智慧城市综合体数据中心机房建设方案

2022-03-31 13:28栏目:物联网
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1.1概述

本方案建设的数据中心机房将满足机柜、服务器、交换机等各种设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、保温、防漏、电源质量、振动、防雷和照明等的要求并符合国家有关标准已成为重中之重。

本方案由机房装饰装修系统、机房配电系统(UPS)和装修装饰、配电、静电泄漏网、空调、UPS、新风及排烟、机柜、消防报警、气体灭火、综合布线、漏水门禁、动力环境监测系统等。

1.2建设目标

本期的数据中心机房建设实施按照智慧城市统一平台的建设目标和功能定位,包括网络交换中心、信息共享与数据交换中心、数据与数据仓库存储备份中心、运行管理中心和安全管理中心等功能,并以机架和机架群为支撑布局有网络汇接区、主机存储区、服务器区、数据备份区、监控操作区、电源空调区、防火防雷等功能区,全面建成后将达到B级(国标)稳定服务标准,能为XXX智慧城市提供全方位的支持服务。

1.3建设内容

本项目的建设内容主要包括以下项目:

(1)机房装饰装修

(2)机房配电及照明系统

(3)UPS不间断电源系统

(4)精密空调系统

(5)消防报警及灭火设施

(6)防雷及接地系统

(7)机房动力环境集中监控系统

(8)机房内综合布线系统

1.4机房装饰装修

本机房的环境建设坚持“符合标准、满足要求、精简节约、布局合理、简洁明快、色彩协调”的原则,主要考虑以下几个方面:可靠性、先进性、灵活性、安全性、环保性和前瞻性。将实现简洁明快,色彩协调,区间划分明确、流动通畅(人流、物流、信息流等)的绿色机房。

考虑机房的保密性要求,贯穿人流、物流两大交通路线,并综合消防分区、空调分区、强弱电布线的路由,参观、维护通道、设备维护空间、设备散热对空间的要求、设备运输对空间的要求等综合考虑。并且为机房设置独立的出入口,采用门禁控制器对其进行控制,设置独立通道,便于机房管理。

数据中心机房室内装饰选用气密性好、不起尘、易清洁,并在温、湿度变化作用下变形小的材料,并符合下列要求:

1)数据中心机机房墙体要采用防火隔断墙,周围均要进行防潮、保温处理。

2)本工程主机房、监控室墙面采用12.6厚彩钢板装饰,具有保护墙体、屏蔽、保温、不燃烧、不吸水防潮、易清洁、不保留灰尘、不易破损、装饰效果好等优点。

3)计算机机房应采取防尘措施。

4)计算机机房内铺设电缆、设备较多,必须注意机房的消防安全,严格控制建筑物耐火等级。所有材料的防火等级都应选为A级或B1级。

5)尘埃的二次飞扬,对计算机机房内的空气洁净度影响较大,因此装饰材料应选用不易积灰、不易起尘、易于清洁、防火保温的饰面材料,同时注意该材料不应产生眩光。

6)计算机机房地面最好采用质地硬、不易起尘、防静电的材料。如选用水泥地面,其表面必须光滑,水平度好,并涂防尘漆。

7)计算机机房内铺设防静电地板,地板平整度必须保证每米不大于2毫米。

8)防静电地板下面空间不仅要铺设电缆,而且要兼作空调静压箱,其高度为300mm。为了避免电缆移动时地面起尘或划破电缆,地面和四壁应平整而耐磨。

9)防静电地板的板厚公差±0.2mm以内;常温常湿下地板绝缘电阻应大于100KΩ,小于100MΩ;地板的分散载荷15000-35000N/M2;集中荷载3000-7000N/M2。

10)机房内部分隔一般采用玻璃隔断,也可采用其他装修材料隔断,应注意:

耐压要求。一般机房为正压,当有火警时灭火气体会增加机房压力,故玻璃耐压强度不应小于1200Pa,既承载700千克/平方米。

平整度要求。要求平滑、整洁。

满足保温、隔声要求。

满足强度、安全要求。

11)机房天花选用铝合金天花,不会产生灰尘,耐用可靠且十分美观,顶棚上面应留一定的高度空间。当顶棚上面作为空调回风静压箱时,要求静压箱内有较高洁净度,其内表面要光滑,平整度好,刷防静电漆并敷设保温材料,另铝合金平板天花具有屏蔽、易清洗、自重轻、不燃烧、耐腐蚀、施工方便等优点,兼有防尘功能。

12)天花上部装修:对天棚按抹灰工程质量验收标准和施工规范对天棚进行高级抹灰处理。抹灰要平整、光滑、无凹凸、无起伏、不能有大的空鼓或裂缝,整体要水平。若预埋挂件,对吊挂件周围要认真处理,使其不因吊顶挂件的轻微活动而破坏周围结构。同时建议在机房吊顶安装前在机房天棚顶面用角钢类材料固定一层金属网,以防以后大面积抹灰层脱落损害吊顶。为了防止天棚抹灰灰面脱落灰尘或微细砂粒,表面必须刷两道清漆或乳胶。要求涂刷均匀,不能太厚太薄或漏刷。

13)门窗、框、扇表面不能有污垢、碰伤、扭曲现象。安装位置要规矩、牢靠、不得翘曲、松动。门窗的洞口尺寸要准确,所用的五金件要配套,门窗开关灵活。门窗与墙的接缝处采取密封措施,密封条应平整、粗细均匀,涂抹密封胶应平滑、无凹凸。面向自然环境的玻璃应具有吸热、热反射、防紫外线等功能,建议使用中空玻璃。

14)机房内所有管道都应进行防锈处理,所有线缆都用钢制桥架、钢管或金属软管保护。

1.4.1地面工程

1.4.1.1抗静电活动地板

抗静电活动地板在计算机房中是必不可少的。机房敷设活动地板主要有三个作用:首先,在活动地板下形成隐蔽空间,可以在地板下隐蔽敷设电源线管、线槽、综合布线、消防管线等以及一些电气设施(插座、插座箱等),使机房不致显得非常零乱;其次,由于敷设了活动地板可以在活动地板下形成空调送风静压箱,使送风均匀。此外,活动地板的抗静电功能也为计算机及网络设备的安全运行提供了保证。本方案的机房地面工程将遵循以下设计:

1.机房地面首先进行基层清理(部分地面水泥沙浆找平修补和防尘处理)。地面刷防尘地台漆两遍;

2.机房地板下采用20mm橡塑保温材料进行地面保温处理(用881或立时得强力胶贴匀),施工时应对准地脚座位置剪孔穿出,所有接缝应贴紧并使之整齐;

3.机房安装防静电地板;规格为600*600*35mm。地板铺设高度300mm,配原厂地脚及配件、原厂地脚胶及螺丝胶,地板铺设做到所有连线横平竖直,所有相邻地板之间高低公差≤0.5 mm,水平位置公差≤1.0mm,抗静电地板沿墙收边处理;

4.主机房、配电室入口处做踏步台阶及收边处理。

1.4.1.2活动地板的应用和优点

1.使安装简单化,并为以后设备配置的改变和扩充提供了较大的灵活性。

2.机房内设备可通过地板下进行自由电气连接,便于铺设和维护,使机房整洁美观。

3.可以保护各种电缆、电线、信号线及插座,使其不受损坏。

4.计算机房可以利用地板下空间作为空调的静压仓,获得均衡满意的温湿度。无论计算机安装在什么位置都可通过活动地板的风口得到空调调节后的空气。

5.有利于设备底部的维修。

6.能使静电电荷通泄至地。

7.能够屏蔽电磁辐射。

8.可以利用活动地板的可调性,调整地面的平整度,保证机房地面的整体水平。

1.4.1.3地板特点

结构形式:基材先用全钢板基,高耐磨防静电HPL贴面或PVC贴面,四周导电胶条封边,镀锌板封底。

1.地板承载能力强,防静电性能优;

2.绿色环保,防水、防火、防腐;

3.在不同温度和湿度环境下,地板稳定性好。

1.4.2吊顶工程

1.4.2.1吊顶天花设计

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,也安装着消防灭火的气体管路及。在吊顶面层上安装着嵌入式灯具、消防报警探测器、气体灭火喷头,管线繁多,因此设计上要综合考虑,使各系统管路纵横交错,错落有致,排列有序。

现代机房要求机房吊顶材料必须防尘、防火、防潮、吸音、降低电磁干扰、美观和易于拆装,同时还必须考虑空调回风。因而在机房中广泛使用着金属微孔吊顶。

本方案的机房吊顶工程将遵循以下设计:

1.机房天花及梁墙沿上部全面摸灰修补并刷防尘防水乳胶漆;

2.机房安装铝质微孔天花,规格为600*600*0.8mm;配原厂专用龙骨及配件,整齐划一,并可以减少空调冷气和消防气体的用量损耗。

3.天花吊杆须用膨胀螺栓与顶板可靠联接,吊杆刷防锈漆,吊杆间距不大于1500 mm;天花所有接缝连线横平竖直,水平位置公差≤1.5mm,相邻天花之间垂直公差≤1mm。

1.4.2.2吊顶天花板

1.金属铝板:采用具有良好平整度、高强度、韧性和可塑性极佳的优质合金铝板;

2.天花涂层:采用进口纯聚脂粉末喷涂,半成品铝板经过清洗、铬化、涂装、高温烤焗后形成一层60-80微米的漆膜。漆膜厚实丰满、色彩均匀、良好流平,其特点是硬度高,附着力强、耐磨损、无毒性,能长期抵抗风、雨、阳光中的紫外线、工业废气、酸雨及化学药品侵蚀,并能长期保持光洁如新,易于保养清洗,不会变色,褪色、爆裂、粉化等,并已通过美国AAMA603。885 测试标准测试,在欧美等工业发达地区广泛应用于机房室内装饰。

3.外观质量:冲切整齐、棱角清晰、表面光滑不得有肉眼可见的波浪不平或凹凸现象,涂层均匀,没有漏涂、脱皮流挂和刮伤、砂眼、桔皮等缺陷;

4.安全性能:装配后所有零件在10倍自重力的作用下不得脱落;

5.防火性能:通过国家防火测试中心燃烧无毒害检测及英国防火安全专业测试;符合GB8624难燃材料技术标准。

6.吸音性能:符合GBJ47混响室法吸音系数测量范围

7.耐久性能:合金铝板经一次冲压成型,可保持数十年不变形,经高温固化的表面涂层,可保持长期不呈现地图状变色、不粉化脱落。

交付使用后,应根据不同的功能区域和空调系统的效率确定适当的清洗周期。清洗时首先用软布辅以软和清洁剂拭洗,再用清水洗清、然后用鹿皮擦干,这会使天花板保持良好的状况。不能洗掉的油污,应以石油溶剂除掉,但不可用力擦拭,以防损坏饰面的光泽。不得使用强力或易损性的化学清洁剂。

1.4.3机房墙、柱面设计

机房中墙面材料应采用防火等级高、不易吸附尘土、防潮、质感好的材料。根据标书要求及设计需求,本方案中机房内墙、柱面采用全钢墙烤漆面板装饰,具体设计如下:

1.机房采用12.6mm彩钢板饰面墙。

2.机房做防水隔汽层处理;

3.机房内外墙面做防水防潮处理。

4.机房墙面、柱面下部做不锈钢板踢脚线宽100 mm;收边线地板间缝隙应严密,公差≤0.5 mm, 踢脚线长度统一取1200 mm或2400 mm,与地板天花模数对齐,内衬夹板之内侧刷乳白色漆。

5.主机房与配电室上部留空用于精密空调回风。

6.机房内所有与外界连接的管线槽接口处均应做密封处理,以防止虫、鼠进入机房。

7.气瓶间采用轻质砖墙封堵。

1.4.4门窗工程

本工程机房窗户采用双面彩钢板进行整体封窗处理,防火、防水、保温,施工快捷、封窗后整体效果美观。

主机房入户门采用双开钢制防火防盗门,配电室入户门采用单开钢制防火防盗门。

1.4.5机房防水

同火一样,水同样会给机房造成灾难性后。我们知道,机房中有大量的计算机设备和其他外围设备,这些设备又都耗用大量的电力。另外,机房中的弱电系统也有大量的设备及信号线路,机房一旦发生水灾,其后果是不堪设想的,所以机房中的防水非常重要,必须注意以下几点:

机房专用空调安装时,一般其上下水管均从空调下地板接入卫生间,尽量避免其直接穿越机房,一但发生漏水会秧及机房。上、下水管尽量采用复合铝塑盘管。复合铝塑盘管的特点是:在安装过程中可以做到整个上下水管路中间无接头,这样解决了上下水管路的渗漏水问题。

本方案为防止外墙、门及空调系统漏水对机房产生的灾难性后果,在机房外墙内面作防水处理,精密空调周边安装50mm 防水围堰并配备漏水检测系统和相应的给水排水装置,并配置紧急排水地漏,同时安装排水管道冲洗系统,防止空调冷凝水脏物堵塞排水管。

1.5机房供配电及照明系统

1.5.1机房供配电系统设计

机房为一级负荷,系统供电分别从一楼配电间双路标准市电专线接入,在机房设备区内设置两台配电柜,分别为市电一体柜P1、UPS输出总配电柜P2,所有设备机柜用电均由UPS输出总配电柜输出至每机柜的工业级防脱插座供电。

总配电系统中,市电先经电力电缆送一体柜P1,然后再经UPS输出总配电柜分送给机房各负载。

²机房进线电源采用三相五线制;

²机房内用电设备供电电源均为三相五线制,双回路;

²机房用电设备、配电线路敷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;

²机房配电系统所用线缆均为阻燃聚氯乙烯绝缘导线及阻燃交联电力电缆,应急照明和消防电源采用耐火型电缆,敷设镀锌铁线槽MR及镀锌钢管JDG及金属软管CP;

²机房配电设备与消防系统联动。

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 50174-2017《数据中心设计规范》中对电压变动、频率变化、波形失真率均有具体的分级要求。

级别项目

A 级

B 级

C级

电压波动范围

±2%

±5%

—13%~+7%

频率波动范围

≤±0.2Hz

±0.5Hz

±1Hz

波形失真率

3~5%

5~8%

8~10%

在本次设计中,机房设备供电选用B级标准。

根据要求本次机房设计安装1台市电一体柜完成市电输入和1台UPS输出配电柜完成UPS的配电。机房内每个设备机柜的配电设计有二回路输出电源供给机柜,每个机柜下面设计安装2个16A插座,计算机插座位置根据设备需要确定。机房电缆和插座线缆均采用阻燃软电缆敷设。计算机机房内的插座分两种,即UPS供电的地板下16A防脱插座或PDU插座,本次选用16A防脱插座,市电供电的单相五孔标准墙壁维修插座。计算机配电系统中要求每个用于机柜下的PDU插座应在配电柜中有独立的空开控制,机房内其它主要设备也应使用独立空开。

1.5.2机房照明系统设计

1.计算机机房对照明的要求

机房内照明要求光线明亮且柔和,照度均匀,无反光眩光,适合人们的生理需要,布局合理且操作方便,为工作人员创造良好的工作环境。

计算机机房照明须采用无眩光嵌入式灯盘,设备工作区照度不小于500Lx,辅助区域不小于300Lx,故障照明不小于40Lx,疏散指示灯照度不小于5Lx。

2.正常照明配电系统

灯具正常照明电源由市电供给,由配电柜中的断路器、房间区域安装于墙面上的翘板开关控制。

3.应急照明系统

计算机房必须具备应急照明系统,包括应急照明灯和消防疏散指示灯。应急备用照明灯具采用国际电工品牌应急照明,当市电停电时,应急照明由UPS电源供电,达到应急照明的目的。

1.机房的供电应有单独的供电回路,采用三相五线制。

2.机房的设备供电和空调供电应分为两个独立回路,其中设备供电应按设备总用电量的1.5倍进行预留,而空调用电按空调设备的要求供配即可。

3.机房和相应区域内的插座应分三种,它们分别是:不间断电源(UPS)供电的计算机主机和重要通信设备的专用防水插座,不间断电源(UPS)供电的设备用三孔16A标准插座,市电插座用二、三孔标准插座,空调专用插座,安装在距地板0.3m处,具体根据现场情况实施。

4.机房和相应区域内设备电源的电压变化应在220V±5%之内,频率变化应在 50H±0.5Hz之内。

5.机房和相应区域内的照明应分工作照明和事故照明两类,工作照明接入配电柜,事故照明接入UPS。

6.机房和相应区域内的配电系统应考虑到与应急照明系统的自动切换和消防系统的联动。

7.UPS输出配电回路按机房内设备要求进行设置,主要计算机设备由专用回路(开关)供电,网络主交换机、路由器、网络机柜等由专用回路供电。

8.普通计算机设备供电回路带三至四个插座,插座固定于地板下;并予留若干个配电回路待以后设备扩展时使用。具体插座数量及位置要根据最终机房内设备数量考虑。

1.5.3机房配线系统设计

1.机房的电源进线应按照《建筑物防雷设计规范》采取过电压保护措施,配电箱电源应采用电缆进线。

2.机房活动地板下的低压配电线路采用阻燃型铜芯导线或铜芯电缆。机房活动地板下部的电源线应采取相应的屏蔽措施。计算机负载配电线路按国标并留余量。

3.计算机电源插座安装在架空活动地板下,配线由UPS输出至配电柜经线槽从活动地板下引至机房各处。

4.机房区域预留单相及三相电源线,并留有足够的长度余量,以备日后可能的需求;

5.机房专用地线采用电缆从本楼层接地端引至机房,并分别标明各类接地,机房内用紫铜带做接地网3*30。

6.机房内共分三类线槽:电源线槽、数据线槽和计算机缆线槽,所有线槽、线盒材料要求采用进口1.2mm厚钢板,一次冲压成型,喷塑静电喷涂。

7.所有配电线采用铜芯绝缘国标的阻燃双塑型铜芯电线,按照 规范使用不同颜色。

1.6UPS不间断电源系统

1.6.1UPS设计需求

本次中心机房拟采用N+1备份系统,本工程选用1套≧40KVA(N+1)模块化UPS机组(可根据实际情况调整),每个功率模块≧15KVA,此机组最大可扩展至≧100KVA,考虑到后续的负载扩容,在机房配电柜的设计中均预留UPS空开,并且为UPS设置外部维修旁路装置,最大的提高供电的可靠性,避免设备断电。

1.6.2UPS系统设计

本方案在综合考虑了以上UPS系统需求后,拟定选用模块化UPS;用100KVA系统,功率模块20KVA、4个,N+1冗余配置,可扩容至100KVA,提高系统的可靠性,配置12V/100Ah免维护铅酸电池80节,电池柜2台,后备时间150分钟。UPS系统具体配置如下表所示:

1

UPS系统主机

EA66100

100KVA100KW,三相.最多可安装4个25K功率模块,最大输出100KW。

1

2

20KVA功率模块 (IGBT整流)

20KW

 20KW功率模块

2

3

免维护蓄电池

NP12-100

免维护铅酸蓄电池

80

4

电池柜

A-40


2

1.6.3UPS系统的基本组成

本方案的UPS系统为模块化系统,是由功率模块、充电模块、系统监控模块、机柜以及电池组五部分构成。

1)功率模块: 功率模块是整个系统的核心部分,其已经具备UPS的完整功能;功率模块将输入不稳定的市电通过内部的整流器、PFC功率因数校正电路、逆变器后转化成纯净,稳定的电源给负载供电。

其特点为:

Ø在线双变换设计,确保输出质量;

Ø每个模块均有独立数字化智能控制;

Ø每个模块均可独立工作;

Ø每个模块均有独立的旁路系统;

2)充电模块:系统配置了独立的智能充电模块,采用全数字化控制,单个充电模块最大充电电流30A,为电池提供了智能的电池管理和完善的保护功能,延长电池的使用寿命。

其特点为:

Ø充电电压和电流可以根据外部电池节数和容量进行调节;

Ø具有独特的三段式充电模式,第一阶段恒流均充,第二阶段均浮充循环充电,第三阶段浮充;

Ø具有电池反接保护、过充保护、短路保护、充电电压温度补偿以及电池未接提示等功能;

Ø充电模块可以并联冗余使用,最大可提供120A的充电电流;

3)监控模块: 监控模块配置5.7寸触摸屏,UPS状态显示一目了然,省却了繁琐的按键操作,维护便利快捷。监控模块可以方便的查询UPS的工作状态,输入输出的实时参数,充电器和电池的状态,同时可存储3700条历史记录。

4) 机柜:机柜由配电单元、防雷单元、通讯接口、接线端子组成;

配电单元:输入、输出、维修旁路开关组成;200KVA系统(20KVA模块)、250KVA系统(25KVA模块)、400KVA系统(20KVA模块)、500KVA系统(25KVA模块)不含配电单元,需要外置配电柜。

防雷单元:采用C级防雷模块;

通讯接口:标配RS232、USB、RS485、干接点;可选SNMP卡;

5)电池组:所有模块共享电池组

采用了双电池输入电路架构和先进的控制策略,并机系统完全共用同一组电池,相比于不能共电池的并机系统,大幅度削减了电池的开销。

1.7精密空调系统

1.7.1精密空调需求分析

1.7.1.1环境要求

机房内主要设备对环境的要求大体如下:

温度:15-25℃

相对湿度:40-60%

洁净度 <3A

温度变化率:10℃/h

相对温度变化率:5℃/h

相对湿度变化率 :40-60%

1.7.1.2精密空调系统技术要求

本项目空调系统采用高可靠性、高灵活性、全寿命低成本、可拆卸搬 100%全正面维护,正面维护空间不大于600mm,节省机房占地空间设计。要求为采用高效涡旋式压缩机,适合环保制冷剂的精密空调。机房内设备发热量大,并考虑未来扩容的需要,选用两台双系统精密空调在24℃运行,50%RH标准下单机制冷量不小于40KW,显冷量不小38.5KW双压缩机地板下送风上回风的送风方式精密空调。

1、具体要求:

1)所选空调应满足国家标准 GB50174《数据中心设计规范》对机房开机时的环境的要求:

开机时电子计算机机房的温、湿度

级别、项目

A 级

B 级

C 级

备注

温 度

23±1℃

18~28℃

不得结露

相对湿度

40%~55%

35%~75%

温度变化率

<5℃/h

<10℃/h

同时,主机房区的噪声声压级小于68分贝

主机房内要维持正压,与室外压差大于9.8帕

送风速度不小于3米/秒

在表态条件下,主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升

为使机房能达到上述要求,应采用机房专用空调才能满足要求。

2)空调机组的电气性能

(1)机房专用空调机组的电气性能应符合IEC标准。

(2)输入电压允许波动范围:380V +10%~ -15%。

(3)频率:50HZ ~ 2HZ。

(4)整体电流不大于43A

3)机房专用空调机组功率及送风量

在24℃,50%RH标准下单台制冷量不小于40KW,采用高效涡旋式双压缩机系统。

4)空调机组的温度、湿度控制性能

(1)机房专用空调应能按要求自动调节室内温、湿度,具有制冷、加热、加湿、除湿等功能。

(2)温度调节精度:<1℃,温度变化率< 5℃/小时。

(3)湿度调节精度:<5 %RH 。

(4)温、湿度波动超限应能发出报警信号。

5)空调机组的机组性能

(1)风机要求自适应皮带风机系统,能满足不同机外余压需求

(2)机房专用空调的除湿性能:具备快速除湿功能, 蒸发盘管应采用“V”型蒸发盘管以提高换热效率和整机性能。

(3) 机房专用空调的加湿性能:机组应配置红外加湿器,加湿量不小10kg/h,加湿速度快,适应西北地区的水质硬度要求。

(4)机房专用空调的空气洁净度:

应安装中效空气过滤器,空气过滤器应便于更换,设备的过滤器应符合美国ASHRAE52-76标准。

所安装的过滤器应保证机房的洁净度达到A级机房的要求(直径大于0.5(m的灰尘粒子浓度18000粒/升

(5) 机房专用空调的控制系统:要求采用微处理控制器采用全中文蓝色背光液晶 LCD 显示屏显示,一般显示室内当前的温度和湿度,温湿度设定值,设备输出百分比图(风机、压缩机、制冷、制热、除湿、加湿等)及报警情况。用户还可以从显示屏的主菜单上进入浏览各设定点、事件记录、图形数据、传感器数据,报警设置等更详细的信息。用户界面操作简洁,多级密码保护,能有效防止非法操作。

1.8机房消防系统

1.8.1消防系统概况

根据本工程机房消防系统的特殊要求,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。灭火剂选择:七氟丙烷(HFC-227ea)洁净气体具有灭火效能高(使用8%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。根据计算机机房气体灭火的要求和本工程的特点,因此本工程气体灭火剂选择了七氟丙烷灭火剂。

1.8.2消防系统设计

本方案根据实际需求,主机房区选用FM200无管网全淹没七氟丙烷气体灭火系统。

报警系统由温感探测器、烟感探测器、手动报警按钮等组成;联动系统包括气体启动装置、声光报警器、消防排烟系统、非消防电源切断等;气体灭火系统包括容器瓶、七氟丙烷灭火剂、电磁启动装置、喷嘴等。整个系统的工作原理为:当防护区的探测器报警时,声光报警器发出声光报警信号,同时切断非消防电源、打开排烟机;当烟感和温感同时报警时,经过延时30秒,给防火区的气体灭火系统24V、1A的启动信号,打开电磁阀,使七氟丙烷灭火剂经气体管网释放到防护区内进行灭火。此系统的手动启动方式为:当保护区发生火情时,按下手动紧急启动盒或控制系统上的启动按钮,即可按规定程序启动灭火系统,释放灭火剂,实施灭火。

消防报警控制器和灭火控制器均安装在监控间内侧墙面上,监控操作区配置两个手提气体灭火器。

1.8.3无管网灭火系统介绍

1.8.3.1系统简介

无管网灭火装置是集灭火剂储存容器组件、管路、喷嘴、阀门驱动装置等于一体的实施灭火的柜式灭火装置。

无管网灭火装置是一种不安装管网、轻便可移动、自动灭火的现代化灭火设备,其灭火效能高,灭火速度快,灭火剂毒性低、对设备无污损,灭火装置密封性能好,并具有自动、电气手动和机械应急手动三种控制方式。

无管网灭火装置主要由箱体、喷嘴、电磁阀、启动瓶、瓶头阀、灭火剂储瓶等部件组成,可与气体灭火控制器相衔接。

1.8.3.2系统分类

无管网灭火装置系统按所充灭火剂种类可分为:

三氟甲烷(HFC-23)无管网灭火装置70升

七氟丙烷(HFC-227)无管网灭火装置70升、90升、120升、150升

二氧化碳(CO2)无管网灭火装置70升

1.8.3.3应用场所

无管网灭火装置主要适用于:电子计算机房、图书馆、档案馆、贵重物品库、电站、电讯中心、配电房、洁净厂房等重点场所的消防保护。

其结构紧凑、动作可靠、灭火迅速、既可单独设置用来保护较小空间的保护区,也可几台联用保护较大空间的保护区。因为无需安装管网,整个系统均置在保护区内,火灾发生时,可直接向保护区内自动喷放灭火刘,快捷方便。

1.8.3.4无管网灭火系统工作原理

无管网灭火装置有三种控制方式:自动控制方式、电气控制方式、机械应急手动控制方式。

自动控制方式:控制器上控制方式选择开关,置于“自动”位置时,灭火装置处于自动控制状态。当只有一种探测器发出火灾信号时,控制器即发出异常声光信号,通知有异常情况发生,而并不启动灭火装置;当两种探测器同时发出火灾信号时,探测器会发出火灾声光报警,通知有火灾发生,请有关人员撤离现场,并向控制中心发出火灾信号,控制器发出联动指令,关闭风机,防火阀等联动设备,经过一段时间延时后,发出灭火指令,打开电磁阀,启动气体通过启动管路打开瓶头阀,释放灭火剂实施灭火。

为防止因探测器误动作引起灭火剂释放,或火灾较小值班人员能自行扑灭等在报警过程中发现不需启动灭火装置的情况,可按下手动控制盒内或控制器上的紧急停止按钮,阻止控制器灭火指令的发出,不启动灭火装置,以免造成不必要的浪费和混乱。

电气手动控制方式:将控制器上的控制方式选择开关置于“手动”位置时,灭火装置处于电气手动控制状态。在该控制方式下,当探测器发出火灾信号时,控制器发出火灾声光报警,但并不启动灭火装置。工作人员可通过按下“紧急启动”按钮,启动灭火装置,实施灭火。

机械应急手动控制方式:根据客户要求可将启动装置的启动气管延长,启动装置安装一专用箱体内,当控制系统失效时,通过机械应急手动启动灭火装置,实施灭火。

1.8.3.5无管网灭火系统工作流程图

1.8.3.6无管网灭火系统主要部件

1、火灾报警控制器(联动型)

火灾报警控制器(联动型)作为区域报警控制器,壁挂式结构,其主要特点如下:

不论对联动类还是报警类总线设备,控制器都设有不掉电备份,保证系统调试完成时注册到的设备全部受到监控。

控制器开机自检时,不仅自动检测本机设备(指示灯、功能键等),同时还逐条检测外部设备的注册信息及联动公式信息,如信息发生变化系统将显示本信息并做相应的处理。

控制器最多可配置10路多线制控制模块,并具有输出线断路、短路及设备故障报警功能,这些检测功能可最大限度的保障控制模块本身及其与重要设备之间连接的可靠性。

控制器对具有特殊重要意义的气体喷洒设备提供了独立的控制密码和联动编程空间,并有相应的声光指示,使气体喷洒设备受到了更严格的监控。

控制器可外接火灾报警显示盘及彩色CRT显示系统并可选装手动盘及多线制控制卡等设备,满足各种系统配置要求。

2、智能光电感烟探测器

智能光电感烟探测器采用专用的控制芯片及数字化总线通讯技术,具有很高的报警可靠性及简便的安装调试方式。可采用总线、环形或两种方式混合的拓扑结构与火灾自动报警控制器相连,提高了系统的可维护性。

探测器的传感器部分采用后向散射迷宫结构,克服了光电感烟探测器对黑烟不敏感的缺陷;探测器内温度补偿器件的设置,一方面可以矫正器件的温度漂移,另一方面对火灾的温度变化也能够提供一定的信号补偿作用,大大提高了报警的可靠性。

探测器应用智能火灾算法,通过A/D转换采集环境数据,并将数据进行处理,判断当前的环境状态。当环境温度、灰尘、湿度等条件变化时,探测器可自动进行调整和补偿,提高了可靠性,降低了误报率。

探测器设有灵敏度调整功能,灵敏度的调整可通过主机也可通过编码器来实现。灵敏度的调整幅度可根据需要来确定,如昼/夜灵敏度调整,根据现场环境状况进行的灵敏度调整等。

探测器还可设置预报警线,对特别重要场合提供早期预报警功能。当探测器探测到环境参数达到预报警线时,将相应信息传至控制器,提示值班人员注意现场情况,确认是否发生火警。

探测器具有自诊断功能,对器件损坏、迷宫污染等情况可进行自我检查,并向控制器发出故障报警信号。当探测器迷宫灰尘积累达到一定的程度,探测器将报警探测器灰尘故障。探测器的灰尘故障分为两级,一级是预故障,此时灰尘积累已达到很高的程度,但仍然能够探测现场火灾,发出火警信号;另一级是故障,即使补偿后也不能够可靠报警。

探测器设有通讯监控功能,随时检测与主机的通讯状况。当发现与控制器通讯失败后,探测器自动转入独立工作模式。在独立工作模式下,探测器按照预定的算法对环境状况进行监测,当确认环境有火灾发生时,探测器将点亮报警灯,指示有火灾发生。探测器在独立工作模式下,仍随时检测通讯信号,如通讯恢复,探测器将有关信息传回主控制系统。

探测器能够记录运行期间采集的环境数据,并保存最末次报警数据。探测器与控制器间采用数字化总线通讯,可根据控制器的命令要求将上述数据传至控制器,并在图形监控计算机中进行显示。在系统应用中,探测器亦可设定为主机报警方式,此时探测器完成传感器的功能,火灾判定由主控制器完成。

3、智能电子差定温感温探测器

智能电子差定温感温探测器采用优质电子测温传感器以及专用的控制芯片及数字化总线通讯技术,工作性能稳定、可靠。探测器根据应用环境可以分别设定为差温或定温探测器,并且可以设定差温探测器的灵敏度以及定温探测器的报警温度,以适用不同场所的应用。

探测器可以采用总线、环形或两种方式混合的布线方式与火灾自动报警控制器相连,布线灵活,安装方便。

探测器的结构设计充分考虑了探测器的防水特性。整个探测器分底座与探测头两部分,底座仅有固定脚及接线端子,不含其它电路。探测器的底部采用密封方式,侧面留有溢水孔;接线端子设计有防水护套保护,确保在有溢水或渗水的情况下,探测器能够正常工作。本探测器可通过手持式编码器进行电子编码及性能检查,具有良好的抗粉尘及潮湿能力。

4、声光讯响器

声光讯响器是一种安装在现场的声或声光报警设备,可由消防控制中心的火灾报警控制器启动,也可通过安装在现场的手动报警按钮直接启动。启动后警报器发出强烈的声或声光警号,以达到提醒现场人员注意的目的。

与信号总线及电源总线分别采用无极性二总线连接,接线方便;具有电源总线掉电检测功能,若电源总线掉电,可将故障信息传到控制器。

5、气体喷洒指示灯

气体喷洒指示灯是气体灭火系统的配套产品,通常安装在被保护场所的入口处。当气体喷洒后,控制器将启动气体喷洒指示灯发出灯光指示,提醒人员注意并采取相应的措施。

气体喷洒指示灯为非编码型,直接接入DC24V电源即可动作。

6、紧急启动/停动按钮

紧急启/停按钮用于控制气体灭火系统的启动及停动,通常安装在现场。当被保护的区域内发生火灾时,按下紧急启动按钮,即可向气体灭火控制盘发出信号,气体灭火控制盘经30秒延时启动气体喷洒电磁阀,若现场人员确认无火灾发生,可立即按下紧急停动按钮,中断延时,紧急切断气体喷洒控制信。

7、七氟丙烷无管网柜式灭火装置

将储存容器组件、管中、喷咀、阀门驱动器等集于一体的能自动探测并实施灭火的柜式灭火装置。由于储瓶置于柜体内,对于不同容积大小的小型防护区可将瓶体容积设计成不同大小的单瓶组,减少占地面积,喷咀采用MPT型,使灭火剂能迅速、均匀地充满整个防护区,具有施工安装简便、工程投资少、检查维修方便等特点。

1.8.3.7火灾自动报警设计说明

因消防设计需满足现机房柜式气体灭火系统的报警及联动控制要求,故本部分设计为机房中新火灾自动报警及联动控制部分,具体内容为:在防护区内工作层设置感烟、感温探测器,在防护区房间内设置声光报警器,在防护区对外出口处设置紧急启停按钮和放气指示灯。在机房的非气体灭区域设置一层感烟探测器及手动报警按钮。

灭火的联动关系为,当防护区内任意一对感烟、感温探测器同时报警时,火灾自动报警控制器发出信号启动声光报警器,通知人员撤离;并关闭空调,关闭防火阀,切断非消防电源,接收动作完成后的返回信号;经30秒可调延时后启动钢瓶瓶头阀,释放灭火气体以完成灭任务,并将回答信号传回控制器,同时点亮放气指示灯,避免人员误入。同时可在控制器上手动远程启动灭火系统;通过紧急启停按钮在防护区外完成对灭火系统的紧急启动,在启动30秒内可完面对灭系统的紧急停止控制;另外可在钢瓶间手动启动瓶头阀完成灭火功能。

消防设备应采用消防电源供电。

1.9机房防雷及安全接地系统

1.9.1概述

随着科学技术的迅猛发展,设备电子化的步伐在不断地加快,电子设备(包括计算机)已被广泛地应用于各行各业中,人类对电子设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重。而电子元器件的微型化、集成化程度越来越高,各类电子设备的耐过电压能力下降,遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势,对设备与网络的安全运行造成严重威胁。

雷电是一种随机的自然现象,它具有极大的破坏力,对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。随着电子技术的快速发展,集成电路对电压和电流脉冲的敏感程度越来越高。特别是近两年,全球气候不稳定,雷电灾害较以往更加频繁。除了直接雷击的影响外,90%以上是由于感应雷击造成的。雷电引起的冲击电压和电流成为网络设备损坏、人员伤亡、通信中断的又一主要因素。所以,建立一整套完善而又易于操作的防雷系统,以保证电子设备和人身的安全是十分必要的。

接地系统是涉及多方面的综合性信息处理工程,是计算机机房建设中的一项重要内容,不仅影响到计算机设备本身的正常运行,而且还直接关系到计算机设备和工作人员的安全。接地系统是否良好是衡量一个机房建设质量的关键性问题之一。

计算机接地系统是为了消除公共阻抗的耦合,防止寄生电容耦合的干扰,保护设备和人员的安全,保证计算机系统稳定可靠运行的重要措施。如果接地与屏蔽正确的结合起来,是在抗干扰设计上最经济而且效果最显著的一种,因此,为了能保证计算机系统安全、稳定、可靠的运行,保证设备、人身的安全,针对不同类型计算机的不同要求,应设计相应的接地系统。

1.9.2机房电源系统防雷设计

防止由电源线侵入的感应雷破坏机房信息系统,应在电源线路引入的配电箱处装设过电压保护器。

主级防雷:在机房配电箱电源进线处安装高容量防雷器,当感应雷袭来时,主级防雷器可迅速被击穿,将雷击高压浪涌就近泄入大地,从而保护机房设备。

次级防雷:为了防止雷电残压侵入设备,在设备电源线进线处安装小容量防雷器或防雷插座,可进一步减小感应雷电的影响,保护电子设备免受损坏。

1.9.3机房信号系统防雷设计

信号防雷器安装在各类信号线入端,用于保护与通讯网络、数据网络和计算机网络相连接的重要设备。所有信号防雷器都采用了无放射性三极放电管与快速箝位二极管相结合的两级保护技术,使得:

放电容量(非破坏性)在8/20us波中>5KA;

保护反应时间<1ns;

在持续性故障时具有失效保护短路功能;

由于采用三极放电管,三极同时放电特性保证即使在接地不良的情况下也能提供有效保护。它们能够承受不断的浪涌冲击波而不会损坏,在下列情况下,它们会安全断开:

长时间持续过压;

异常强烈的雷电冲击;

在数据处理设备的防雷保护方面,我们必须考虑网络的两个显著特点,即:

极低的工作电压

很高的传输频率

4.为了使防雷器最好地起到保护作用,安装信号防雷器时必须考虑所有的系统特征:

防雷器装置接地:保护装置必须尽可能短的路径,通过具有足够的截面的导体连接至接地网络;

接地/屏蔽网络:所有设备的电气接地端必须互相连接,以限制电位差;

防雷器与被保护设备的相对位置:应与设备有几米的距离,或在设备进线的入口处;

防雷器的连接:按规定方向连接进线(或电缆)和被保护的出线(或设备);屏蔽层不应构成接地网络。

5.设备电力线另外加装保护:

针对具体设备保护,应该考虑以下参数:

被保护设备的线对数目;

线路类型及保护级别;

接线方式:通常有绕线式、卡线式、RJ11或RJ45和螺丝紧固式几种。

具体安装方法:

1.机房所有通过该防雷区界面的金属物做等电位连接。

2.电源系统防雷击电磁脉冲设施:在配电柜总输入和UPS前端进线及出线处。机柜末端加一级防雷,大楼总配电柜进线处加装一级防雷,具体接线见电气设计图纸。

3.所有信号防雷器须满足以下条件:

1).放电容量(非破坏性)在8/20us波中>5KA;

2).保护反应时间<1ns;

3).在持续性故障时具有失效保护短路功能。

4).在下列情况下,它们要安全断开:

3.1长时间持续过压

3.2异常强烈的雷电冲击

4.金属槽(管)两端及中间每隔5米应接地;机房内金属门、窗及其金属构件等,均应可靠接地。

1.9.4接地系统构成及其要求

机房或设备间的接地,按其不同的作用分为直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地。此外,为了防止雷电的危害而进行的接地,叫做防雷保护地;为了防止可能产生或聚集静电荷而对用电设备等所进行的接地,叫做防静电接地;为了实现屏蔽作用而进行的接地,叫做屏蔽接地或隔离接地。

埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体称为接地体。从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体称为接地线。接地体和接地线统称为接地装置。在接地装置中,用按地电阻来表示与大地结合好坏的指标。上列各种接地的接地电阻值,在国家标准《计算站场地技术要求》及《数据中心设计规范》(GB50174—2017)规定:电子计算机机房接地装置的设置应满足人身的安全及电子计算机正常运行和系统设备的安全要求,计算机机房应采用下列四种接地方式:

交流工作接地,接地电阻应不大于4Ω;

安全保护接地,接地电阻应不大于4Ω;

直流工作接地,接地电阻应按计算机系统具体要求确定,一般不大于1Ω;

防雷接地,应按现行国家标准《建筑防雷设计规范》执行。

1.9.5接地要求

在距接地体30m以内,接地导线用直径为4mm的外包绝缘套的多股铜线缆。若距接地体超过30m时,接地电缆的直径应参考表的数值。接地距离与导线直径的关系:

距离/m

导线直径/mm

电缆截面积/m2

≤30

4.0

12

30~48

4.5

16

48~78

5.6

25

76~106

6.2

30

106~122

6.7

35

122~150

8.0

50

151~300

9.8

75

设备柜中的每个配线架(柜)均要可靠地接到配线架(柜)的接地排上,其接地导线应大于2.5mm2,接地电阻要小于1W。屏蔽通道与有源设备互连之间接地关系如图:

机柜接地结构图

1.10机房动力环境监控管理系统

1.10.1概述

随着电子政务的发展,机房建设的数量及规模不断扩大。机房作为信息交换的枢纽,科学管理尤为重要。

目前用户对于机房管理的重点都集中在防黑客或非法入侵、电脑病毒、网络故障、数据备份等方面,往往忽略了机房的环境变化,可能致使产生不可预见的后果,如机房的温度、湿度过高、电力系统不稳定、机房安全措施不完善致使非核心工作人员进出机房操作,造成的隐患/故障而引发的机房事故,导致不必要的经济损失。

科学的管理计算机机房,才能保证机房内的网络和计算机等高级设备长期、可靠、稳定地运行。机房集中监控系统,是相关人员管理机房的不可或缺的重要工具。

1.10.2需求分析

本项目机房为无人值守机房,若节假日期间或者夜间发生事故,无法进行警报预警、事故及时处理,会给设备运行带来非常大的安全隐患,前期信息机房就由于断电,造成空调无法自启动,使机房内温度急剧拉升,而无人及时预知,为满足工作需求,提高机房维护和管理的安全性,本此建设改造要采用先进的智能化技术,对机房环境、动力设备进行管理。通过智能网络,实现供配电、UPS、空调、消防、漏水、温湿度检测、门禁系统、视频监控等子系统的统一监控。

1.10.3系统功能需求

Ø界面以图形界面为主。

Ø所有报警以电子地图形式弹出、必须有明显提示。

Ø报警可以根据重要级别将同时发生的报警排序处理,并可以将不同的报警内容选择设定为语音报警、短信报警或电话语音报警等。

Ø要求动画界面仿真设备运行。

Ø要求在电子地图的实际位置显示温湿度值。

Ø要求同时不低于50个网络用户连接,远程数据刷新速率不大于1S。

Ø要求系统必须为中文开发及编辑系统,简单易学易用。

Ø要求对机房各系统提供的监控数据进行实时报警、保存和事后分析。

Ø要求提供标准的SNMP服务、OPC服务和BACnet接口,以便将来与楼控或其他系统接口。

Ø要求系统提供一个完备的二次开发平台,开发人员可以嵌入各种windows控件,可以用标准的脚本语言对功能进行任意扩充。

Ø监控管理系统应具备较强的扩展能力,可以建成最小的基本系统,也可以建成较全面的大系统。并允许对多个机房的集中监控,满足系统扩容的需要。

Ø安全管理要求:

1)机房动力环境监控系统要求提供完善的操作管理功能,口令验证及权限验证;

2)所有操作要有详细记录,并存入历史数据库。每个远程用户的登录,其登录时间、主机IP及用户名均应完整记录,其所进行的操作:修改系统配置、控制设备运行等,也应完整记录,系统管理员可以随时检查每个用户所作的操作。

1.10.4各系统详细功能

(1)供配电系统监控

用电量监测仪监测机房配电柜供电状况及参数(电流通过电流互感器检测接入到电量监测仪),通过通讯协议监视各级的开关状态(进线柜、出线柜及其他配电柜空调开关、UPS输入开关、UPS输出开关,主机电源开关等状态),对于机房的重要配电开关进行状态监视。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或短信报警,通知管理员尽快处理,并事件记录到系统中。

一旦供配电系统工作状态不正常,系统会弹出报警画面,通过多媒体语音、电话语音报警,短信、Email告知值班人员。

(2)UPS监控

通过UPS厂家提供的串口通信协议及通讯接口对UPS进行全面系统的监测与诊断。一旦有故障发生,自动弹出报警画面,通过多媒体声音、电话语音和短信报警,告之相关人员。

(3)精密空调监控

采用RS-485总线通讯方式,通过精密空调厂家提供的通讯协议及通讯接口对空调运行状态及参数进行监控。一旦有故障发生,自动弹出报警画面,通过多媒体语音和电话语音等报警,告之相关人员。

(4)漏水检测系统

对于计算机机房,防水患和泄漏是十分重要的,机房地板下面强电、弱电线槽线缆分布密集,一旦发生漏水,造成的损失将是巨大的。由于机房空调、水管、暖通漏水以及窗户、天花、外墙渗漏的情况时有发生,为及时发现险情,在机房里安装泄漏监测系统极其必要。

(5)温湿度监测

对电子计算机等微电子设备产生影响的各种因素中,温湿度的影响是非常重要的,机房对温度、湿度的要求非常高,《数据中心设计规范》(GB50174-2017)对机房内温度湿度作出了具体的规定。

对于面积较大的机房,由于设备分布、送风分布等因素影响,机房的不同区域的温湿度不一致,偏移较大的地方对设备的工作状态存在潜在的影响,因此安装温湿度检测系统十分必要,监测温湿度变化状况,及时报告预警信息。

温湿度调控功能:能够进行自动和远程温度调控功能。

温湿度超限报警功能:当温湿度超出温湿度报警范围时,监控仪将向管理中心计算机回传报警数据。

定时采集温湿度功能:监控仪根据采集周期,定时读取温湿度值并保存下来。当与计算机通信时,将此数据传给计算机。

(6)消防监测

消防报警系统要求与监控系统连接采集消防报警主机干节点信号,监测消防报警主机的工作状态;

(7)门禁监测

在进入机房的各个门口安装非接触式ID卡门禁系统,进门刷卡(密码+刷卡+指纹)出门采用出门按钮。门禁锁采用磁力锁或电插锁,带门磁开关信号,门磁信号接入环境监控系统,一旦门开超时,监控系统自动弹出报警画面,通过多媒体或电话语音报警,告之相关人员。

监控系统监测门的开关状态,记录刷卡进出的时间、门区及卡号,分类查询进出门统计资料和报警资料,为事后分析提供依据。

(8)视频监控系统

机房视频监控系统,要求达到实时监控和对移动物体捕捉监控,配备的固定和全向监控摄像机,必须保证全方位监控,通过网络连接到控制室。视频图像监控系统采用视频组态的概念,将各通道的图像以控件组态的方式随意插入某个界面,对于大型的监控系统而言,以电子地图的方式来集中管理各个场地的数据和图像的界面,十分方便。将动力环境监控和闭路监控合二为一,因而可以随意实现动力环境与图像的联动控制,一旦有异常事件发生,监控系统自动弹出现场。

1.10.5系统拓扑结构

系统由监控主机、计算机网络、智能模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡及智能设备等组成。为了增强系统的功能,用户可根据需要选择配置多媒体声卡、智能电话语音卡、超级视频卡等设备。

下图为机房监控系统结构图:

机房监控系统结构图

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