1、电子信息系统机房设计规范解析与案例分析电子信息系统机房设计规范GB50174-2008解析与案例分析2017-09-06?砺剑锐锋?转自?wunianyi修改微信分享：术语和符号电子信息系统机房：主要为电子信息设备提供运行环境的场所，可以是一幢建筑物或者建筑物的一部分，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。静态条件（空态、静态、动态）：主机房的空调系统处于正常运行状态，电子信息设备已安装，室内没有人员的情况。停机条件：主机房的空调系统和不间断供电电源系统处于正常运行状态，电子信息设备处于不工作状态。N基本需求，系统满足基本需求，没有冗余。冗余重复配置系统的一些或全部部件,当系统发生故障时，
2、冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故障时间。N+X冗余系统满足基本需求外，增加了X个单元、X个模块或X个路径。任何X个单元、模块或路径的故障或维护不会导致系统运行中断。（X=1N）容错具有两套或两套以上相同配置的系统，在同一时刻，至少有两套系统在工作。按容错系统配置的场地设备，至少能经受住一次严重的突发设备故障或人为操作失误事件而不影响系统的运行。保护性接地以保护人身和设备安全为目的的接地。防雷接地、防电击接地、防静电接地。功能性接地用于保证设备（系统）正常运行，正确地实现设备（系统）功能的接地。交流工作接地、直流工作接地、信号接地。机房分级电子信息系统机房应划分为A、B、
3、C三级。根据机房的使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性确定所属级别，根据TIA-942介绍：级别可用性%国标级别每次允许停机时间（h）系统性能499.995A0.438(26min)双系统同时运行399.98-1.752一用一备（市电）299.75B21.9冗余199.67C28.908基本同时还应综合考虑建设投资。A级为容错型，在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。B级为冗余型，在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息网络系统运行中断。C级为基本型，在场地设备正常运行情况下，应 保
4、证电子信息网络系统运行不中断。A级举例：国家级信息中心、计算中心；重要的军事指挥部门；大中城市的机场、广播电台、电视台、应急指挥中心；银行总行；国家和区域电力调度中心等的机房。B级举例：科研院所；高等院校；三级医院；大中城市的气象台、信息中心、疾病预防与控制中心、电力调度中心、交通(铁路、公路、水运)指挥调度中心；国际会议中心；大型博物馆、档案馆、会展中心、国际体育比赛场馆；省部级以上政府办公楼；大型工矿企业等的机房。在异地建立的备份机房，设计时应与主用机房等级相同。一个机房内的不同部分可按不同的标准进行设计。机房选址1.电力供给应稳定可靠，交通、通信应便捷，自然环境应清洁；2.应远离产生粉尘
5、、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所；3.应远离水灾和火灾隐患区域；4.应远离强振源和强噪声源；5.应避开强电磁场干扰。(某省会火车站机房)。多层或高层建筑物 、安装空调室外机、设备搬运。设备运输：为机房服务的冷冻、空调、UPS等大型设备的运输。管线敷设：管线主要有电缆和冷媒管，敷设线路应尽量短。雷电感应：主机房宜选择在建筑物低层中心部位，并尽量远离建筑物外墙结构柱子。结构荷载：由于主机房的活荷载标准值远远大于建筑的其它部分，从经济角度考虑，主机房宜选择在建筑物的低层部位。机房专用空调的主机与室外机在高差和距离上均有使用要求，因此在确定主机房位置时，应考虑机房专用空调
6、室外机的安置位置。机房不宜设置在地下室的最底层。当设置在地下室的最底层时，应采取措施，防止管道泄漏、消防排水等水浸损失。机房组成主机房、辅助区、支持区、行政管理区等功能区组成。可能是一个独立的区域，也可能是混在一个大区域内。区域的规划是机房设计的重要内容之一。机房选址、平面规划举例某单位在城郊新建6层半圆弧型办公搂(如下图所示),机房位于四楼,场地的的建筑结构层高3.6m。梁下净高2.8m，建筑面积大约140mm2，施工项目有：装饰工程，电气照明系统,新风空调系统，安防，门禁场地监控系统,UPS电源系统、KVM系统及综合布线等的设计与施工。现场调查、与甲方交谈了解:1、本机房场地的形状一面是弧
7、型，层高不理想，梁下净高2.8m，建筑面积大约140m2。2、机房工作人员的办公区在机房同楼层，并相邻。监控中心和操作室在办公区内，所以机房平时无人。3、目前设备总容量不超过15KVA。考虑将来业务发展，甲方要求将UPS容量设计为40+10KVA。4、空调室外机放在一层呼叫中心的屋顶，落差7.2m。大楼西侧5楼顶有一挑出的平台。5、该大楼地处城市郊区，周围环境比较差。分析决策：机房选址原机房位置为细长曲线形状，不利于设备布局、施工和后期扩展，另外空调室外机布置在客服中心的屋顶上，低于机房太多，不利于空调机的正常运行。而大楼西侧形状比较规则，且五楼顶有一平台适合摆放空调室外机；在大楼的一端，便于
8、安全管理，经论证比较，确定了机房的新位置。平面规划本机房面积不大，为便于今后扩展，平面规划为主机房和新风室两个功能区。机房高度的保证本机房建筑层高很不理想，为保证机房美观实用，考虑到该机房热负荷不大，采用下送侧回的气流组织形式就可以保证设备冷却的要求，同时对于140m2的机房，采用无管网气体灭火系统也是一个很好的选择，最后通过精心设计、精心施工，在保证地板高度300mm的基础上，使机房净高达到了可能的最大高度2.5m。新风获取本机房面积不大，需要新风量也不大，且主机房平时很少有人进入，该大楼地处农村，室外空气比较脏，而大楼安装有新风系统。经过综合考虑，采用了在机房边上设置新风室，在新风室内设置
9、一台普通舒适空调机对抽取的新风进行欲处理，由大楼内抽取新风的方法。该方法充分考虑了该机房的特点，既节能又节省专用空调机的损耗。设备布置原则满足机房管理、人员操作和安全、设备和物料运输、设备散热、安装和维护的要求。具体要求产生尘埃及废物的设备（喷墨打印机、复印机）应远离对尘埃敏感（磁记录设备）的设备，并宜布置在有隔断的单独区域内。当机柜内或机架上的设备为前进风/后出风方式冷却时，机柜或机架的布置宜采用面对面、背对背（冷热通道）的方式。通道与设备间的距离要求。环境要求环境参数主机房和辅助区内的温度（231 ）、相对湿度（40%55% ）、含尘浓度（在静态条件下测试，每升空气中大于或等于0.5m的尘
10、粒数应少于18000粒）、噪声（停机时，在主操作员位置测量的噪声值应小于65dB（A） ）、振动。电磁参数无线电干扰场强 （126dB）、磁场干扰环境场强（800A/m）、静电电位（不应大于1KV）。不同静电电位产生的现象据有关资料记载，静电电压达到2kV时，人会有电击感觉，容易引起恐慌，严重时能造成事故及设备故障。静电电压（V）手指感觉物理现象1000无轻微响声2000麻响声3000针刺较大响声4000针深刺微光5000串到手腕疼指尖延伸出微光建筑与结构主机房净高不宜小于2.6m；主机房和辅助区不应布置在用水区域的垂直下方；改建机房应根据荷载要求采取加固措施。平面规划主机房等各区域的划分；出
11、入口宜单独设置，避免人流和物流的交叉 ；有人操作区域和无人操作区域宜分开布置 ；机房内外通道及门的宽度水源平面规划举例：某信息中心机房主机房位于新大楼的8层,新大楼共28层(地下2层,地上26层),原机房平面由大楼装修总包设计。如图所示：甲方介绍：机房业务不少，近期将有较大扩张，大楼配备UPS容量为120KVA+120KVA，要求机房24小时有人值班，目前设备容量大约为50KW,机房内除信息中心的业务外，大楼综合布线的主配线架和电信部门的接入设备也放在机房内。主要工作都在监控室完成。装修公司介绍：考虑机房面积不大，主机房没有再作划分，辅助房间就设置了一个监控室和值班室。为保证消防需要，在机房下
12、面开了一个疏散门。审查内容：各区域的划分（有人区和无人区）出入口避免人流和物流的交叉机房内外通道及门的宽度防水层高，承重，保温，室外机放置，消防，配电等。最后定稿如图：新旧对比：防火与疏散电子信息系统机房的耐火等级不应低于二级 ；当A级或B级电子信息系统机房位于其它建筑物内时，在主机房与其它部位之间应设置耐火极限不低于2h的隔墙，隔墙上的门应采用甲级防火门；面积大于100m2的主机房，安全出口不应少于两个，且应分散布置；顶棚、壁板（包括夹芯材料)和隔断应为不燃烧体。GB50016与机房有关的耐火等级一览表名称耐火等级（h）构件一级二级三级四级房间隔墙不燃烧体不燃烧体难燃烧体难燃烧体0.750.
13、50.50.25吊顶不燃烧体难燃烧体难燃烧体燃烧体（包括吊顶搁栅）0.250.250.15注：二级耐火等级建筑的吊顶采用不燃烧体时，其耐火极限不限。室内装修应选用气密性好、不起尘、易清洁、符合环保要求、在温度和湿度变化作用下变形小、具有表面静电耗散性能的材料；内墙壁和顶棚的装修应满足使用功能要求，表面应平整、光滑、不起尘、避免眩光，并应减少凹凸面 ；活动地板的高度 （250mm，400mm）；外窗（A、B级不宜设，区别有人、无人区设置，要有安全措施，气密性好的双层固定窗）。活动地板空气调节一般规定A、B级应选用专用空调，C级可选用；宜设置独立的空调系统（机房与其他用房参数、运行时间不同、其他事
14、故的影响，有人区与无人区）；造成系统宕机的主要威胁电子信息系统机房内设备的散热量应以产品说明书或设备手册提供的设备散热量为准。对主机房内的电子信息设备的散热量不能完全掌握时，可参考所选UPS电源的容量和冗余量来计算设备的散热量。影响负荷计算因素热源：1.机房内设备的散热（耗电量中的97%都转化为热量）2.建筑围护结构得热3.通过外窗进入的太阳辐射热4.人体散热5.照明装置散热6.新风负荷7.伴随各种散湿过程产生的潜热湿源：人、新风物体吸热或放热后，只改变物体的温度，而不改变物体的质量，这种热量称显热；物体吸热或放热时，只改变物体的状态，而物体的温度不变，这种热量称潜热；1kg水从30加热到80
15、，水吸热了209.38kJ1kg100水改变成100的水蒸气需吸热2257.2kJ1kg0水改变成0的水蒸气需吸热2501kJ1996年平均一个机柜装7个服务器2002年平均一个机柜装10个服务器2005年平均一个机柜装15个服务器2010年平均一个机柜装20个服务器气流组织影响因素：冷却方式、设备布置方式、布置密度、设备散热量、室内风速、噪声、建筑条件、防尘等一般采用活动地板下送风、上回风的方式；送风气流不宜直对工作人员；气流组织形式与送回风温差的规定：（加大风量）气流组织形式下送上回上送上回（或侧回）侧送侧回送回风温差46 送风温度应高于室内空气露点温度4668气流组织下送风、上回风的应用
16、场合（冷热通道）；热密度大：单台机柜的发热量大于3kW；热负荷大：单位面积的设备发热量大于300W/；机柜过高：单台机柜的高度大于1.8m。危害最大！地板开孔率：美露风口：开孔率为22%百叶风口： 开孔率大于70%系统设计1.室内温、湿度参数相同或相近的房间，相邻布置；2.A、B级主机房不用采暖散热器，C级最好不用；3.地板下送风时，断面风速应按活动地板下的有效断面积计算；4.噪声值超过规定时，应采取降噪措施；5.主机房应维持正压。主机房与楼内的压差不小于5Pa，与楼外静压差不宜小于10Pa。系统设计空调系统的新风量应取下列二项中的最大值：（1）按工作人员计算，每人40M3/h。（2）维持室内
17、正压所需风量。（5%室内总送风量）主机房内空调系统宜设过滤器，新风系统应设过滤器新风系统在保证室内外一定压差的情况下，送排风应保持平衡对易造成空气二次污染的房间，送风时应采取措施。系统设计空调设计应根据当地气候条件采取下列节能措施：1?大型机房宜采用水冷冷水机组空调系统；2?北方地区采用水冷冷水机组的机房，冬季可利用室外冷却塔作为冷源，并应通过热交换器对空调冷冻水进行降温；3?空调系统可采用电制冷与自然冷却相结合的方式。水冷系统带来的设计难点：水系统的冗余设计：双管路或环形管路事故应急泄水：从屋面到管井、管廊供水保障：多水源供应以及蓄水池节能设计资料表明空调系统的用电量占机房总用电量的3050
18、%，甚至更多，下图是美国APC公司给出的美国2006年的情况设备选择：空调和制冷设备的选用应符合运行可靠、经济适用、节能和环保的要求；空调系统无备份设备时，单台空调制冷设备的制冷能力应留有15%20%的余量；空调机应带有通信接口，通信协议应满足机房监控系统的要求，显示屏宜有汉字显示；过滤器和加湿器应便于清洗和更换，设备安装应留有相应的维修空间（新风室）。主机房和辅助区设置空气调节系统应可不间断电源系统电池室设置空调降温系统宜可主机房保持正压应可冷冻机组、冷冻水泵N+X冗余（X=1N）N+1冗余N机房专用空调N+X冗余（X=1N）主机房中每个区域冗余X台N+1冗余主机房中每个区域冗余1台N主机房
19、设置采暖散热器不应不宜允许，但不建议设备选择为什么要用精密空调系统？精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制。精密空调系统具有高可靠性，保证系统终年连续运行（8760小时/年），并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性，可以保证机房四季正常运行，是为机器而设计的（大风量、小焓差）。标准舒适型空调没有考虑连续运行情况（最多运行1200个小时/年），没有湿度控制功能，是为人而设计的。为什么要用精密空调系统？热负荷包含两个独立的部分：显热和潜热。显热是机房电子设备产生的热量。潜热与空气水分的增大或减小有关。空调的总致冷能力是所去除的显热和潜热的和。总致冷能力 = 显热负荷 + 潜热负荷显热比率是
20、总致冷中显热所占的比例。为什么要用精密空调系统？机房内几乎全部是显热负荷，所以专用空调设计的SHR非常高，为0.95-0.99，而舒适型空调的SHR通常为0.65-0.70，提供的显热冷量过少，潜热冷量过多。过多的潜热冷量意味着将不断地从空气中去除水分。为了保持所需的相对湿度范围40-55%，将需要不断加湿，而这肯定要消耗大量的能量。（混合使用X）专用空调运行成本低，效率高。空调设计举例某南方省级信息中心机房主机房位于新大楼的8层,新大楼共28层(地下2层,地上26层),业务不少，24h工作，近期将有较大扩张，配备UPS容量为120KVA+120KVA，目前设备容量大约为50KW。空调室外机放
21、置于8楼平台上，距离大约20m，平台因面积所限，室外机必须立式安装。设计过程省级信息中心机房应为B级机房，24h工作，所以必须保持空调工作的高可靠性。主机房选用机房专用下送风空调机组，并采用n+1的冗余运行方式；监控室和更衣缓冲间、值班休息室等作为辅助房间采用商用吸顶空调机或大楼中央空调对其室内环境进行独立控制。因机房近期将有较大扩张，用现负荷计算意义不大，所以采用UPS容量为参考依据。UPS容量=120x0.8=96KW (功率因素0.8)主机容量=96x0.8=76.8KW （UPS负荷率0.8）设计案例本项目选用某品牌某型号的空调机，查手册制冷量为60.6KW。(电量=制冷量/能效比。2
22、.6。3.33.5)空调基本容量：2x60.6=121.2KW富裕：121.6-96=25.6KW考虑建筑传热：300x80=24000W=24KW (80W/m2)所以选用机房精密空调3台，组成2用1备的运行方式。考虑室外机距离较远，又立式安装，且南方夏季高温，建议将室外机放大一个型号配置。设计案例电气供配电机房应由专用配电变压器或专用回路供电，变压器宜采用干式变压器机房低压配电系统不应采用TN-C系统。（干扰、安全）电子信息设备应由不间断电源系统供电。应有自动和手动旁路装置。确定基本容量时应留有余量。UPS基本容量（E）1.2设备计算负荷（P）机房内的动力电与UPS电应由不同回路供电机房配
23、电柜宜配备浪涌保护器（SPD、TVSS）、电源监测和报警装置，并应提供远程通信接口。零地电压（2V）不能满足设备要求时，宜配备隔离变压器TVSS与SPD的性能比较TVSSSPD响应时间（ns）0.525-150残留电压（V）600-8001200-4000反向电压抑制是否高频抑制是否UPS电源插座应与市电插座严格区别，并应有明显标识。辅助区宜单独设置UPS系统 。柴油发电机应能够承担机房全部负荷的需要。柴油发电机周围应设置检修用照明和维修电源，电源宜由UPS供电。敷设电缆应避免阻挡风路；配电线路中的中性线截面积不应小于相线截面积。单相负荷应均匀地分配在三相线路上。（相平衡）供电电源两个电源供电
24、两个电源不应同时受到损坏两回线路供电变压器M（1+1）冗余(M=1,2,3,)N后备柴油发电机系统N或（N+X）冗余(X=1N)N不能满足两个电源供电时配置UPS的供电时间满足信息存储要求时，可不设柴油发电机后备柴油发电机的基本容量应包括UPS的基本容量、空调和制冷设备的基本容量、应急照明和消防等涉及生命安全的负荷容量UPS配置2N或M(N+1)冗余(M=2,3,4)N+X冗余（X=1N）NUPS电池备用时间15min柴油发电机作为后备电源时根据实际需要确定空调系统配电双路电源（其中至少一路为应急电源），末端切换。采用放射式配电系统。双路电源，末端切换。采用放射式配电系统。采用放射式配电系统电
25、子信息设备的电源质量要求稳态电压偏移范围（%）35稳态频率偏移范围（Hz）0.5电池逆变工作方式输入电压波形失真度（%）5电子信息设备正常工作时零地电压（V）2应满足设备使用要求允许断电持续时间（ms）04010UPS输入端THDI谐波含量（%）15339次谐波UPS电池的预期使用寿命一般是在3-5年，如何确保电池达到最佳使用寿命呢？1、确保UPS在一个通风、干燥、凉爽的环境中使用，UPS最佳的环境温度是24摄氏度。为了确保通风良好，UPS之间最好有3-5厘米的空间间隔。2.每年只需进行1-2次的充放电，频繁的校准会减少电池的使用寿命。3、不要长时间储存电池，新电池可以储存6-12个月，储存已
26、使用的电池是非常不明智的选择 。4、负载不要超出额定功率的80%. 随着负载的增加，运行时间会减少，同时也会减少使用寿命。中、小容量UPS的电池最好分组配置！低压配电系统接地方式TN-C系统：又称四线制系统，与TNS 系统的差别是将N线与PE线合并成一根PEN线，用电设备的外露可导电部分接到PFN线上实现保护。只适用于三相平衡、无高次谐波、单相容量较小场合。TN-S系统：又称五线制系统。即三根相线L1、L2、L3，一根中性线N及一根保护线PE，仅电力系统一点接地。TN-C-S系统：又称四线半系统，即在TN C系统的末端(一般是在进入建筑处)将PEN线分为中性线N和保护线PE，分开后不再合并，用
27、电设备的外露可导电部分接到分开后的PE线上实现保护。低压配电系统接地方式照明主机房和辅助区一般照明照度标准值房间名称照度标准值（lx）统一眩光值UGR一般显色指数 Ra主机房服务器设备区5002280网络设备区50022存储设备区50022进线间30025辅助区监控中心50019测试区50019打印室50019备件库30022主要照明光源应采用高效节能荧光灯，灯具应采取分区、分组的控制措施 。照明均匀度不应小于0.7，非工作区域内的一般照明照度值不宜低于工作区域内一般照明照度值的1/3 。照明均匀度=最小照度/平均照度机房内不应采用0类灯具，当采用类灯具时，灯具的供电线路应有保护线，保护线应与
28、金属灯具外壳做电气连接。主机房和辅助区应设置备用照明应急照明=安全照明+备用照明+疏散照明灯具的防触电保护分类等级定义说明应用0类依靠基本绝缘防止触电的发生，一旦绝缘失效，只靠周围环境提供保护，否则，易触及部件和外壳会带电。金属外壳要与带电部件隔开，绝缘材料的外壳可称为基本绝缘，绝缘材料外壳内有接地的属类，内部有部分地方可以采用双重或加强绝缘。安全程度不高，用于安全程度好的环境，如空气干燥、木地板的场所类除靠基本绝缘防止触电外，可能触及的导电部件要与保护导线（地线）连接，万一基本绝缘失效时，导电部件不会带电若带软线的话，软线中应包括保护导线。若不使用保护导线，安全程度同0类用于金属外壳的灯具，
29、如投光灯、路灯、庭院灯提高安全程度类采用双重绝缘或加强绝缘作为安全防护，无保护导线一个完整的绝缘外罩可视作补充绝缘；金属外壳的内部一定要双重绝缘或加强绝缘；为启动而接地但不与所有可触及的金属件相连的仍为类，否则为类绝缘性好，安全程度高，是用于环境差，人经常触摸的，如台灯、手提灯类采用特低安全电压（交流有效值不超过50V），灯内不会产生高于此电压值不必有保护性接地安全程度最高，用于恶劣或特殊环境，如机床灯、儿童用灯静电防护地板或地面应有静电泄放措施和接地构造，防静电地板、地面的表面电阻或体积电阻应为2.51041.0109，且应具有防火、环保、耐污耐磨性能 。机房内所有设备的金属外壳、各类金属管道、金属线槽、建筑物金属结构等必须进行等电位联连结接并接地。静电接地的连接线应有足够的机械强度和化学稳定性，宜采用焊接或压接。当采用导电胶与接地导体粘接时，其接触面积不宜小于20cm2?。防雷与接地建筑物防雷设计规范GB50057和建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343。保护性接地
