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(chēng)：XXXXXXXXXXXXXXXXXX機房建置工程項目

項目地點(diǎn)：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(gè)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(mén)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(fēng)系統：包含機房?jì)炔啃嘛L(fēng)系統；

7)環(huán)控系統，包括機房區域的溫濕度、供配電、門(mén)禁、UPS設備、視頻監控、空調、消防、漏水的監控；

8)綜合布線(xiàn)，包含機房的服務(wù)器機柜和列頭柜之間的配線(xiàn)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(dòng)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(jìn)行機房工程設計時(shí)，主要遵循以下原則：

實(shí)用性和先進(jìn)性

機房基礎設施采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和設備，滿(mǎn)足當前的需求，兼顧未來(lái)的業(yè)務(wù)需求，盡可能采用最先進(jìn)的技術(shù)、設備和材料，以適應高速的數據傳輸需要，使整個(gè)系統在一段時(shí)期內保持技術(shù)的先進(jìn)性，并具有良好的發(fā)展潛力。在使用先進(jìn)技術(shù)的基礎上來(lái)確保其實(shí)用性。以適應未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展和技術(shù)升級的需要。

安全可靠性

為保證各項業(yè)務(wù)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(gè)方面進(jìn)行高可靠性的設計和建設。在關(guān)鍵設備采用硬件備份、冗余等可靠性技術(shù)的基礎上，采用相關(guān)的軟件技術(shù)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(shù)措施提高機房的安全可靠性。

標準化

標準化是非常關(guān)鍵的。在機房系統結構設計，基于國際標準和國家有關(guān)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(lái)的業(yè)務(wù)發(fā)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(fā)展的需要，擴大設備容量和提高用戶(hù)數量和質(zhì)量的功能。具備支持多種網(wǎng)絡(luò )傳輸、多種物理接口的能力，提供技術(shù)升級、設備更新的靈活性。

可管理性

機房?jì)雀飨到y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(shí)采用先進(jìn)的管理監控系統設備及軟件，實(shí)現先進(jìn)的集中管理監控，實(shí)時(shí)監控、監測整個(gè)計算機機房的運行狀況，實(shí)時(shí)郵件、語(yǔ)音報警，實(shí)時(shí)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(jiǎn)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(dòng)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(shù)規范》GB50343-2012

9)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》GB50736-2012

10)《綜合布線(xiàn)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(dòng)報警系統設計規范》GB50116-2013

13)《安全防范工程技術(shù)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(zhì)量驗收規范》GB 50339-2013

3)《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗收標準》GB50210-2018

4)《建筑電氣工程施工質(zhì)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(zhì)量驗收規范》GB50601-2010

8)《通風(fēng)與空調工程施工質(zhì)量驗收規范》GB50243-2016

9)《綜合布線(xiàn)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(dòng)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(guān)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(dòng)。

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?jì)仍O備無(wú)關(guān)的給排水管道穿過(guò)主機房，相關(guān)給排水管道不應布置在電子信息設備的上方。進(jìn)入主機房的給水管應加裝閥門(mén)。

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(guò)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(guò)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(shí)，應采用潔凈室專(zhuān)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(tài)或動(dòng)態(tài)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(shù)先進(jìn)、系統實(shí)用、技術(shù)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(jìn)性

整個(gè)系統的設計在滿(mǎn)足現有功能的前提下，系統設計具有前瞻性，在今后較長(cháng)時(shí)間內部保持一定的技術(shù)先進(jìn)。

2)安全性

系統中的關(guān)鍵設備、設計要采取備份及冗余措施，確保系統長(cháng)期正常運行。

3)實(shí)用性

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

4)經(jīng)濟性

在滿(mǎn)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(jīng)濟實(shí)用的技術(shù)和設備。

2.3負荷計算

空調系統的冷負荷主要是服務(wù)器等電子信息設備的散熱。電子信息設備發(fā)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(guò)外窗進(jìn)入的太陽(yáng)輻射熱；

4 人體散熱；

5 照明裝置散熱；

6 新風(fēng)負荷；

7 伴隨各種散濕過(guò)程產(chǎn)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(fēng)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(jìn)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(huán)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(fā)，本次項目采用行間制冷空調前出風(fēng)后回風(fēng)，并且采用冷通道封閉技術(shù)，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(jìn)入機柜中間的通道，形成“冷通道”；

2)因冷通道封閉，冷氣流無(wú)法進(jìn)一步往通道上部和通道兩端擴散，故全部進(jìn)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(jìn)入下一輪循環(huán)。

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(fēng)冷型機組。

風(fēng)冷空調的最大優(yōu)點(diǎn)，就是制冷銅管管路安裝簡(jiǎn)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(cháng)不超過(guò)50m，因此推薦風(fēng)冷方案。高效節能，總體運行維護費用較低，且安裝施工簡(jiǎn)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(jiàn)下圖：

圖2 精密空調布局圖

2.5.3設備介紹

技術(shù)參數、特點(diǎn)、功能介紹

加濕方式介紹

運行環(huán)境參數

2.5.4室內空氣設計參數

冷通道環(huán)境要求：

冷通道或機柜進(jìn)風(fēng)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(jìn)風(fēng)區域的相對濕度和露點(diǎn)溫度：露點(diǎn)溫度5.5°C ~15°C，同時(shí)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(shí)，主機房的環(huán)境溫度和露點(diǎn)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(shí)，主機房的環(huán)境溫度和露點(diǎn)溫度應以送風(fēng)區域的測量參數為準。

室外機環(huán)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(gè)機組可以被設定為備用,備機的通常狀態(tài)是關(guān)機(風(fēng)機關(guān)),備用功能可按天(可設置時(shí)間)輪值,輪值按可選的組數來(lái)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(lián)系不上(故障)或者發(fā)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(dòng)。

精密空調群控組網(wǎng)方式，參見(jiàn)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(fā)生水患并能及時(shí)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(chǎn)生水情能及時(shí)處理，在可能產(chǎn)生水的地方（機房專(zhuān)用空調四周）采用漏水報警系統。

使用潔凈室專(zhuān)用地漏或自閉式地漏，自閉式地漏的特點(diǎn)是存水腔內設置自動(dòng)啟閉閥，下水時(shí)啟閉閥自動(dòng)打開(kāi)，使水直接排向管道；下水停止時(shí)，啟閉閥自動(dòng)關(guān)閉，達到防溢、防蟲(chóng)，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(jīng)常有水補充，因此當必須設置地漏時(shí)，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(chǎng)無(wú)特殊要求，當室外機高于室內機時(shí)，建議垂直最大距離為20米；當室外機低于室內機時(shí)，建議垂直最大距離為5米；建議管道總長(cháng)不超過(guò)60米。

當室外機高于室內機時(shí)，建議根據要求加裝“U”型回油彎。管路總長(cháng)度超過(guò)30米，加裝管路延長(cháng)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(lián)動(dòng)

消防聯(lián)動(dòng)時(shí)，報警控制器在接到報警信號后發(fā)出關(guān)閉空調機電源的信號。

第三章新風(fēng)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(fēng)換氣系統主要有兩個(gè)作用：其一給機房提供足夠的新鮮空氣，為工作人員創(chuàng )造良好的工作環(huán)境；其二維持機房對外的正壓差，避免灰塵進(jìn)入，保證機房有更好的潔凈度。

新風(fēng)系統應設初、中效過(guò)濾器，環(huán)境條件不好時(shí)，可以增加亞高效過(guò)濾器和化學(xué)過(guò)濾裝置。

3.2新風(fēng)計算

空調系統的新風(fēng)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(fēng)量。

機房面積S=110㎡ ，機房?jì)舾?/span>3米，體積為330m3，按每小時(shí)換氣2次計算，機房每小時(shí)所需新風(fēng)量660 m3。

3.3新風(fēng)機選型及布局

新風(fēng)系統機房?jì)炔季謭D

3.4設備介紹

新風(fēng)機產(chǎn)品介紹

3.5消防聯(lián)動(dòng)

新風(fēng)機進(jìn)風(fēng)管上設計有電動(dòng)防火閥，它和消防訊號聯(lián)鎖。有火災發(fā)生時(shí)，電動(dòng)防火閥將自動(dòng)關(guān)閉，防止滅火氣體沿新風(fēng)管排出室外，減弱滅火功能。