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机房室内设计
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机房室内设计
一、计算机机房的组成
1、基本概念
计算机系统的安置地点、计算机供电、空调以及维修和工作人员的工作场所称为电子计算机机房。
目前,国内外划分大、中、小型计算机尚无统一标准,一般可按计算机的价值、运算速度和字长等条件确定。
但电子计算机的大、中、小型以及微型机的界限随着计算机技术的发展变得越来越模糊,难以区分,而大、中、小型机房的概念是从机房工程而言,按我国《电子计算机机房设计规范》GB50174-93规定,大、中型计算机机房定义为:
陆地上新建、改建、扩建的建筑面积大于或等于140M2的主机房和基本工作间及各类辅助房间的总称。
电子计算机机房的规范建设课程及国家标准《电子计算机机房设计规范》GB50174-93主要适用于大、中型计算机机房、微型、小型计算机机房可根据具体条件确定。
2、电子计算机机房的组成
国家标准《电子计算机机房设计规范》GB50174-93中第2.2.1条规定,电子计算机机房组成应按计算机运行特点及设备具体要求确定,一般宜由主机房、基本工作间、第一类辅助房间、第二类辅助房间、第三类辅助房间等组成。
①主机房
是整个计算机系统进行数字运算、存贮、数据交换、信息处理、通讯等中央控制设备――如计算机主机、操作控制台和主要外部设备(磁带机、磁盘机、软件输入机、激光打印机、绘图机、通信控制器等)的安装、设置场地。
②基本工作间
是用于完成信息处理过程和必要的技术作业的场所,其中包括终端室、数据输入室、通信机室、已记录磁介质室、已记录纸介质室及已记录光介质库等。
③第一类辅助房间
是直接为计算机硬件维修、软件研究服务的处所,其中包括:
硬件维修室、软件分析修改室、仪器仪表室、备件库、随机资料室、未记录介质库、软、硬件人员办公室、上机准备室、外来用户工作室等。
④第二类辅助房间
是为保证电子计算机机房达到各项工艺环境要求所必需的各公用专业用房。
其中包括变压器室、高低压配电室、UPS不间断电源室、蓄电池室、发电机室、空调器室、灭火器材间和安全保卫控制室。
⑤第三类辅助房间
是用于生活、卫生等目的的辅助用室,包括:
更衣换鞋室、休息室、缓冲间和卫生间、盥洗室等。
电子计算机机房的组成可以依实际情况而定,可在各类房间中选择组成,也可一室多用。
3、面积计算
国家标准《电子计算机机房设计规范》GB50174-93第2.2.2规定:
电子计算机机房的使用面积应根据计算机设备外形尺寸布置确定。
在计算机设备外形尺寸不完全掌握的情况下,电子计算机机房的使用面积应符合下列规定:
① 当计算机设备已选型时,可按下式计算:
A=KΣS
式中,A——计算机主机房使用面积(m2)
K——系数,取值5-7
S——计算机系统及辅助设备的投影面积(m2)
② 当计算机系统的设备尚未选型时,可按下式计算:
A=KN
式中,K——单台设备占面积,可取4.5-5.5m2/台
N——计算机主机房内所有设备的总台数
A——计算机主机房使用面积
在进行上述二式的计算时,主机房的最小使用面积不得小于20m2。
③基本工作间和第一类辅助房间面积的总和,宜等于或大于主机房面积的1.5倍。
④上机准备室、外来用户工作室、硬件及软件人员办公室等,可按3.5-4m2/人计算。
⑤其它各类房间的使用面积,依据人员、设备及需要而定。
⑥各面积的计算机公式仅供计算用,确切的面积应根据工艺布置确定。
4、设备布置(GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第2章第3节)
①计算机设备宜采用分区布置,一般可分为:
a、主机区:
一般包括中央处理机柜、各种扩充机柜、非风冷空调、中央处理机的冷媒分配系统;
b、存贮器区:
一般包括磁盘机、磁带机、光盘机等;
c、数据输入区:
一般包括软盘输入设备、读卡机、键盘输入设备等;
d、数据输出区:
一般包括各种打印机、凿孔机(现在较为少见),绘图仪硬拷贝设备等;
e、通信区:
一般包括通讯控制器、调制解调器、网络控制器等;
②需要经常监视或操作的设备应放置于便利工作的地方。
③产生灰尘及废物的设备(如各类以纸为记录介质的输出设备)应远离对尘埃敏感的设备(如磁记录设备等),并宜集中布置在靠近机房的回风口处。
④主机房内通道与设备间的距离应符合下列规定:
a、两相对机柜正面之间的距离不应小于1.5m;
b、机柜侧面距墙不应小于0.5m,当需要维修测试时,距墙不小于1.2m;
c、走道净宽不应小于1.2m;
d、主机房设备之间距离需依据设备厂家技术手册给出的维修间距,并允许相邻设备的维修间距部分重叠的原则,其次应满足操作人员巡回检查、维修时放置测试仪器的需要;
e、在进行设备布置时,原则上按车标《电子计算机机房设计规范》GB50174-93中第二章、第三节的要求进行,也可以根据现场实际情况酌情处理。
二、位置选择
计算机系统因粉尘、有害气体、振动冲击、电磁场干扰等的影响会使计算机系统在工作中导致运算错误、误动作、机械部件磨损、缩短计算机设备使用寿命等。
在计算机机方位置选择时,应注意以下几个方面:
1、电子计算机机房宜设于多层建筑的第二、三层或单层建筑内(第2.1.1条)。
2、电力比较稳定可靠、水源充足、交通通讯方便、自然环境清洁(第2.1.2条)。
3、远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃易爆物品的工厂、仓库、堆场等(第2.1.2条)。
4、远离强振源和强噪声源(第2.1.2条)。
5、避开强电磁干扰。
6、充分考虑计算机系统和信息的安全。
7、将与外界联系较频繁的人流、货流部分设置在邻近机房的出入口,主机房应布置在环境清洁、外界干扰小的位置。
8、应尽量避免建在低洼、潮湿、落雷区和地震活动频繁地地方。
9、应避免设在建筑物的高层或地下室,以及用水设备的下层。
10、如不能满足上述有关要求,应采取相应技术和措施。
11、对强电磁场干扰,一般选址时可作估算,必要时需作实地测量确定。
三、机房所处区域建筑的要求(GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第四章第一节)
由于计算机设备价格昂贵,对工作环境的要求高,计算机机房所处建筑物的耐久性、装饰等均应与计算机的价值协调一致,使投资可以发挥应有的作用。
因此,计算机机房所处建筑物的选择一定要注意以下几个方面:
1、电子计算机机房的建筑平面和空间布局应具有适当的灵活性,主体结构宜采用大开间、大跨度柱网、内隔墙应具有一定可变性,选择这样的结构主要是便于计算机设备布置及今后发展升级的调整,其次开扩视野,利用操作人员工作,当大、中型电子计算机机房设在多层建筑内受建筑物内多柱网限制时,可采用开间6-7.5m,进深9m左右的区域。
近年来,由于计算机技术的高速发展,使得计算机设备不断更新换代,计算机机房内设备的数量,品种均会变动,为了适应这种可变性隔墙应具有一定的可拆、宜装的性能。
2、电子计算机机房所处建筑的楼板载荷可按50-7.5KN/m2设计。
3、电子计算机机房所处建筑主体结构应具有耐久、抗震、防火、防止不均匀沉降等性能,变形缝和伸缩缝不应穿过主机房。
4、电子计算机机房所处建筑围护结构和材料应满足保温、隔热的要求。
5、电子计算机机房所处建筑各出入门及通道尺寸均应保证计算机系统设备及辅助设备运输方便。
6、电子计算机机房所处建筑物的耐火等级必须符合GB50045-95中规定的一级耐火等级。
7、电子计算机机房所处建筑物的防雷等级必须按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中的二级以上避雷要求设防。
8、电子计算机机房所处建筑物的室内高度必须满足计算机机房装修后净高2.4M-3M的要求。
计算机机房的净高,应按机柜高度和通风要求确定。
目前,我国常用的机柜高度为1.9m-2.0m,气流组织所需机柜顶面与吊顶的距离为0.5-0.7m,同时尚需考虑室内建筑空间比例的合理性,故机房净高取2.4-3m。
四、平面布置(GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第四章第二节)
在进行电子计算机机房内部的平面布置时,应根据下列要求设计:
1、电子计算机机房的平面布置应按功能分区、使用流程与环境要求等综合考虑,做到流线清楚、便捷、顺畅,避免无关人员直接进入主机房。
2、电子计算机机房宜设单独出入口,当与其它部门共同出入口时,应尽量避免人流、物流交叉,并宜设门厅、值班室(计算机机房的人流有机房工作人员、外来用户和参观人员、货流主要是纸、磁介质和备件、设备等)。
我们知道空气污染和尘埃积累可能造成电子部件的漏电和机械部件的磨损,根据国内实测资料,身着普通服装的人,一般走动时散尘量为300万粒/分.人(≧0.5mm),故计算机机房须采取上述措施加以防范。
3、按计算机系统信息与工程流程,将基本工作间及硬件维修室、仪器仪表室、备件库等设置在靠近或围绕主机房的位置,以缩短信息传输和人员流动路线。
4、将有空调、洁净要求的主机房、基本工作间及部分第一类辅助房间按使用流程相对集
中,并靠近空调、动力设备室、配电室,以缩短管线、减少能耗,但须注意相互有所隔离,减少振动、噪声及电磁干扰。
5、软件、硬件人员办公室与主机房及基本工作间都有紧密关系,相互间即可直接联系,又须相对独立。
6、铺设活动地板的房间应集中、相邻布置、便于楼地面管理。
7、机方内各功能区如有设置间隔通道则通道净宽不应小于1.5m。
8、工作人员等进入主机房时,应换鞋更衣,在设计更衣换鞋区时,其面积按紧大?
数1-3m2/人计算机,该面积指数系根据现有各类电了计算机机房实积面积及使用情况调查分析提出的,当机房规模大、操作人员多时,面积指标取下限,机房规模小,操作人员少时,面积指标取上限,当无条件单独设置时,可将更衣、换鞋柜设置于机房入口处,一般情况下以设通过试换鞋、更衣处较好。
9、大、中型计算机机房宜设置机房专用盥洗室,设计时其位置可以灵活掌握,但要避免
水流侵入机房,当条件不允许时,可以与机房外界厕所共用。
五、室内装修
计算机机房的室内装修与普通的常规室内装修不尽相同,机房的室内装修不但要让工作人员有一个愉快、宁静、舒适的工作环境,还要保障计算机系统安全、可靠、稳定运行而具备的环境要求,而且它的装修投资比普通常规装修投资大得多,它没有也不允许有在普通装修中刻意增加的多种造型及色彩,它更注重于机房的使用要求及实效性,更具专业性。
因此在对机房室内装修进行设计时,应注意以下几点:
1、主机房内装饰应选用气密性好、不起尘、易清洁、防火性好,并在温、湿变化作用下变形小的材料,避免有材料在温、湿变化作用下会产生变形导致缝隙泄漏或发尘,不利于保持主机房必要的清洁要求。
①墙壁和吊顶表面应平整,减少积尘面,避免产生尘埃二次飞扬而对主机房内的含尘浓度产生影响,一般来讲,机房天棚宜采用内敷吸音棉的铝事金扣板吊顶,墙面应尽量使用双面铝塑板封墙饰面,还可以增加本区的抗电磁干扰能力。
②室内防尘、保洁的饰面高度抹灰应按现行行业标准《建筑工程施工验收规范》执行。
③机房地面应铺设防静电活动地板,活动地板应符合现行国家标准《计算机机房用活动地板技术条件》的要求,其敷设高度,应根据实际需要而定,当地板下部作为空调静压箱时,可用风量计算其高度,一般为350mm,当地板下部仅敷设电缆时,其高度一般为200mm左右。
④活动地板下的空间。
如只供敷设电缆用时,地面及四周墙面须平整耐磨(可采用水泥砂浆抹灰),避免电缆移动时地面起尘或划破电缆,当活动地板下的空间作为空调静压箱时,为保证其间空气的含尘浓度、地面和四壁不应选用不易起尘、不易积尘、易于清洁的饰面材料(如墙面使用铝塑板封闭、地面铺设缸砖和石板材等)。
⑤计算机系统中某些设备(打印机、风机)的工作噪音较大,因此,吊顶应选用不起尘的吸声材料,如吊顶上部空间仅作为敷设管线用时,其四壁应抹灰,且楼底板应清理干净,保持清洁,保证机房内含尘浓度的限制要求,如吊顶上部空间作为空调回气库时,为确保其间含尘浓度的更高限制要求,其顶部和四壁均应抹灰,并刷不易脱落的涂料,其管道的饰面,也应选用不起尘的材料。
⑥在选择平整、不发尘的饰面材料时,应注意避免选择容易产生眩光的光洁材料,避免因眩光而影响操作人员对荧光屏符号的阅读。
⑦机房内的色调必须做到淡雅、柔和,具有清新宁静的效果,不宜采用大面积的强烈色彩。
2、基本工作间。
第一类辅助房间的室内装饰应选用不起尘、易清洁的材料。
墙壁和顶棚表面应平整,减少积灰面。
装饰材料可根据需要采取防静电措施。
地面材料应平整、耐磨、易除尘。
3、室内顶棚上安装的灯具、风口、火灾探测器、灭火器喷头以及墙上的各种箱盒应协调布置,做到整齐美观。
4、机房内各种管、线、槽应暗敷在墙面或活动地板下或吊顶内,当管线段穿透楼板时宜设技术竖井。
5、第二、三类辅助用房室内装修按其它相关标准进行设计。
6、主机房和基本工作间的内门、观察窗和管、线、槽穿墙等的接缝处,均应采取密封措施,保证主机房形成密闭空间,保持室内正压、防止灰尘进入,满足主机房室内恒温恒湿要求。
7、有空调、洁净要求的房间设有外窗时,应为双层密闭窗,当采用铝合金窗或塑料窗时,可采用单层密闭窗,但玻璃必须是中空玻璃。
保证外窗或单层窗缝隙严密,明维护围护结构的热工性能。
8、上述外窗宜朝北,当受条件限制,窗朝西,东、南、西方向时,应采取遮阳窗帘等措施防止阳光直射室内,外层窗户玻璃宜采用反光镀膜玻璃,避免眩光及光辐射,增加抗电磁干扰能力。
9、有空调、洁净要求的房间门应采用密闭保温的单向弹簧门(或装自动闭门器)单向外开启,对有强噪声的诚心诚意是且开向计算机机房的门应采用隔音门。
10、机房内各房间的门应保证设备运输的方便。
11、机房内各功能区的隔断宜采用大面积的全玻铝合金或全玻铝塑板隔断,在设计时需考虑全玻隔断的抗风压强度,及地板的承载能力,并采取一定的保护防范措施,隔断玻璃必须是符合要求的钢化,透明玻璃或防火透明玻璃。
12、当主机房内设有用水设备时,应采取有效的防止给排水漫溢和渗漏的措施。
六、计算机机房设计步骤
1、收集资料:
通过建设单位了解机房所处建筑物四周情况,确定有无影响机房安全的因素存在,了解建筑物内,给排水、配电室、安全通道的位置以及窗户朝西,了解机房所处建筑物的结构状况,确定有无机房户外设备安装位置,按照了解到的情况,依照现行国家标准《电子计算机机房设计规范》的规定,就机房选址位置会同建设单位进行充分论证。
2、按所设计的机房计算机系统的任务、性质、工作量设备选型确定并由工艺设计提出机房要求。
3、参考计算机制造厂商提供的“机型对机房布局参考方案和工艺要求”。
4、引起设备所提供的“电子计算机的基地装置和准备手册”。
5、进行机房面积测算及辅助用房安排,完成平面布局设计方案。
6、以主机房为核心,综合考虑机房投资方案,正确处理资金与先进性的矛盾。
7、按设计细则、规范及主要技术参数要求,并协调各专业进行设计。
8、将完成的各专业设计方案及设计图纸经建设单位认可后,报公安主管部门审核同意。
9、施工结束后,完成相应的竣工图设计。
机房的环境条件
电子计算机机房内的设备是由大量的微电子设备、精密机械设备和机电设备组成的,这些设备使用了大量易受环境条件影响的电子无器件、机械构件及材料。
如果环境条件不能满足这些设备对环境的使用要求,就会降低计算机的可靠性,加速远、器件及材料的老化,缩短机器的使用寿命,丢失重要的数据和出现误动作等。
恶劣的环境不仅影响电子计算机操作人员的工作效率,还影响工作人员的身心健康,严重对还会危及人员和设备的安全。
因此,充分认识机房环境条件的作用和影响,提出解决问题的办法并付诸实施,对于机房环境的建设至关重要。
由于计算机设备及其它微电子设备所用的无器件及材料不同,且功能不同,其用途和操作方法也各异,其对环境条件的要求和适应性也不相同,因此,国标GB50174-93《电子计算机机房设计规范》把机房环境按计算机系统环境的需求条件合成A、B二级来处理,在确定计算机和机房的环境条件时,应综合考虑所安装的全部设备及该工程重要性,按其要求分别加以处理。
一般,对于影响到国防安全、金融安全、信息安全等可能对社会、国家、政治的稳定造成危害的工程应按A级标准进行设计、施工,其余工程中条件允许应尽昌按A级标准执行,如条件限制,则主机房也应尽可能执行A级标准。
一、温度影响
1、半导体器件
目前,机房计算机设备绝大部分是由中、大规模集成电路及其它半导体元器件所构成的,这些电子元器件在工作时产生大量的热,如果没有有效的措施及时把热散走,就会使集成电路和晶体管等半导体器件形成结温,这种结温是直接影响计算机性能、工作特性和可靠性的重要因素。
根据实验得知,室温在规定范围内每增加10℃,其可靠性约降低25%,器件周围的环境温度大约超过60℃时,就将引起计算机发生故障,当半导体器件的结温过高时,其穿透电流和电流倍数就会增大。
由于电流的增大,促使结温进一步升高,如此循环将会引起计算机发生故障,当半导体器件的结温过高时,其穿透是流和电流倍数就会增大。
由于电流的增大,促使结温进一步升高,如此循环将会引起击穿电压急剧降低,形成以对半导体器件的热击穿,造成器件的破坏,使设备停机。
2、电阻器
电阻器件一般都是由正负温度系数的材料制成,所以当温度大幅度变化时,其阻值将发生变化,另外,在高温或低气压的环境条件下,由于散热困难,将导致电阻的额定功承下降而烧坏电阻件。
例如:
RTX型碳膜电阻,当其环境温度为40℃时,允许使用功率为标称值的100%,增长率至100℃时,允许使用功率为标称值的20%,又如,RT金属膜电阻,当环境温度从70℃升至125℃时,其允许使用功承将从标称值的100%下降为20%。
实验表明,温度每±1℃,其电阻值大约变化1%。
3、电容器
温度对电容器的影响主要是:
使电解电容器电解质中的水份蒸发增大,降低其容量,缩短使用寿命,改变电容器的介质损耗,影响其功率因数等参数的变化。
实验得知,在超过规定温度工作时,温度每增加10℃,其使用时间下降50%。
4、记录介质
在电子计算机输入、输出设备中,使用的主要介质有磁带、磁盘、光盘等,这些介质不仅在计算机运行中要用,而且有的还作为信息资料被长期保存。
如果这些介质不按规定的环境要求存放,则会出现重要数据的误失或无法存取的故障(这也是为什么机房内要专门设置介质库及为什么要对记录介质进行灾难备份的原因之一)。
实验表明,当磁带、磁盘、光盘所处温度持续高于37.8℃时,开始出现损坏,当温度持续高于65.6℃时则完全损坏。
对于磁介质来说,随着温度的升高,开始磁导率增大,当温度或到某一值时,磁介质交丢失磁性,磁导率急剧下降。
磁性材料失去磁性的温度乐为居里温度。
5、绝缘材料
绝缘材料又称电介质,主要作用为电气绝缘,如印刷电路板、插座面板、开关面板、各种馈线、信号线的包封等。
通常,我们希望这些材料的绝缘性能越高越好,但是,温度的变化,将影响电介质的特性。
由于高温的影响,用玻璃纤维胶板制成的印刷电路板将发生变形甚至软化,结构强度变弱,印刷板上的铜箔也会由于高温的影响而使粘贴强度降低甚至剥落,高温还会加速印制插头和插座金属簧卡的腐蚀,使接点的接触电阻增加。
低温时,绝缘材料会变硬、变脆,使结构强度同样减弱,对于轴承和机械传动部分,由于其自身所带的润滑油受冷凝结,粘度增大而出现粘滞现象,温度过低时,含锡量高的焊齐会发生支解,从而电气连接的强度降低,甚至出现脱焊,短路等故障。
6、工作人员
实验得知,当工作人员在12℃以下或38℃以上的温度环境中,其思维能力及身体灵活性将随着温度的变化而受到严重影响,使得工作效率降低,操作失误增多,对于这种现象,其实我们每一个人都有亲身体会。
综上所述,机房内工作人员、计算机及其它电子设备,对温度的变化要求较高,温度不能过高、过低,更不能有剧烈变化,在国家标准《电子计算机机房设计规范》GB50174-93中,对温度要求及其变化有严格规定即:
开机时A级机房夏季温度23±2℃,冬季20±2℃,变化率〈5℃/h,并不得结露。
B级机房全年温度18-28℃,变化率〈10℃/h。
二、湿度的影响
空气的湿度与温度有关,在绝对湿度不变的情况下,相对湿度随温度升高而降低,随温度降低而升高。
例如,在我们所处的区域,由于每天温度偏高,相对湿度约为60%左右,而在同一天由于温度偏低,其相对湿度可达100%,通常,当相对湿度低于40%时,空气被认为是干燥的,当相对湿度大于80%,空气是潮湿的,当空气的相对湿度大于65%时,物体的表面附着一层厚度为0.001-0.01微米的水膜,湿度为100%,水膜厚度为10微米。
在相对湿度保持不变的情况下,温度越高,对设备的影响越大,这是因为水蒸气压力随温度或高而增大,水分子易于进入材料内部。
当相对湿度由25%增加到80%时,纸张的尺寸将啬加80%,这就是为什么在潮湿的天气里,打印机无法正常工作的原因。
在磁盘设计时,为了使磁盘经久耐用,经得起磨损,应在磁盘表面涂明液态润滑油剂,在高温环境中,会使润滑油的剂量超过需要的数量,在磁头与磁盘间产生强附着力摩擦系数增大,万向支架变形,当磁头移开时,磁盘表面受损,产生读取错误。
此外,由于磁性材料结构松散,具有多孔性等特点,极易受潮,受潮后的磁性材料其磁导率将有明显变化,损耗增大,甚至引起磁层的脱落。
而低温度有时对计算机设备的危害更加严重,在低湿状态下,机房中穿着化纤衣服的工作人员、活动地板、机壳表面因摩擦都会不同程度地积累静电荷,而静电电压是随着湿度的降低而升高。
当静电荷越积越高时,不仅会影响机器正常工作,而且会危害工作人员的身心健康(有关静电对设备的影响及消除措施,在下面的篇幅中作专门介绍),实验表明,当机房相对湿度为30%时,静电电压为5000V,当相对湿度为20%时,静电电压为10000V,而当相对湿度降到5%时,静电电压高达20000V以上。
此外,高温、低湿、低温、高湿交替变化的环境,由于材料毛细管的呼吸作用,会进一步加速材料的吸潮和腐蚀过程,对计算机设备造成的危害更为严重。
为了克服高湿、潮湿、低温、干燥给
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