弱电机房设计讲解.docx

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弱电机房设计讲解

机房工程

1、概述

随着计算机的广泛应用和普及，计算机在实际应用中发挥越来越大作用，也随之成为业务处理的核心。

各个单位在建设自己的核心计算机系统时，拥有一个符合计算机系统需要、充分发挥其功能、满足各项环境条件的、合适的场地（计算机机房）是必不可少的。

信息中心机房是信息应用系统的中枢，是保证系统能正常有效的工作以及为机房设备的正常运行的必要条件，同时可为工作人员提供一个良好的工作环境，机房系统涵盖了空调、电力、照明、消防、防静电、防雷击、室内装璜等方面，从整体机房角度出发，工程应用先进技术，质量可靠、安全稳定、美观舒适、经济合理、标准规范。

计算机机房工程是一种涉及到空调技术、配电技术、自动检测与控制技术、抗干扰技术、综合布线技术、净化、消防、建筑、装潢等多种专业的综合性产业，该系统是为电子计算机提供稳定、可靠的运行环境，即对机房温度、湿度、噪声、振动、静电、电磁干扰等进行控制精度。

在计算机房的建设中，合理分布工作空间及各类设备安装场所，缩短工艺流程，降低劳动强度，提高工作效率，确保最佳的性能价格比，确保机房内设备及工作人员的人生安全，以国家有关标准及规范为依据，根据甲方提出的要求与现场实际情况以及计算机系统实际操作运行等问题进行设计，并力求在设计、选材中做到整体布局的合理化和科学化。

2、机房建设需求

中心机房位于12楼，面积约70平方米。

本次设计机房主要包括：

机房UPS、

机房空调、机房配电、机房防雷及接地、机房静电地板。

2.1机房UPS

容量暂按20kVA考虑，备电1小时，电池柜设在中心机房。

能在线双变换，系统电压独立控制、频率可调。

UPS需要提供远程监控接口，并提供相应的通信协议。

选用国际知名品牌产品，电池与UPS为厂家原产配套品牌，要求采用免维护电池，电池选择12V单元电池组。

2.2.机房空调

输入电源均为3相380V±10%；50HZ±1%

整机噪声＜60dB

温度设定范围为16C~30C

按机房面积300W加以上制冷量计算

需要具备远程监控接口和断电自启动功能，空调的供电由投标方根据空调的选型提出解决方案，每组空调供电线路必需有独立的空开控制。

2.3.机房配电

主干电源：

机房要求有独立配电系统，三相五线制50HZ380V/220V-TN-S供电方式。

配电柜：

机房内设配电屏，设置电流、电压、信号显示；配电柜内备份断路器可满足将来设备的扩充。

设备用电：

机房内安装专用电源插座，市电及UPS的供电回路具体数量各商家

自行设计；用电设备、配电线路装设过流过载两段保护，同时配电系统各级之间有选择性地配合，配电以放射式向用电设备供电；机房配电系统所用线缆为阻燃聚氯乙烯绝缘导线及阻燃交联电力电缆。

2.4.机房防雷及接地

采用共用接地，遵循共地不共线原则静电地板下设铜排等电位均压网

接地电阻必须小于1Q

做三级防雷保护

2.5.机房静电地板

机房铺设全钢质抗静电活动地板，每块尺寸为600*600*35mm承重能力为

700kg/平方米以上，安装时离地面高度为200mm-400mm

3、设计原则及依据

3.1设计依据

由于计算机机房的设计及建设是一门集多学科为一体的综合工程，同时由于计算机设备在工作生活中起着越来越重要的作用，因此国家设立了许多标准，以确保计算机设备及其数据的安全。

在计算机机房的设计过程中，必须严格遵守国家的有关标准。

机房在工程方案设计、施工、验收方面应遵循下列文件、标准及下列标准中参照的其它标准：

GB2887-89《计算站场地技术要求》

GB2887-88《计算站场地安全要求》

GB50174-93《计算机机房设计规范》

GB6650-86《计算机机房活动地板技术条件》

SJ/T30003-93《电子计算机机房施工及验收规范》

GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》

GB50243-97《通风与空调工程施工及验收规范》

GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

GB7450-87《电子设备雷击保护导则》

IEC1312-1《雷电电磁脉冲的防护》

GB50054-95《低压配电设计规范》

GB50254（5、6、7、8、9）-96《电气装置安装工程施工及验收规范》

JGJ16-92《民用建筑电气设计规范》

GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》

3.2设计原则

根据该机房实际情况，在总结当前运行的机房环境的各项优缺点，并且较全面地分析了机房今后的系统应用需求及功能扩展之后，确定了机房的建设目标：

将建设成为一个安全、科学、稳定、高效的智能化的信息数据处理中心，为达到该目标，在机房环境设计过程中遵循以下原则：

规范性原则

计算机机房在规划、设计、建设过程中，应严格遵循国家现行有关法律、法规，严格执行国家标准。

可靠性原则

计算机机房应具有抵御自然灾害如火灾、水害、鼠虫害等的能力。

应具有可靠稳定的电力、空调供应，确保电力及空调供应的连续性。

先进性原则

计算机机房应采用先进的设备，可考虑配置自动化综合管理系统。

灵活性原则

考虑到未来不断发展的需要及投资效益，在计算机机房面积、电力供应、空调容量、通讯点数等各个方面都应预留合理的余量及可扩充的灵活性，使计算机机房的投资及今后的发展都得到可靠的保障。

安全性原则

计算机机房的安全性原则，不但体现在具体的保安措施上，更体现在计算机数据的安全性上。

因此，在计算机机房规划、设计、建设过程中，除加强一般性的保安监控措施外，还必须在数据的屏蔽上采取相应的措施。

舒适的工作环境原则

计算机机房由于其重要的地位，每一个工作人员将担负着巨大的责任和压力。

因此必须为他们创造出一个轻松舒适的工作环境，以减轻人员的压力，提高人员的工作效率和响应速度，使计算机机房能够真正起到其运行中心的作用。

环境保护原则

环保和发展永远是人类所要面对的课题。

作为面向21世纪的计算机机房，更应充分体现环境保护的意识，加强环保措施，采用绿色材料。

使其真正体现现代化的风范。

4、机房方案设计

本次设计主要内容有：

机房UPS机房空调、机房配电、机房防雷及接地、机

房静电地板。

机房门、隔断、顶、墙、照明等由其他专业单位完成

4.1机房平面布置图

4.2机房设计设备选型

4.2.1UPS系统

在12楼的中心机房配置1台梅兰日兰20KVAUPS型号CometDX20kVAS31C后备电池1小时，采用梅兰日兰长寿命免维护铅酸蓄电池MAL12-100Ar共20节，配置梅兰日兰LM4/420节电池柜1个。

u-talk通信板+solution-pac，该UPS能提供远程监控接口，并提供相应的通信协议。

4.2.2空调

选用三菱重工空调，在12楼的中心机房安装2台空调，柜机制冷量5P，空调室外机安装在楼屋面。

空调的供电由原有配电屏供电，引出电缆均采用ZRBV5X4,每组空调供电线

路有独立的空开控制

423配电

设计配电屏，输入设置独立的空开控制，UPS后端设置220V输出配电箱，自输出配电箱以电缆方式引出独立的配电回路至弱电机柜内，在输出配电箱内有独立的空开分别控制每组输出。

机房总进线由大楼强电统一考虑，未含在本标段内。

采用昆明电缆厂线缆，采用ABB空开。

4.2.4机房防雷

在大楼楼层配电箱内设置防浪涌保护，在UPS的前端和后端分别实施防浪涌保护，在地板下设置均压环系统。

选用雷迅防雷设备。

4.2.5机房静电地板

在12楼机房铺设汇丽250高全钢防静电地板。

4.3UPS系统

4.3.1电源分析

机房的建设必须要建立一个良好的综合性强的供配电系统，在这个系统中不仅要解决计算机设备的用电问题，还要解决保障计算机设备正常运行的其它附属设备的供配电问题。

计算机机房供电系统根据计算机的性能、用途和运行方式（是否联网）等情况,划分为A、E、C三级（见下表）。

级别登记

A级

B级

C级

稳态电压偏移范围（％）n

±5

±7

+10“15

稳态频率偏移范围（Hz）

±0.2

±0.5

±1

电压波形畸变率（％）

3〜5

5〜8

8〜10

瞬时断电允许时间（ms）

0〜4

4〜200

200〜1500

对于机房内的设备而言，干净、不间断的电源供应是极端重要的。

因为公用电网常会遭受自发的电压变化或甚至是严重的供电中断。

可靠的解决办法是采用不间

断电源，ups不仅保证可靠的连续供电，而且ups俞出比较稳定，没有瞬变和谐波

通常情况下我们认为所使用的市电，除了偶尔发生的断电事故，是连续而且恒

定的，其实不然。

我国供电电源质量的标准是：

400万kW以上的大电网，电压波动

为±5%,频率（50土0.2Hz）；400万kW以下电网电压波动为+5%-—7%,频率为（50±0．5）Hz（对高次谐波分量没有规定）。

实际上，在一些地区往往达不到这个标准，还在继续供电，有时电压低得几乎连荧光灯也起动不起来。

市电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各种各样的负载，其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供电品质，造成市电电压波形畸变或频率漂移。

另外意外的自然和人为事故，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正常工作。

根据电力专家的测试，电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种：

电涌（powersurges）：

指输出电压有效值高于额定值110%，而且持续时间达一个或数个周期。

电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。

高压尖脉冲（highvoltagespikes）:

指峰值达6000v，持续时间从万分之一秒至二分之一周期（10mS的电压。

这主要由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。

暂态过电压（switchingtransients）:

指峰值电压高达20000V，但持续

时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。

其主要原因及可能造成的破坏类似于高压尖脉冲，只是在解决方法上会有区别。

电压下陷（powersags）:

指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态，并且持续时间达一个到数个周期。

大型设备开机，大型电动机启动，或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。

电线噪声（electricallinenoise）:

系指射频干扰（RFI）和电磁干扰（EFI）

以及其它各种高频干扰。

马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。

频率偏移（frequencyvariation）:

系指市电频率的变化超过3Hz以上。

这主要由应急发电机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。

持续低电压（brownout）指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时

间。

其产生原因包括：

大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载。

市电中断（powerfail）:

指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情

况。

其产生原因有：

线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障。

悵扳电力专家的测试，电网中经常发生井且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问題主要有以下几种:

对于电脑、服务器来说，显示器及主机工作都需要正常的电力供应。

尤其是内存，对电源的要求更高。

它是一种依赖电能的存储设备，需要不断地刷新动作来保持存储内容。

一旦断电，所保存的内容立即消失。

如果非正常断电，导致内存中的信息来不及保存到硬盘等存储设备上，就会造成信息因完全丢失或变得不完整而失去价值，从而浪费大量的工作精力、时间、甚至造成巨大的经济损失。

而UNIX这样

的操作系统，如果不正常关机，内存中的系统信息没有回写到硬盘上，还可能造成系统崩溃，无法再次启动。

此外，电脑中的硬盘，虽然应用的是磁存储介质，不会因断电而损失信息，但突然的电力故障会使正在进行读写工作的硬盘物理磁头损坏，或者系统文件在维护文件系统时，造成文件分配表错误，从而造成整个硬盘的报废。

另外，现在的操作系统大都能设置虚拟内存，由于突然的断电，使系统来不及取消虚拟内存，从而造成硬盘中的“信息碎片”，不仅浪费了硬盘存储空间，还会导致机器运行缓慢。

电脑电源是一种整流电源，过高的电压可能会造成整流器烧毁。

而电压尖脉冲和暂态过电压以及电源杂讯等干扰都可能通过整流器进入主机板，影响机器的正常工作，甚至烧毁主机线路。

总之，电力问题是计算机工作的重大威胁。

但是随着计算机和网络应用的日益重要和广泛，安全可靠的电源已是网络设计和管

理人员不得不认真面对的重要问题。

UPS不间断电源系统实现不停电供电系统，市电一旦掉电（停电），后备电源几乎是在无断点的状况下，对原有负荷继续供电。

使用UPS电源可以大大提高供电的

可靠性，备用电源和正在负荷供电的电源保持锁相，即同压、同频、同相位。

在电源切换时供电不会中断，也不会产生强烈的电弧干扰。

服务器不会丢失信息和数据，保护了计算机设备，特别是硬盘，不致因停电而划伤。

432系统设计

产品选用梅兰MGECometDX系列产品，各主要设备已取得厂家授权及标书要

求的相关资料

机头：

CometDX20kVAS31C长延时UP「台

电池：

后备时间1小时，采用梅兰日兰长寿命免维护铅酸蓄电池M2AL12-10Q

20只/组*1组=20只

电池柜：

LM4/4，尺寸（宽*深*高）：

610mm*780mm*200

电池空开及联线若干。

u-talk通信板+solution-pac，该UPS能提供远程监控接口，并提供相应的通信协议。

UPS配置满足用电总需求1小时性能要求，采用全在线式双转换智能UPS设备体积小巧、噪音低。

能提供三重保护，具备双重输入/输出滤波和屏蔽罩以防止射频干扰。

不论

市电是否正常，用户负载均由UPS逆变输出供电，当市电断

电或恢复时，UPS无输出切换时间，可对设备提供全面彻底的保护。

梅兰日兰UPS厂家已获得ISO9001质量证书

所有UPS都符合国际安全标准，如：

IEC、ENUL、BSVDEUTE等

荣获全球“AT&T金质供应商”证书

与IBM、HPAT&T英国电讯、法国电讯等公司有密切合作

在法国、中国等国政府部门和军方广泛使用

可靠性极佳，MTBF平均无故障时间＞20万小时

433技术特点

输入电压范围大：

179〜275V（单相）310〜476V（三相）

输入频率范围宽：

50HZ8%

动态响应快

COMEUPS在负载发生50%-100%的跃变时，输出电压的瞬间变化在土5%以内,并且在60毫秒后迅速恢复到土1%。

高性能的电池充电器

采用均浮充二段式的充电设计，可对电池快速充电，并提供充放电保护，延长

电池寿命

a、功率因数纠正，提高了能源的利用率，并与发电机完全兼容；

b、电池过放电的自动保护

当电池电压达到终止电压时，逆变器自动停机，切换至旁路供电；同时为了

避免电池长时间小电流放电，造成电池永久性损坏

UPS冷启动功能：

设备在断电期间，也能顺利启动运行，保证您的应用不因停电而中断。

模块化、数字化、智能化设计

模块化、数字化设计是梅兰日兰在1986年率先在UPS中采用的，由此带来了

UPS界的一次技术革命。

梅兰日兰公司将UPS的整流器、逆变器、充电器及各种控制电路按不同的功能分别由几个模块组成，各模块内具有独立的供电、监测及保护电路。

采用数字电路并配有多片Intel80196微处理器完成自检、自控。

其好处在于电路板件的参数一致性好，可靠性高。

并且故障易判断，维修方便。

DC

充电器

DC:

充赳器

I

电路框图（虚线表示的是长效机充电板，实线表示的是标机充电板）

最新功率变换技术（IGBT技术）

IGBT是一种新型功率器件，该器件具有MOSFET勺高速开关特性和双极性晶体管的

大电流处理能力和低饱和压降的特点。

目前在新一代中小功率UPS中已开始广

泛

采用IGBT作为功率器件。

梅兰日兰公司作为全球最大的UPS制造商，在中、

大功率UPS中遥遥领先同行一步，94年推出单机容量为800KVA的IGBTUPS

PFC电路

功率因数的修正是由DSP来完成的，虚线框里表示的即为DSP处理PFC的示意图；首先硬件架构把DSP需要采样的信号送给DSP然后DSP就会处理，然后送出一组脉冲信号来驱动IGBT的导通和关断，以使输入市电的电流和电压处于同一相位，而得到近似为1的高输入功因。

先进的网络通信和管理功能（选件）

每台UPS可配SNMP!

讯板，可对UPS进行监控，梅兰日兰公司还提供了丰富的监控软件，以适应用户在不同的操作系统环境下对UPS的运行参数、负载情况及电池后备时间等进行监控。

无污染的UPS

梅兰日兰UPS对供电电网来说是无污染设备。

已通过的国际标准检测证书有：

IEC801.4LEVEL4（无污染标准）

IEC801.2LEVEL4（静电放电标准）

IEC950/EN60950（建筑安全标准）

PCCA级（无线电频率干扰抑制能力标准）

4.3.4CometDX机型技术指标

型号

CDX15XLS31

CDX20XLs31

*输入电压

-额定电压

380VAC/220VAC

-接线方式

三相火线&零线&地线

-开机电压范围

322（1±3%）VAC

-旁路电压范围

176（1仕3%）VAC

-市电低压转换点/恢复点

304（1仕3%）VAC/322（1仕3%）VAC

-高压转换点/恢复点

478（1仕3%）VAC/461（1仕3%）VAC「

*输入频率

-额定频率

50Hz

-频率低转换点

（46+0.2）Hz

-频率低恢复点

频率低转换点.+0.5Hz

-频率高转换点

（54+0.2）Hz

-频率咼恢复点

频率高转换点.-0.5Hz1

*输入功率因数

-输入功率因数

>0.95

-输入电流谐波失真

<30%

*能否接发电机

可以

*输入电流

-额定电流（有效值）

19A

25A

68

91A

*输入保护

-开关

100A

*输出功率

-伏安/瓦特

15000/10500

20000/14000

-额定电压

220VAC

-电压精度

+1%

-电压失真

<6%

<2%

-瞬态响应

<5%

-瞬态恢复

<60ms

-开机前是否提供旁路支持

是

*输出频率范围

-市电模式

同输入

-电池模式

（50+0.05）Hz

-锁相速度

1Hz/sec

*效率

-市电模式

>88%

-电池模式

>88%

*过载能力

-市电模式

十分钟后转旁路并告警

1秒后转旁路，1分钟后切断输出并告警

-电池模式

10秒后切断输出并告警

1秒后切断输出并告警

-自动恢复

是

*短路保护

-市电模式/电池模式

300毫秒内切断输出并告警

-旁路模式

同输入保护

*转换时间

市电模式转为电池模式

0ms

-电池模式转为市电模式

0ms

-市电模式转为旁路模式

0ms

-旁路模式转为市电模式

0ms

*电池

-输出电压

240VDC

-型号/容量

取决于外接电池

-电池数量

-后备时间

-低压告警

（220±3）VDC

-低压告警恢复点

（223±3）VDC

-自动关机电压点

（200±3）VDC

-电池保护

120A/Fuse

-电池过电压保护点

（290±3）VDC

-电池漏电流

<1mA

*电池检测

-电池损坏

立即转入市电模式

*充电器

-输出电压

274（1±1%）VDC

-充电时间

取决于外接电池容量「

-输入电压范围

140VDC-675VDC

-初始充电电流

4.2A

*控制

-静音

是

-直流开机

是

-自动重开机

是

*声音告警

-电池模式

4秒一叫

-电池低/充电器损坏

每秒一叫

-UPS故障

连续鸣叫

-过载

—秒两叫

旁路模式

两分钟一叫

*通讯

-RS232

和电脑通讯

-IntelligentSlot

WebpowerCard

-ParallelPort

和其它并联的UPS通讯

*操作

-环境温度

0Cto40C

-噪音

<60dB

-储存温度

0Cto40C

-湿度

<95%

*电磁抗干扰性

-静电

IEC61000-4-2Level4

-辐射抗干扰

IEC61000-4-3Level3

-电快速瞬变脉冲

IEC61000-4-4Level4

-雷击

IEC61000-4-5Level4

*电磁干扰

-传导

IEC62040-2ComplyWithI/PCurrent>25A

-辐射

IEC62040-2ComplyWithI/PCurrent>25A

*安规

-安规

GB4943-2001/IEC62040-1

*运输

-跌落

B-WR1-127

-振动

B-WR1-129

*连接

-输入连接

端子台

-输出连接

端子台

-外接电池

端子台:

*外观和重量

-宽x高x长（mm）

260mm<717mrK570mm

-净重（kg）

55kg

*包装和重量

-宽x高x长（mm）

430mm<845mrK700mm

-毛重（kg）

65kg

4.4机房空调

441设计原则

空调系统的主要功能要满足机房的环境温度、湿度、洁净度与设备散热通风量即机房四度的要求，从而保证机房内计算机等设备的运行安全和数据安全，延长其使用寿命。

加热或降温，能够调节空气的温度。

加湿或降湿，能够调节空气的湿度。

能够使空气具有一定的流动速度，充分利于关健设备散热。

通过回风过滤，能够使空气达到机房要求的洁净程度。

同时也要求空调设备长时间、长寿命运行。

保证机房的保温、隔热则减少空调的能耗，节约开支；周时，机房在空调检修、停机时也要保证环境温、湿度控制，因而在选择装饰料及工艺处理时也要作周详考虑。

4.4.2空调系统

根据标书要求，以及综合分析两个机房，选用柜式空调能满足本次机房设计要

求。

中心机房空调的容量和配置：

空调覆盖区域为12楼的中心机房约70卅。

对于本机房，标准为净高4.5米内,经验值为每平方250-350W制冷量。

同时结合机房设备数量，本机房考虑取300W血,制冷量约21kW。

选用三菱重工空调，在12楼的中心机房安装2台空调，柜机制冷量5P,两台制冷量24kW空调室外机安装在楼屋面。

空调的供电由原有配电屏供电，引出电缆均采用ZRBV5X4,每组空调供电线

路有独立