B类机房装修注意事项.docx
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B类机房装修注意事项.docx
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B类机房装修注意事项
一、机房装修
机房装修前场地勘察
在设计一个机房前,需要在现场查看预计要建立机房场地,由于很多大楼都没有为机房建设预留充分条件,所以我们在做方案设计前一定要现场查看一遍,确定场地能够满足机房建设要求。
机房周边环境条件
○1机房前后左右各周边不能有容易产生渗水房间,因为如果机房墙壁四周存在那种水汽特别重房间,对机房后期使用过程是一种非常大隐患,因为机房内有大量服务器等精密电气设备,运行周期需要满足一定环境温湿度条件,如果一旦机房四周有这样房间有可能造成机房内墙壁渗水严重。
○2机房用地面积顶部不能有容易产生渗水房间,原因同上,如果有这样房间比如卫生间、茶水间、大功率配电机房,都容易造成机房内因为运行精密空调产生结露,而结露现象在机房里是100%要避免。
○3机房四周一定要有可靠接地体,比如建筑承重柱、大楼接地网等等,这样才能保证机房防雷接地顺利实施。
○4机房在铺完吊顶后能保持2.5米净高度,考虑到以后上走线布线和机柜安装,设备安装运输,还有精密空调冷气吹风,均要求有一定净地面高度。
○5机房上方一定要能够完全封闭,因为如果不能完全封闭话,会造成空间吊顶上方空间和其他房间相连,在两面温差较大情况下同样会出现结露现象。
如果查看时候发现顶棚吊顶已经装好,一定要上去看看能不能用常规方式封闭,使机房形成一个独立密闭空间。
○6机房用地区域内和顶上也绝对不能存在消防水管、用水管、中央空调管道、排污管。
这些东西如果存在于机房上方,将是对机房严重危害!
试想一下
如果这些管道任何一条爆裂将会导致什么样后果。
○7机房选址时候也要注意不要高于十四层,且应该在选址楼层平面上选择尽可能远离建筑外墙位置。
至于为什么,是因为如果高于十四层,就有可能被雷雨季节侧击雷达到该层外墙面,一旦达到该位置就会因为电磁感应原理,而使机房内部线路产生感应电流,对设备造成危害。
二、机房配电
2.1.1机房配电中常用线缆类型和型号
使用电缆一般都是聚乙烯绝缘电缆,该种电缆具有良好耐火性和阻燃性,能够承受电压也足够。
2.1.2机房配电配电箱
根据机房用电大小,可分为普通配电箱和专用机房配电箱,专用机房配电箱能够智能控制,整个设计遵守防火、防漏电、防雷接地原则,能够最大限度保护用电线路安全。
同时如果预算成本低,不能采用智能化配电箱,那么在选择空气开关时候也一定要选择机房专用空气开关,开关弹片浸泡在矿物质油中,不会在闭合或者短路时产生电火花。
2.1.3机房配电线缆选择
○1敷设环境对电缆选型考虑机房内使用电缆,所有配电用电缆均要考虑良好阻燃性和散热性,配电箱至照明、用电插座等等过程中使用电缆必须具有阻燃,并且使用PVC管管径一定要大于或等于电缆140%。
○2电缆横截面大小也是一个非常重要选择原则,具体横截面参照上面副表格。
○3大功率线缆线芯最好是单股,具有良好耐热性。
○4在电缆选择上,一般都会依据60%安全负载为原则,比如说某一路计算负载电量为100A,那么建议选择能支撑140A电缆截面为电力电缆。
2.1.4.机房配电分路分区原则
○1分路原则,一个配电正规数据中心机房,其配电都是由两路三相五线电力电缆输入机房总动力配电箱,一路为市电电力,一路为柴油发电机电力等两种来源。
在进入机房后,从总配电柜输出电源又要考虑到分路,比如,推荐做法是将以下几个部分考虑进去。
A、市电供电
精密空调
正常照明电路
启动电源较大发电机,如冲击钻、切割机、电焊机、焊枪
B、UPS电源供电
机柜电源
维护用电源插
应急照明灯
2.1.5机房配电电流量计算
机房配电电流量计算是一个非常重要工作,如果电流量计算不准确,对机房后期各个系统运行正常是一个非常不利影响。
○1电路电量计算原则,每条电路载流量计算,推荐算法是先计算出实际流量再翻倍,翻倍基础上再除以40%为合理电量。
比如,如果某一路电路现在实际流量为A,那么它翻倍则为2A,再次基础上再加上40%则等于
安全载流量=2A*0.4+2A
○2上面安全载流量也是选择电力电缆一个重要依据。
○3根据算出来流量,来使用相应电力线缆。
一般情况下,计算用电缆截面时候可以根据这个比较实用计算方法来
计算,由一名做UPS部署工程师提供,供大家参考。
假设我们按照UPS输入电量为20KVA来计算适用电缆,由于是三相电,那么我们在计算时候就要均衡分布着20KVA电量,即
20/3≈6.7
6.7KW电量话,那么它最大负载电流是多少呢?
6700/220≈30A
那么,得出结论就是电缆每一路需要承担30A电流,好了,我们知道了这个流量就要匹配相应电缆了。
有个小贴士,计算电线电缆载流量时候,记住一个窍门,如果是单股铜
线,可以让它每平方能承受6A电流来计算。
当一旦到了多股电缆了以后,它电缆铜芯之间,在导电时候就不是完全贴附在一起了,其流量损失也就出来了,于是,只能按照其每平方3~4A电量来计算,那么这个例子里面我们需要电缆是:
30/3=10mm2
那么,也即是说我们只要选用3*10mm2电缆都已经能够满足使用了,当然了,如果考虑到电缆满负荷状态下可能引起发热等问题,建议买稍微再大点电缆,即稍微大一号16mm2。
关于配电,还涉及到一个电流相间平衡问题,简单说就是,不要让ABC三相种某一相总是处于满负荷,而又有某一项总是处于低负荷,这样对三相电来说是既不稳定,所以,建议在供配电系统设计时候搭配一些运行监控模块。
以了解每一路电使用状态。
电线电缆推荐选用,根据一个资深网友提供表格会在本手册附录里提供给大家。
2.1.6.空气开关搭配注意
在设计空气开关型号时候,一定要注意一个原则,打个错误比方,总输入为100A电量,要分成两路,如果按照均分原则,会在下面搭配2个
50A空开,但是,这样情况下,一旦其中某一个空开坏了,那么,100A电量会一下子灌输到另外一个50A空开里面,那么,这条线路就极易造成短路或断路跳闸等等情况,所以在搭配时候一定要考虑分区空开最大电流。
当然,如果是一个专业数据中心,需要配备专业配电柜产品来配电,这类型产品能够对目前强电线路进行运行监视,对进入机房作为动力配电每一个相电路负载、电流、电压、漏电、功率等都有实时显示,方便机房管理人员对用电情况了解清楚,具体相关产品由于篇幅有限就不展开介绍了,可以根据需要上网找一下“智能配电柜”“低压配电柜”等这些关键字。
比较有名厂商有进口梅兰日兰、德力西等等。
还有一点非常需要注意:
绝对要保持配电柜完整性,一般情况下配电柜都是整体密封设计,为是电气安全,所以,当机房装修时候遇到有可能需要破坏配电柜完整性时候一定要保证配电柜第一装修第二原则,否则,安全事故非常容易发生。
2.1.7.高可用性智能灯管调节设计
众所周知,随着机房面积增大,机房使用区域都需要配备一定数量灯箱,而这些灯箱控制一般都是由机房照明配电系统所控制着。
笔者在编写这
一小节时候就是因为看到了一个非常不错灯管控制设计电路,才特意介绍一
下。
设计思想就是,一般情况下,我们灯箱都是由三根灯管组成,而三根灯管如果用一路电电线开关控制话,就会造成必须一下子开启三根灯管,这样子既浪费电又不必要。
我们可以将无人值守机房分为三种工作状态,一种是无人进入维护状态,一种是有人维护状态,一种是有人参观或者大规模维护状态。
那么,如果这样子话,我们就能将灯箱里灯管分别经由三路空气开关控制,下面是图文说明,以免太多文字描述让大家一知半解。
2.1.8.电缆安装过程中绝对不允许出现安装方法:
从上面很多回复我们可以看出,在电线电缆施工中,外面绝缘皮作用非常重要,在漏电、短路等现象发生时,铜芯温度会瞬间升高,如果没有绝缘皮保护或者绝缘皮耐高温不够,不具有阻燃特性话,很可能造成机房内发生火灾,笔者在写这个文档时候正好时逢上海电信机房起火致死消防事故,所以,再次提醒大家注意,机房内部使用电线电缆必须具有ZR代号。
三、机房气体消防
注意,下面说道方案都是使用洁净气体:
七氟丙烷,根据笔者从专业消防施工人员那里得到结论,气体消防有七氟丙烷和气溶胶,气溶胶是一种不适宜使用在机房气体消防种类。
3.1.气体消防分类
3.1.1.有管网式气体消防
3.1.1.1.有管网式主要应用场所
有管网式气体消防主要应用在大型数据中心,主要特点有:
面积大、防区多、体积大等等。
比如运营商机房就要求是有管网式气体消防设计。
3.1.1.2.有管网式气体消防组成
要在一个大型数据中心建设一套完整有管网气体消防系统,则由以下几个部分组成:
a、钢瓶间b、管网c、控制主机d、感应探测器(烟感温感)e、钢瓶f、声光报警器
3.1.2.无管网式气体消防
3.1.2.1.无管网式主要应用场所
无管网式气气体消防主要应用在小型数据机房,占地面积小、立面积小,
防火分区较小这类机房适用。
比如运营商小型设备基站、中学机房、小学机房、小型数据中心等等。
3.1.2.2.无管网式气体消防组成
要在一个中小型数据中心建设一套完整无管网气体消防系统,则由以下几个部分组成:
a、钢瓶b、控制主机c、感应探测器(烟感温感)d、声光报警器
3.1.2.3.无管网式启动流程
同上有管网启动流程
3.2.机房消防系统设计
3.2.1.需要遵守相关标准条文
GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》
GB/5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》
GB/50263-2007《气体灭火系统验收规范》
GB/50166-92《火灾自动报警系统施
GB/18614-2002《七氟丙烷(HFC227ea)灭火剂》
GB17945-2000《消防应急灯具》
GB15630-1995《消防安全标志设置要求》
《七氟丙烷洁净气体灭火系统设计规范》
3.2.2.防区制定
气体消防防区设定没有硬性规定和强制标准,不过有一些细节上硬性规定:
●指定防区如果存在出入口,那么出入口门必须为向外开启,任何情况下处在防区内人都必须能从里面快速离开。
●防区内防火玻璃或者钢化玻璃耐火极限不得低于0.5小时。
●如果整个机房空间过大,不能保证人员在30秒内顺利疏散情况下,需
要在每个防区配备2个或2个以上氧气呼吸器。
放置呼吸器地方不能是气体喷放口周围。
●制定防区必须不能有通风口,如果原建筑设计存在则需要用材料封堵。
建议分区要按照现场实际情况进行划分,比如机房面积大,有人员休息间、操作间、管理间、主设备间、光纤汇集间。
这样话就可以每个区间作为一个防区来计算所需剂量。
至于更加深入知识就不在这里过多赘述,在涉及机房消防时候可以邀请相关方面公司合作设计。
避免由于专业上不足而造成不必要错误。
四、机房应急电源系统(UPS)
4.1.UPS系统定义和介绍
4.1.1.什么是UPS系统
UPS系统全称是(UninterruptiblePowerSupply),译为不间断电源,是一种能够为工业生产和计算机机房可靠电源供应带来改善一个重要设备,能够配合电池组为设备提供可持续不间断电源,防止设备断电从而带来重大损失。
在有些行业标准里面有规定,如石化、金融、政府部门机房和重要PC机、服务器都需要使用干净、安全电源。
4.1.2.为什么用UPS
4.1.2.1.电网问题
电网问题
引发原因
现象
市电断电
停电、空气开关跳闸
零电压持续2个周波以上
电压浪涌
大型设备关闭或雷击引起
电压高于110%额定值,持续一个或多个周波
波形下陷
大型设备突然启动、电网切换
电压低于80-85%额定值,持续一个或多个周波
瞬态尖峰
闪电、电子开关工作,电焊
电压峰值高达6000V,持续时间一般为
0.5-5个周波
谐波干扰
电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备
频率漂移
小水电,发电机
4.1.2.2.保护投资
部署UPS系统另外一个重要因素就是要保护用户投资。
加入出现下列任何一种情况,没有部署后果是非常严重------
集团机房引入市电电源中断,所有服务器宕机,还没有到备份周期,
此周期内所有数据未存储成功,内部ERP软件暂停使用…………
医疗机构手术室手术设备因为市电停电而停止工作,呼吸机、手术台
供电断开,手术被迫停止…………
金融中心机房停电,没有启用UPS,关键业务不能提供服务,造成客户损失…………
……………………………………太多例子足以证明,UPS是一个为电器提供可靠安全电源重要保证,UPS系统可以用投资额百分之几来保护投资额百分之九十几关键设备,实现客户价值不断增长。
4.1.3.UPS四大功能
4.1.3.1.不停电功能
UPS能解决电网停电问题。
就机房来说,采用在线式UPS能够解决机房停电问题。
4.1.3.2.交流稳压功能
UPS能解决市电电网传输电压剧烈波动问题。
采用在线式UPS好处就是,所有市电都先经过UPS,然后才从UPS输出,输出电源都是经过UPS通过集成电路处理过稳压电力,不会像市电直接输入那样造成电压不稳而导致用电设备工作不良或损坏。
4.1.3.3.净化功能
UPS能解决电网与电源污染问题。
一般市电电力传输,都会或多或少有一些电源污染问题存在。
所谓电源污染有以下常见几种:
电网电力谐波、电压瞬间跌落、高压浪涌、电压波形畸变、电磁干扰等污染类型。
4.1.3.4.管理功能
UPS能解决交流电动力维护问题。
4.2.UPS系统几个类型
4.2.1.按照原理不同,分为
4.2.1.1.离线式
很明显,从字面上我们就能够知道离线式UPS是什么样工作方式,相当于说UPS设备仅仅作为市电断电后才在短时间内切换到UPS主机来为设备供电,这种模式对家用电器或者家用电脑可以,因为它供电具有一定延迟性,不适合使用于那种需要24小时不宕机环境里。
比如公司重要财务电脑则一定要配备非离线式UPS为其供电。
如下所示结构图中,转换开关设置为选择滤波后交流输入作为主电源
(实线路径),一旦主电源出现故障,就会切换到电池/逆变器作为备用电源。
一旦发生这种情况,转换开关必须进行操作,将负载切换到电池/逆变器备用电源上(虚线路径)。
逆变器只在电源出现故障时才启动,因此称作“后备式”。
这种设计主要优点是效率高、尺寸小和成本低。
如果采用适宜滤波电路和浪涌保护电路,这些系统还可以提供适当噪声过滤和浪涌抑制功能。
4.2.1.2.在线式
在线式UPS是一种更为安全部署模式,从工作方式上来说,它会先将输入市电净化,输出成相较来说比较干净平稳电流来对连接电池充电,再通过电池输出电流来为输出用电线路供电。
这样子就保证了不管是不是有电状态或者是没电状态,都是使用电池电量,不会担心瞬间停电导致设备宕机。
4.2.2.按照供电体系不同,分为
4.2.2.1.单进单出式UPS
所谓单进单出,指是UPS输入和输出模式为单相输入、单相输出,提供是220V稳压电流输出。
4.2.2.2.三进单出式UPS
同上可证,即是说三相输入,单相输出,也同样提供220稳压电流。
4.2.2.3.三进三出式UPS
三相输入并三相输出,这样UPS服务范围就是比较中型机房了。
4.2.3.按照输出功率不同,分为
4.2.3.1.微型<6KVA
4.2.3.2.小型6KVA~20KVA
4.2.3.3.中型20KVA~100KVA
4.2.3.4.大型>100KVA
4.2.4.按照变压器特点不同,分为
4.2.4.1.工频机
工频机是以传统模拟电路原理来设计,机器内部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都较大,一般在带载较大运行时存在较小噪声,但该机型在恶劣电网环境条件中耐抗性能较强,可靠性及稳定性均比高频机强。
4.2.4.2.高频机
高频机是以微处理器(CPU蕊片)作为处理控制中心,是将繁杂硬件模拟电路烧录于微处理器中,以软件程序方式来控制UPS运行。
因此,体积大大缩小,重量大大降低,制造成本低,售价相对低。
高频机逆变频率一般在20KHZ以上。
但高频机在恶劣电网及环境条件下耐受能力差,较适用于电网比较稳定及灰尘较少、温/湿度合适环境。
4.2.4.3.工频机和高频机优缺点
长久以来,工频机和高频机性能优缺都被各大论坛网友争论不休,也没有一个比较让人信服解释,之所以这样,是因为他们代表两个阵营支持者,要明白,不是每一个懂人都会参与这样争论,所以,除非你项目中对环境要求非常苛刻,对负载要求相当高,对稳定性要求及其严格,才会去非常综合考虑选择高频还是工频。
否则,最终起决定性因素还是电池电量,续航时间,冗余实现形式以及最终预算等等。
高频机与工频机比较而言:
尺寸小、重量轻、运行效率高(运行成本低)、噪音低,适合于办公场所,性价比高(同等功率下,价格低),对空间、环境影响小,相对而言,高频UPS对复印机、激光打印机和电动机引起冲击(SPIKE)和暂态响应(TRANSIENT)易受影响,不适合带重型及感性负载,由于工频机变压器把市电与负载隔离,对市电恶劣环境下,工频机比高频机能提供更安全和可靠保护,在某些场合如医疗等,要求UPS有隔离装置,因此,对工业、医疗、交通等应用,工频机是较好选择。
两者选择要根据客户不同、安装环境、负载情况等条件权衡考虑。
另外,UPS产品除了提供可靠不间断电源之外,需要在选购时考虑还有比如一些增值功能,能提供一些非常实用管理功能无疑将是非常有用。
比如远程唤醒、自动开机、自动告警模块、电池状态显示啦等等。
4.3.UPS系统设备选型
4.3.1.对输入、输出功率选择
UPS能够提供多大功率电源服务完全取决于这个重要因素,比如,一个需要冗余状态下60Kva环境,选用UPS型号肯定是输入功率60KVA或者大于60KVA,而且其输出功率也要达到相应输出功率。
不过,一般情况下,其功率因素决定了不可能60in--60out,顶多只能是60in-57~59out既是正常。
4.3.2.对输入、输出相数选择(单相、三相)
这里就是提到了设备供电体系,有单进单出,三进单出,三进三出等。
用来应对复杂程度不同使用环境。
4.3.3.对UPS运行方式选择
运行方式有在线式、后备式是目前市场上最广泛应用类型,机房里话,使用是在线式,比如金融行业、医疗行业、能源行业与公众信息服务,这些行业机房无不例外采用是在线式,使用永远是电池提供电。
4.3.4.对蓄电池选择
蓄电池选择主要看电池容量和品牌,牌子好,供应商可靠,提供电池质量有保证,是一次电池。
如果贪图便宜买低价电池,其电池寿命会很短,因为它属于二次添加电池。
4.3.5.对电量选择
电量和电池是想对应,UPS能够支持多大电量和功率都是固定,虽然有模块化UPS,但是模块化UPS价格昂贵,不被一般机房建设所考虑。
4.3.6.依据具体环境对主机外形选择
UPS分为机架式和塔式,机架式代表机型是APC英飞UPS主机,且是模块化,能够控制电量和电功率可以通过扩展控制模块来提高。
塔式UPS则数量种类繁多,不一一举例说明了。
4.4.UPS系统设计
4.4.1.伏安(VA)与瓦特W重大差别
我们都知道,W=V*A,所以,就直接将两个单位等同,殊不知,这在某些地方是非常重要区别。
在单位上,VA用来衡量导线和断路器选型,瓦特用来衡量我们从公共电力公司购买电力实际功率和设备发热量。
对于某些用电器,比如白纸灯泡,其VA和W额定值都是相同,然而对于计算机、服务器等设备,W和VA额定值可能存在很大差异。
伏安额定值总是大于瓦特额定值。
W和VA比值称为“功率因数”。
比如0.7或70%。
计算机额定值不能等于伏安额定值,对机房来说,所有大型设备,比如大型路由器、交换机、服务器、存储设备等,其使用电源均是功率因数校正式电源,其功率因数等于1,而小型设备,如普通PC、桌面用电设备,其功率因数基本都在0.5~0.7之间,即是说其VA额定值大于W额定值。
就目前来说,小型UPS功率因数在0.7左右,20KVA以上大型UPS其功率因数会为0.95~0.99范围。
下面,我们就一个典型选型做举例说明:
某UPS设备,其输出功率为1KW,需要对某用电器提供备用电源,该电器输入瓦特额定值为900W,伏安额定值为900VA,功率因数1。
在这种情况下,尽管负载UPS瓦特额定值在900W以上,但是其伏安额定值最高可能只有600VA~700VA。
不能对该设备供电。
4.4.2.实际案例
4.4.3.在UPS设计时最好能够确认几件事情:
4.4.3.1.客户是否已经有大楼使用柴油发电机组
这点非常重要,直接关系到在配置电池时电池需要数量,如果没有配备电池,我们需要给电池续航时间定为2小时到4小时左右,如果有大楼电机值班人员,能够在断电后及时开启柴油发电机保证电力话,可以将电池组配置事件缩短到1小时左右以节约成本。
4.4.3.2.客户接不接受双UPS并联运行方式
UPS作为机房安全运行主要部件,为机房提供稳定可靠电力,并且,现在机房UPS安装方式都是在线式安装,可以保证UPS在损坏状态下能够直接静态转换到市电输入,转换过程无延时。
但是,为了最大限度保护机房电力系统稳定,建议推荐客户接受双机并联运行方式。
下面是个简单例子:
一个机房,需要总共30KW保障电功率,配备两个小时电池。
一般情况下是由一个30KWUPS带一组电池如下图所示:
这样情况下,当UPS主机损坏后,就会自动切换到市电电网,服务器等设备直接使用市电电流,随时可能断电或瞬间高压等等复杂情况,这是一种存在单点故障可能方式,最好方式如下图所示,两台UPS和两组电池,平时运行各带50%电量负载,只有当一台损坏时才会满负荷。
4.4.3.3.客户现场机房输入电源能否做到ATS控制器瞬时转换
在机房内,总有一个配电箱需要客户方面输入机房总配电箱,通过这个配电箱才能连入UPS供其使用。
当大楼只有市电时候,ATS就没有意义,只有当大楼内部供电存在柴油发电机组时,才能体现ATS静态转换开关优点。
通过ATS,可以保证,在市电断电情况下,一旦柴油发电机发电,ATS就可以直接将柴油发电机电路当作输送给机房电力电路,在市电重新供电后,ATS又会重新采用市电作为输送给机房输电电路,转换过程是静态无延时。
是一种非常优秀输电方式。
五、机房综合布线系统
5.1.机房综合布线两大类型
5.1.1.上走线
上走线方式在新建机房中是被采用最多一种方式,其使用方便,维护成本低,故障率低,美观等等多方面原因是这种方式能够被青睐原因,一般使用场合在机房机柜顶部与天花板有最少80厘米以上空间,能够容纳多级走线管走线方式。
如下图:
机房中最美观一种上走线走线桥架安装完工图
采用材料一般最好是轻钢材质,铝合金和镀锌材料在硬度上不
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