大数据中心机房初步建设方案设计
数据中心机房工程
各系统工程专业建设的重要性
第1章装修、装饰部分
1.1吊顶工程
吊顶是机房中重要的组成部分。吊顶上部安装着强电、弱电线槽和管线，同
时安装着消防灭火的气体管路及新风系统风管等。在吊顶面层上安装着嵌入式灯具、风口、消防报警探测器、气体灭火喷头等。考虑机房吊顶必须防尘、防火、吸
音性能好、无有害气体释放、抗腐蚀不变形、降低电磁干扰、美观和易于拆装。一
般选择金属吊顶板材。
为保证吊顶上部防火、洁净无尘，需在结构真顶下面、微孔吊顶上方及墙侧面涂刷防火涂料2-3遍。吊顶吊杆均用胀栓固定于结构真顶上，吊杆表面均刷涂防锈漆。
1.2地板工程
在各类计算机机房的组建中，活动地板是个很重要的结构件之一，可使机房地
板下组建成一个地下空间。在活动地板上可安装各类计算机等设备，而在地板下的
空间则可用来敷设联结各设备的电源、网络互联管线、集成监控信号线管等设施。同时可作为精密空调的送风静压风库。通过地板上设置的送风口，利用静压复得法，把冷却空气送至计算机设备，保障计算机的安全运行。
活动地板因其具有可拆性，所以对网络的建设、设备的检修及更换都很方便。所有连接电缆都从地板下进入设备，便于设备的布局调整，同时减少了因设备扩充或更新而带来的建筑设施的改造。
第2章电力供应系统
2.1本机房动力配电系统
计算机设备供配电系统提供电源的质量好坏直接影响着计算机系统的稳定性和可靠性。在GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率均有具体的分级要求。
在设计中，对计算机主机设备供电选用A级标准。
机房计算机设备包括计算机主机、服务器、网络设备、通讯设备等，由于这些设备进行数据的实时处理与实时传递，关系重大，所以对电源的质量与可靠性的要求最高。设计中考虑采用UPS不间断电源，最大限度满足机房计算机设备对供电电源质量的要求。
机房地板下桥架的走向尽量沿着空调送风的方向，以减小对空调送风的阻力。地板下由于设备电缆数量多且较集中，采用镀锌金属线槽保护敷设，末端穿金属软管。为防止机房内可能漏水，导致电线电缆被浸泡，地板下所有金属线槽均通过支架离地>10mm安装。电缆末端穿金属软管，既起到屏蔽作用，也可防止鼠咬。所有金属管、金属线槽和金属软管均可靠接地。金属管与金属管之间、金属线槽与金属线槽之间以及金属管与金属线槽之间均通过跨接地线连接。在金属线槽通过不同防火区时，采用防火堵料封闭，以减少火灾蔓延。
2.2防雷接地系统
防雷子系统
现代化机房中有大量微电子设备。这些高精密的电子计算机设备富含大量的CMOS半导体集成模块，耐过电压电流能力极低，无法保证在特定的空间内遭受雷击时仍能安全运行。因此我们必须设置防雷接地子系统。
逻辑设计
中心机房内置电脑、服务器、交换机、路由器等贵重设备,雷击时交换机的电源
部分及及端口经常损坏。
该机房配电系统为，总配电为380V三相五线制，主机房电源进线为三相五线，UPS通过配电柜接入市电，机房内所有机柜设备全部接在UPS后端。如图所示：结合上图可以看出雷击种类、雷电侵入终端设备的途径主要有以下几条：
雷击种类
根据雷击的种类分为直击雷、感应雷及雷电磁脉冲。
直击雷即雷暴云与建筑物或大地其它物体之间的放电。
感应雷及雷电磁脉冲是通过金属导线引入室内，雷电磁脉冲是雷害中损坏设备最普遍的。
所以按国家《建筑物防雷设计规范》规定：凡是有用电设备的建筑物都要考虑防雷电高压引入措施。
雷电途径
雷击金属导线后，使雷电压以波的形式或沿着导线两端传播入室；
来自感应雷的二次效应，即由于雷云对大地放电或雷云间迅速放电形成的静电感应和电磁场感应；
雷电在泄流入地时，通过地极产生高压，对设备反击。
根据雷电的途径，我们采取以下的几项防雷措施。
工程项目内容
（1）雷电电磁脉冲防护
电源供电系统总配电的第一级防护
电源供电系统各分支配电的第二级防护
电源供电系统设备级精细防护（第三级防护）
（2）接地及均压等电位连接系统
接地网络
均压等电位连接
配电系统防护
接地子系统
主机房应采用共用接地系统，剔柱筋与大楼共用接地系统多点连接。或者从大楼接地级单独做引上线。
机房共有四种接地方式，即：
（1）交流工作接地：≤4Ω
（2）安全保护接地：≤4Ω
（3）直流工作接地：≤1Ω
（4）防雷接地：≤10Ω
本工程设计采用2组接地系统。
第一组：
交流工作接地、安全保护接地和防雷接地系统，共用一组接地极，要求接地电阻小于1欧姆。
为防止感应雷、侧击雷沿电源线进入机房损坏机房内的重要设备，机房采取3级保护措施：在配电柜电源进线处安装1级防浪涌防雷器，在UPS设备前后安装3级防浪涌防雷器。
第二组：
直流工作接地为单独一个接地系统。
直流接地极为大楼联合接地极。要求接地电阻小于1欧姆。单独从大楼接地体直接引一根VVP1*50电缆至UPS配电柜计算机专用接地铜排上。
此外，考虑到机房的抗静电要求，根据机房的设计规范，机房的静电电压应 1KV。我们对抗静电活动地板进行了可靠的接地处理，从而保证了计算机设备及人员的安全运行要求。
另外，镀锌钢管、金属软管、金属接线盒外壳等均进行了可靠接地，避免因电源波动较大而干扰设备的正常工作。
各个机房内沿四周作一圈接地网，具体做法是选用30×3紫铜带连接而成，选用绝缘瓶架空安装，整个机房区形成一个环，在配电室设一个50x5x500总接地排，用两根BVR25塑铜线将接地网与总接地排连接。地板支架、机柜外壳等用BVR6塑铜线与接地网连接。不锈钢玻璃隔墙的金属框架同样用静电泄漏线连接，并且每一连续金属框架的静电泄漏连接点不少于两处。同时，该接地网与机房内吊顶龙骨等所有金属结构件做等电位连接，形成法拉第笼。
等电位连接
实现等电位连接的主体为：设备所在建筑物的主要金属构件和进入建筑物的金属管道；供电线路含外露可导电部分；防雷装置；由电子设备构成的信息系统。
中心机房的等电位处理，为使中心机房内的各种设备尽量处于同一电位，在机房静电地板下，采取格栅处理，便于各设备就近接地，同时机房的其它屏蔽措施所采取的接地与该格栅均匀多点相连。
具体物理设计：在机房静电地板下，采用优质铜材作为格栅处理的材料，施工时注意将格栅处理所形成的闭合环路用多股铜芯线与大楼各子配线间的接地母排直接相连。同时将其它屏蔽及防静电措施所采取的接地与该格栅均匀多点相连。
机房内采用30×3mm紫铜带组成M型接地网络。
机房设备采用6mm2BVR线对角不等长接入M型接地网。
第3章集中监控系统（*仅作参考）
根据用户的实际情况，现需要全面监控计算机房动力环境设备的运行情况，机房所监控的智能设备或子系统主要包括：精密空调监控、UPS监控、机房
的温湿度监测、门禁管理、漏水监测、机房市电监测、闭路电视监控等。要
求把所有的监控子系统集成在一个统一的平台上实行集中监控，要求在值班
控制室的监控主机上可方便实时的查看到各智能设备或子系统的所有运行
参数和运行状态。一旦检测到报警信息，监控系统可及时自动报警，具有远
程报警功能，报警方式灵活可选。
3.1各监控系统详细功能的描述
根据用户实际情况和我公司多年设计经验，建议暂定主要监控内容包括：机房动力监控、机房环境监测、机房保安监控等三部分监控并统一集成在一个管理的平台实现集中监控。
监控对象及内容：
机房动力监控
UPS监控：监控2台UPS；
配电参数监测：监测2路市电进电参数；
配电开关监测：监测8路重要的配电开关；
机房环境监控
漏水检测系统：定位漏水系统检测机房专用空调下有无漏水；
温湿度监控
监测机房内的2个点的温湿度；
空调监控
监控2台机房专用精密空调的参数和运行状态；
新风机监控
监控机房内新风机的工作状态；
消防监控
检测机房内的消防报警；
机房保安监控
门禁监控：采用进门刷卡出门用开门按钮的方式监控2道门禁；
视频监测：设4个半球摄像机，实现机房的视频监控；
各监控子系统详细功能介绍
机房动力监控
UPS监控系统
通过UPS厂家提供的智能通讯接口及通讯协议，实时地监视UPS整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部分的运行状态与参数。系统可全面诊断UPS运行状况，实时监视UPS的各种参数。一旦UPS报警，将自动切换到相应UPS监控子系统的运行画面。越限参数变色显示报警，并伴随有报警多媒体语音，系统进行报警记录的同时有相应的处理提示。用户还可根据需要对重要的报警事件设置电话语音拨号的报警功能。对于重要的参数，可作曲线记录，系统可查询一年内相应参数的运行曲线，并可显示查询选定具体时间相应时间的参数值，当天（以天为单位）该参数的最大值，最小值，方便管理员全面了解UPS的运行状况，及时地发现并解决UPS运行中出现的各种问题。
电源参数监控
机房的供电电源的质量的好坏将直接影响机房设备的安全，因此采用智能电量监测仪对各机房市电进线的供电参数实行监测非常重要。通过监视进线柜三相电源的相电压、线电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率等参数。对于重要的参数，可作曲线记录，系统管理员和操作员可以通过历史曲线图查看每天的电压、频率、有功、无功的最大值、最小值、当前值及电压、电流峰值。通过分析有关参数的历史曲线，管理员能清楚地知道供电电源的质量是否可靠完好，为合理地管理机房电源提供科学的依据。
开关状态监控系统
监视各级的开关状态（进线柜、母联柜、出线柜及其他配电柜的开关状态），对于机房的重要配电开关，监视开关是否跳闸或断电等状态非常必要，一旦开关跳闸断电，计算机系统立即停止工作，将造成整个系统崩溃，如不尽快处理造成的损失将无法估计。当开关跳闸或断电时，系统自动切换到相应的运行画面，同时发出多媒体语音和电话语音报警，通知管理员尽快处理，并事件记录到系统中。
鉴于用户机房的特殊性及重要性，现暂定监控配电柜16路重要开关，如空调开关、UPS输入开关、UPS输出配电柜等开关状态。每套开关量采集模块可监测8路的开关信号，系统中暂用了2套开关量采集模块，并可随时方便的增加采集模块，来增加配电开关状态的监测的数量，系统扩容非常的方便。
机房环境监控
漏水检测系统
由于用户机房的特殊性，且地板下有空调的供排水管等诸多的漏水水源，为了方便用户今后的维护，及时发现地板下的漏水位置及漏水的隐患，建议采用美国RAYCHEM公司生产的绳式漏水检测绳及定位式漏水控制器组成定位式漏水检测系统。该漏水检测系统采用专用的感应线缆及其他附件，将有水源的地方围起来，一旦有水泄漏碰到感应绳，感应绳通过控制器将漏水信号及漏水的位置信号及时地输送到监控主机，可确保系统在第一时间报警，监控主机的漏水监测画面上显示机房漏水，维护人员只要按画面显示区域，极大地方便了系统的维护，及时发现漏水避免发生重要漏水事件造成巨大损失。
在本方案中，考虑机房的实际情况暂定在专用空调室采用1套定位式漏水系统25米漏水感应绳，沿精密空调周围及空调的水管铺设，加上定位式漏水控制器实现机房内漏水监控系统。
温湿度检测系统
在重要的计算机机房中，设备对温、湿度等运行环境的要求非常严格，所以应根据主机房实际面积加装温湿度传感器，以实时检测机房内的温、湿度。在本系统
中，温湿度一体化传感器将把检测到的温湿度值实时传送到监控主机中，并在监控界面上以图形形式直观地表现出来。一旦机房内实际温、湿度值越限，系统将自动弹出报警框并触发语音报警，提示管理员通过调节空调温、湿度值给机房设备提供最佳运行环境。并且还可以将一段时间内机房里的温湿度值通过历史曲线直观地表现出来，以方便管理人员进行查看。对于机房内使用非精密空调时特别重要，可让管理员及时地了解机房内实际的温湿度运行情况。
根据用户实际情况需求，暂定在生产主机房、企业网机房、开发机房、前置机房、配电间安装4套温湿度一体化传感器，监控机房内实际的温湿度情况，确保机房各设备的安全。
空调监控系统
通过空调自带智能通讯接口及通讯协议，系统可实时、全面诊断空调运行状况，监控空调各部件（如压缩机、风机、加热器、加湿器、去湿器、滤网等）的运行状态与参数，并可通过软件在系统上或通过网络远程修改空调设置参数（温度、湿度等），实现空调的远程开关机。系统一旦监测到有报警或参数越限，将自动切换到相关的运行画面。越限参数将变色，并伴随有报警声音，有相应的处理提示，及相关处理提示。对重要参数，可作曲线记录，用户可通过曲线记录直观地看到空调机组的运行品质。空调机组即使有微小的故障，也可以通过系统检测出来，及时采取步骤防止空调机组进一步损坏。对严重的故障，可按用户要求加设电话语音报警。
根据用户的实际情况，监控机房内2台专用空调，并可按厂家协议的要求实现相关的设定及控制功能。
需厂家提供完整的通讯接口板，以及与通讯接口相对应通讯协议。
新风机监控
采用开关转换模块及开关量控制采集模块把新风机工作状态转换为数字信息后送往监控主机，实现新风机状态检测。在计算机上即可方便地把新风机的工作状态反应出来，同时可实现新风机的开关控制。
在本方案中，通过安装1套智能开关量数据采集控制模块来实现对机房内新风机的状态监控。
消防监控系统
通过由消防控制器提供的干接点信号或者区域性报警的有源信号。采用智能开关量数据采集模块，将消防控制器上的干接点变化信号送到监控主机，实时监测每个区域的火灾情况。控制器提供的有源信号或接点信号，经过智能开关量转换模块进行光电离，实现监控系统与消防系统物理上的完全隔离，再送到智能开关量数据采集模块与主机相连。消防系统一旦报警，系统即可联动一同报警，系统将发挥多种报警方式的特点，发出本地的多媒体语音报警，报警提示，报警记录，同时通过电话语音通知的方式，通知管理员尽快采取行动。加装部分辅助设备可联动门禁系统打开所有的门锁，让工作人员能尽快地脱离现场，并可以联动摄像机进行拍照。
根据用户机房的实际情况，系统暂定监测2路信号的消防监控（如各区域的消防报警信号、火警、放气信号等）。需消防系统厂家提供干接点或有源接点信号。
机房安防监控系统
门禁监控
鉴于机房的重要性，选用高性价比的北京门吉利系列门禁控制器、感应卡识别系统、电控锁等设备组成可脱机工作的门禁监控系统。
门禁控制器选用1套门吉利四门控制器，可分别连接2个读卡器。
本门禁系统可与监控主机联网组成在线式门禁监控系统。通过对门区、时段、时区的设置和不同组合，以及对不同人员的卡号、密码、权限等信息的设置，可严格管理对门禁的远程管理与维护，实时读取所有门禁记录资料。当有人请求通过验证进门时，监控系统对预先设定的权限级别进行判断比较，只有当此人拥有进入权限时才允许其进门，并且详细记录该进入人员的信息如姓名、门号、时间等。同时系统也可记录被验证为非法的报警记录。门禁系统的远程控制功能也体现在系统可远程控制门的开关状态，以方便管理。
视频监控系统
“CM-Desk-NETV数字硬盘录像监控系统”作为一个成熟的录像监控系统采用了各种先进技术，实现了高质量的监控画面以及远程监控管理等丰富的功能。通过在机房各重要场所安装摄像机，管理人员可在值班室监控系统的运行界面中查看到机
房各处的人员活动情况，监控画面清晰、连续。一旦发生报警事件，系统将自动切换到相应的监控画面，并且该监控画面的边框将变色闪烁。
第4章空调及新风系统
机房为什么采用机房专用空调
机房中的计算机及网络设备在运行中散热量大
而且集中，散湿量极小，散热量的95%是显热，热
湿比极大，焓差小。在这种情况下，空气处理可近
似作为一个等湿降温过程。
根据热的传播方式—传导、辐射、对流分析，
疏散显热的最有效方式是对流，这就需要大量的冷
风将热量带走。
集中空调主要考虑人体对环境的要求，不具备大风量。因此，集中空调方式就会出现虽然冷量够，但设备热量却散不出去的问题。集中空调是用风管送风，而非静压风库，送风均匀度较差，所以集中空调不适合在机房使用。
机房专用精密空调充分考虑了计算机设备的特点，在相同制冷量的基础上，加大了风量。加之专用的送回风风库，送、回风均匀，能够较为迅速、有效地带走机器热量。
计算机设备除了对温度有要求外，对湿度亦有要求。而集中空调无法控制湿度恒定，如果再加一套湿度控制系统，无形中又加大了投资维护量。而专用空调实现了对湿度的自动控制，使计算机设备不论在极湿润的夏季还是在极干躁的冬季都能在恒湿状态下正常工作。
此外，机房对洁净度亦有严格的要求，这个要求远远高于办公用房。由于集中空调送风方式的特点决定其不能满足此要求。而专用空调中有中效过滤系统，可随时更换过滤网，方便、省时、经济。
同时，根据机房的围护结构特点（主要是墙体、顶面、地面，包括：楼层、朝
向、外墙、内墙及墙体材料，及门窗型式、单双层结构及缝隙、散热）、人员的发热量，照明灯具的发热量，新风负荷等各种因素，计算出计算机房所需的制冷量，因此选定空调的容量。
机房新风系统的作用
国家机房施工设计规范对机房洁净度的要求很高，所以整个机房是密闭的，和外界的空调流通就需要新风机来补充新风；其主要作用包括三个方面：1、满足机房空气更新的需求；2、满足机房正压的要求，主要是机房要求机房内大气压力高于外界大气压力才能保证外界灰尘不进入机房，进而保证机房的洁净度；3、满足工作人员的呼吸新鲜空气的需要。
第5章消防系统设计方案说明
根据国家机房设计规范要求机房的消防必须有独立的灭火系统和报警系统；因为机房内安装很多单位的核心设备，每台设备价值都是十几万，甚至上百万，所以设备运行的安全性不言而喻。为了更好保护好网络核心设备，必须做好消防系统的设计和施工。从而避免一旦有火灾发生，进而采用有效的灭火措施。根据机房消防系统的要求，整个消防系统由火灾报警系统、消防联动系统和气体灭火系统三部分组成。灭火剂的选择：七氟丙烷（HFC-227ea）洁净气体具有灭火效能高（使用7.5%的设计浓度，能可靠扑灭防护区内B、C类火灾及电器火灾）；无污染（喷放后能全部气化、无污渍、无痕迹）；具有良好的气相绝缘性能，对电子设备无腐蚀及污损；储存空间小，临界压力值低；具有优良的环保性能，其臭氧消耗能值ODP为零，不会破坏大气臭氧层。