量應取下列二項中的最大值：

1 按工作人員計算，每人40m3/h；

2 維持室內正壓所需風量。

機房面積S=110㎡ ，機房凈高3米，體積為330m3，按每小時換氣2次計算，機房每小時所需新風量660 m3。

3.3新風機選型及布局

新風系統機房內布局圖

3.4設備介紹

新風機產品介紹

3.5消防聯動

新風機進風管上設計有電動防火閥，它和消防訊號聯鎖。有火災發生時，電動防火閥將自動關閉，防止滅火氣體沿新風管排出室外，減弱滅火功能。