电子信息系统机房工程设计与施工浅谈

罗芳

摘要：电子信息系统机房工程是一项综合性工程，只有规范机房的设计与施工，指导机房工程的设计与施工，确保电子信息系统安全、稳定、可靠地运行。本文从机房供配电、机房等电位联结与接地、机房的空气调节三方面对电子信息系统机房工程设计与施工进行了分析，以供参考借鉴。

关键词：电子信息系统；机房工程；设计与施工

随着信息技术和数字技术的迅速发展，电子信息系统机房工程建设规模越来越大，机房工程作为一个独立的项目进行设计与施工也逐渐呈上升趋势。电子信息系统机房工程属于多学科技术，涉及到建筑结构、空气调节、电气技术、网络布线、机房监控与安全防范等多种专业，内容复杂，是一项综合性工程。只有规范机房的设计与施工，指导机房工程的设计与施工，确保电子信息系统安全、稳定、可靠地运行。

一、电子信息系统机房供配电

《电子信息系统机房设计规范》（GB50174—2008）规定了A、B、C级机房供配电的要求。A 级机房的供电电源应按一级负荷中特别重要的负荷考虑，除应由两个电源供电（一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏）外，还应配置柴油发电机作为备用电源。B级机房的供电电源按一级负荷考虑，当不能满足两个电源供电时，应 配置备用柴油发电机系统。C级机房的供电电源应按二级负荷考虑。根据机房用电量的大小，市电电源电压可选用l0kV、380V。当变电所和机房在同一个建筑内时，低压配电系统宜采用TN—S系统。当变电所和机房不在同一个建筑内时，系统宜采用TN—C—S系统。柴油发电机容量、台数及电压等级的选择原则：柴油发电机的容量应包括 U PS、机房专用空调和制 冷设备的基本容量及应急照明、消防、监控等设备的容量。柴油发电机的容量小 于2500kW，且柴油发电机房与主机房的距离小于500m 时，优先选用低压柴油发 电机组。柴油发电机的容量大于2500kW，且并机运行时，宜采用高压发电机组。柴油发电机组不要求冗余配置时，宜优先选用单台柴油发电机组。

《电子信息系统机房工程设计与安装》（09DX009）中分别提供了三种A级、B 级机房供电系统 图，以A 级机房为例，第一个方案：两路10kV电源，备用10kV柴油发电机组。两路1OkV电源分别向两段母线供电，每台变压器的负荷率不大于50%，当一台变压器故障时，另一台变压器可带起全部负荷。当两路10 kV市电电源均失 电后，柴油发电机自启动，发电机并机成功后。向两段10 kV母线供电。第二个方案：两路10kV电源，备用0.4kV柴油发电机组。考虑到两段母线的联络开关同时发生故障的可能，所以当任一段0.4 kV母线失去市电电源后，柴油发电机 自启动，发电机并机成功后，向两段0.4 kV母线供电。第三个方案：两路0.4 kV电源，备用0.4 kV 柴油发电机组。同时，还介绍了三个B 级机房工程的供 电系统方案，两个C级机房工程的供电系统方案。设计人员可根据机房工程的级别及现场情况，选用上述供电系统。值得一提的是机房工程 UPS电源除具有常 见的不间断供电功能外，其主要功能是保证电源的质量，达到稳频稳压。所以无论是A 级机房还是C级机房，IT 设备的供电都是由UPS完成的。

二、电子信息系统机房等电位联结与接地

《电子信息系统机房设计规范》（GB50174—2008）规定了保护性接地（防雷接地、防电击接地、防静电接地、屏蔽接地等）和功能性接地（交流工作接地、直流工作接地、信号接地等）宜共用一组接地装置，其接地电阻应按其中最小值确定。机房内所有设备的可导电金属外壳、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构等均应作等电位联结并接地。机房工程常用的三种等电位联结方式包括：

（1）S型（星形结构、单点接地），适用于易受干扰的频率0～30kHz（也可高至300kHz）的电子信息设备的信号接地。对于C级建筑面积小于100 m的机房，IT（电子信息）设备可采用S 型等电位联结方式。这种方式能同时实现保护接地和信号接地，是最为简单易行的。（2）M型（网形结构、多点接地），适用于易受干扰的频率大于300kH z（也可低至30kH z）的电子信息设备的信号接地。IT设备除连接PE线作为保护接地外，还采用两条（或多条）不同长度的导线尽量短、直地与设备下方的等电位联结网格连接，网格的作用是为电子设备抑制高频干扰提供一个低阻抗的参考平面，从而降低干扰水平。大多数IT设备应采用此方案实现保护接地和信号接地。（3）SM混合型等电位联结方式。是单点接地和多点接地的组合，可以同时满足高频和低频信号接地的要求。由于在高频条件下导体存在电容耦合，互相靠近的导体间存在电感耦合，高频干扰信号将通过这些耦合进行传导，为了消除这种干扰，产生了混合型

等电位联结的接地方式。采用这种方式时，在有需要的楼层内需装设水平等电位 网格，这些网格又和所在场所的电气装置外露导电部分、建筑物金属结构、管道等就近相连接。各楼层问也通过金属结构、管道等互相作垂直的连接。

等中位联结带、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构均与局部等电位联结箱连接后。再接至大楼总等电位联结箱（或带）。机柜采用两根不同长度的6 mm软铜线与等电位联结网格（或等电位联结带）连接，从UPS配电柜至列头柜的 PE线截面应符合《电子信息系统机房设计规范》PE线最小截面的要求，从列头柜至机柜的N、PE线，因单相负荷较多其截面应与相线相同。降低“零地”电压 的方法除了使UPS设备尽可能地靠近IT机房，缩短供电距离；单相负荷应均匀地分配在三相上，中性线截面不小于相线截面外，加装隔离变压器也是一个很好 的方法（成本相对高些）。图1中的列头柜是带隔离变压器的，当列头柜不带隔离变压器时，列头柜的N线需UPS配电柜N线连接，N线截面应与相线相同，同时列头柜里的N线与PE线断开。

图1 机房接地示意图（列头柜带隔离变压器）

三、电子信息系统机房的空气调节

随IT技术的发展，IT设备的发热量越来越大，IT设备耗电量中的97%都转化为热量，因此在现代机房中，空调系统设计已非常重要。空调的冷负荷主要是服务器等IT设备的散热，因此机房的空调设计主要考虑夏季冷负荷。对于前进风/后出风方式冷却的IT设备，要求设备的前面为冷区，后面为热区，这样有利于設备散热和节能。当机柜或机架成行布置时，要求机柜或机架采用面对面、背对背的方式。机柜或机架面对面布置形成冷风通道，背对背布置形成热风通道。如果采用其它的布置方式，有可能造成气流短路，不利于设备散热。对机柜或机架高度大于1.8m、设备热密度大（单台机柜发热量大于3kW）、设备发热量大或热负荷大（单位面积的设备发热量大于300 W/in）的主机房，从有利于设备的散热的角度考虑，宜采用活动地板下送风、上回风的方式。图2为冷热通道气流组织示意图，从图中可以看出，机房专用空调机送出的冷空气，从地板送风口送出，从机柜正面进入，对机柜内各部件进行冷却后，热空气从机柜背面吹出回到机房专用空调机。当设备的发热量随着容量的增加而加大时，为了保证电子信息系统的正常运行，对IT设备的降温也出现多种方式，各种方式之间相互补充。

图2 冷热通道气流组织立面示意图

参考文献：

[1]电子信息系统机房设计规范.GB50174—2008

[2]电子信息系统机房施工及验收规范.GB50462—2008

[3]杨兴.分析电子信息系统机房工程设计与施工[J].信息通信，2013（05）