機房建設工程是随着信息化系統對環境的要求越來越高而出現的新興行業，涉及到電子工藝、建築結構、空氣調節、給水排水、電器技術和消防安全等多種專業，它是為解決諸如溫濕度、潔淨度、電磁場強度、防靜電、供配電、接地與防雷、消防安全等綜合技術問題，為電子計算機系統穩定可靠運行和工作人員提供良好的工作環境。

機房工程概述

A級（容錯型）：

1 電子信息系統運行中斷将造成重大的經濟損失；

2 電子信息系統運行中斷将造成公共場所秩序嚴重混亂。

B級（冗餘型）：

1 網絡運行中斷将造成較大經濟損失；

2 網絡運行中斷将造成公共場所秩序混亂。

C級（基本型）：不屬于A級或B級的電子信息系統機房為C級。

建設依據标準：

1.《電子計算機場地通用規範》（GB/T2887-2011）

2.《電子信息系統機房設計規範》（GB50174－2008）

3.《電子信息系統機房施工與驗收規範》（GB50462-2008）

4. Telecommunications InfrastructureStandard for Data Centers (TIA/EIA–942)

5.《計算機場地安全要求》（GB/T9361-2011）

6.《建築設計防火規範》（GB50016-2006）

7.《高層民用建築設計防火規範》 （GB50045-95(2005年版)）

8.《建築内部裝修設計防火規範》（GB50222-95(2001年版)）

9.《民用建築工程室内環境污染控制規範》（GB50325-2010）

10.《供配電系統設計規範》（GB50052-2009）

11.《低壓配電系統設計規範》（GB50054-2011）

12.《建築電氣工程施工質量驗收規範》（GB50303-2011）

13.《建築照明設計标準》（GB50034-2004）

14.《電力工程電纜設計規範》（GB50217-2002）

15.《建築物防雷設計規範》（GB50057-2010）

16.《建築物電子信息系統防雷技術規範》（GB50343－2012）

17.《通信機房靜電防護通則》（YD/T 754-1995）

18.《通用用電設備配電設計規範》（GB50055-2011）

19.《建築給排水設計規範》（GB50015-2003（2009版））

20.《采暖通風與空氣調節設計規範》（GB50019-2003）

21.《通風與空調工程施工質量驗收規範》（GB50243-2002）

22.《智能建築設計标準》（GB/T50314-2006）

23.《智能建築工程質量驗收規範》GB50339-2003)

24.《綜合布線系統工程設計規範》（GB5031-2007）

25.《安全防範工程技術規範》（GB50348-2004）

26.《民用閉路監視電視系統工程技術規範》（GB50198-2011）

27.《氣體滅火系統設計規範》（GB50370—2005）

28.《氣體滅火系統施工及驗收規範》（GB50263-2007）

29.《火災自動報警系統設計規範》 (GB50116-2008)

30.《火災自動報警系統施工及驗收規範》(GB50166-2007)

31.《電信專用房屋設計規範》（YD/T5003-2005）

供配電系統

機房配電指标：機房的供配電系統是機房工程中的關鍵項目，是一個綜合性供配電系統，在這個系統中不僅要解決計算機設備的用電問題，還要解決保障計算機設備正常運行的其它附屬設備的供配電問題，如計算機機房專用恒溫恒濕器（空調器），機房照明系統用電，安全消防系統用電等。下表為機房供配電的指标，分為三級。

項目	指标
A級	B級	C級
穩态電壓偏移範圍（%）	-5～ 5	-10～ 10	-15～ 10
穩态頻率偏移範圍（Hz）	-0.2～ 0.2	-0.5～ 0.5	-1～ 1
電壓波形畸變率（%）	5	7	10
允許斷電持續時間（ms）	0～＜4	4～＜200	200～1500

供電等級：

設計一個符合計算機運行要求的供配電系統，首先應确定供電等級。計算機機房的供電等級是根據計算機的工作性質及其重要性來劃分，分為三級：

A級負荷計算機房：此類機房是指如國防建設、生産、交通運輸、金融财政、航空管理等部門的機房。這些部門的機房如遇突然斷電使計算機中斷工作的話，将導緻嚴重的人身傷亡等惡性事故，造成無法彌補的重大損失。所以這類機房應采用一類供電——不間斷供電系統。

B級負荷計算機房：此類機房是指如科研單位和一些應用計算機控制系統的生産單位的機房，這些單位的機房一旦突然中斷供電将使生産、運輸、通信等受到一定程度的影響，給國民經濟造成一定的損失。這類機房一般采用二類供電——需建立帶備用的供電系統。

C級負荷計算機房：此類計算機房是指應用計算機做些一般的統計、查詢、情報檢索工作單位的機房。這些機方如突然中斷供電雖會使工作受一定影響，但一般不會引起太大的損失。這類機房一般采用三類供電——常規供電系統。

市電負載

确定供電等級後，需選擇一個切合實際的供電方式。對供電方式的選擇應在了解各種供電方式的特點基礎上，根據設備、場合、環境和供電條件等實際情況進行設計與施工。

機房供配電系統需要向以下設備提供電源：不間斷電源（UPS），空調、新風（包括機房專用精密空調、普通空調、新風），照明，維修電源插座及辦公等其他電源負載。

UPS負載

而不間斷電源系統（UPS）又需要向以下設備提供電源：

小型機（甚至更高級别的計算機）、服務器、存儲設備、核心信息設備（交換機、路由器、防火牆等）、應急照明、消防系統、動環監控系統、機房門禁、安防監控等系統。

A級機房配電系統框圖

B級機房：在設計時需要做出配電圖，再根據需要配置配電櫃、電力電纜、電源插座、走線路由等。以下是一個B級機房的基本配電圖，大型機房還要複雜的多。

UPS工作原理

後備式UPS基本原理（一）

後備式UPS基本原理（二）

市電正常時，它向負載提供的是抽頭變壓器稍加穩壓處理的“低質量”交流電，逆變器不工作，蓄電池由獨立的充電器充電。

當市電超出規定範圍時，負載由繼電器轉為電池逆變供電。

互動式UPS基本原理（一）

互動式UPS基本原理（二）

在線互動UPS與後備式比，主要區别在于：逆變器與充電器合二為一，輸出通過變壓器的抽頭跳變，實現分段穩壓。

Dalta變換式UPS基本原理（一）

Dalta變換式UPS基本原理（二）

市電正常時，85％能量有市電直接提供，15％能量有一個逆變器提供，當市電異常時，100％能量有電池提供。

無法解決市電上的諧波污染，比如：頻率異常、浪湧、噪聲等，将直接輸入到重要負載。

在線式UPS基本原理（一）

在線式UPS基本原理（二）

不管電網電壓是否正常，輸出交流電壓都要經過逆變器，即逆變器始終處于工作狀态。

四種架構UPS性能對比

在線式UPS市電逆變工作模式

在主路市電正常時，UPS一方面通過整流器、逆變器給負載在線提供高品質交流電源；另一方面通過整流器為電池充電，将能量儲存在電池中，如圖：

當主路市電掉電或不正常時，系統自動無間斷地切換到電池工作模式，由電池逆變出用戶所需的三相四線交流電源向負載供電。市電恢複後系統自動無間斷地恢複到正常工作模式，如圖：

在線式UPS靜态旁路工作模式

旁路工作方式有兩種，一種能自動恢複到正常工作模式；另一種需人工幹預才能回到正常工作模式。在逆變器過載延時時間到、逆變器受大負載沖擊等情況下，系統自動無間斷切換到靜态旁路電源向負載供電。在逆變器恢複正常後，系統自動恢複正常供電方式。

當用戶關機，或主路市電掉電（或不正常）且電池儲能耗盡，或發生嚴重故障等情況下，逆變器關閉，系統會停留在旁路工作模式。此後若需恢複到正常工作模式，則需要用戶重新開機，如圖：

在線式UPS維修工作模式

需要對UPS電源及電池等進行全面檢修或設備故障需維修時，可以通過閉合維護開關Q3BP，将負載轉向維修旁路直接供電，以實現對UPS不停電維護。維修需要斷開UPS内部的主路、旁路輸入電源和電池輸入開關以及輸出開關，實現UPS内部不帶電而對負載仍然維持供電的維修工作模式，如圖：

UPS高可靠性供電方案

方案一：主從機串聯“熱備份”方案

适用範圍：中小功率機型

優點：價格便宜，安裝方式簡單可靠。

缺點：從機電池壽命縮短。對單機抗階躍負載能力要求高。沒有擴容能力。

方案二：直接并機型冗餘供電

适用範圍：大功率機型。

優點：多台UPS平均分攤負載、可靠性高。

缺點：控制電路複雜。成本高。

形式較多：直接并機（N 1)、并機櫃方式(并機旁路櫃）、導航型方式、熱同步方式。

方案二：直接并機型冗餘供電

并聯的目的：

1、可以組成很大容量的交流電源系統；

2、可以組成冗餘系統以提高系統的可靠性；

3、可以靈活配置系統的容量，便于擴容，并降低用戶的初始投資；

4、系統具有很好的可維護性。

并聯的基本條件：除并機系統各單機必須滿足機型和容量相同，軟件和硬件版本需一緻外，還需滿足以下條件：

電壓幅值相等	輸出濾波器參數一緻
電壓頻率一緻	控制系統穩定
電壓相位一緻
均流一緻

方案三：雙母線供電

UPS選型

UPS品牌主要有：台達（中達）；梅蘭日蘭；艾默生；APC；愛克賽；山特（中小功率）；科士達。

UPS容量的确定：統計本期負載的功耗；結合發展規劃，确定中遠期的總功耗；考慮一些安全餘量；确定擴容方案。

1.首先獲得負載的總功耗,并統一單位到KW，可通過查詢設備銘牌或規格書獲得其功耗信息；

額定電流I： W=I*220*0.8;

額定功率W：直接使用;

視在功率VA：W=VA*0.8；

2. 将需要供電的所有負載功耗相加，獲得總功耗P；

3. 服務器等屬電容性負載，功率系數取0.8，S=P/0.8；

4. 根據GB50174規範要求： UPS基本容量（E）≥1.2x設備計算負荷（S）；

5.根據E尋找最靠近，且額定容量大于E的UPS型号。

UPS容量計算：

例如：機房内有服務器機櫃20架，每架服務器機櫃内安裝5台服務器，每台服務器400W, Cosø取值為0.9。

P=400*5*20/1000=40KW；

S=P/Cosø=40/0.9=44.4KVA；

E≥1.2S=1.2*44.4=53.3KVA。

蓄電池品牌主要有：哈爾濱光宇；廣東湯淺；江蘇雙登；紹興燈塔；杭州南都；德國陽光；沈陽松下。

電池組配置

電池後備時間：主要取決于市電供應情況，油機發電機組的配置，維護響應時間。

蓄電池容量(AH) 的定義：蓄電池容量(AH)是指在标準環境溫度下（25℃），電池在給定時間指點終止電壓時（1.80v），可提供的恒定電流A與持續放電時間H的乘積（I*T）。

蓄電池容量(AH) 的計算方式：1、恒流法；2、電源法。

恒流法：C=P×T/（Vf×η×K）

C —蓄電池容量，Ah； E —UPS容量；

PF —UPS輸出功率因數；P —負載功率，P=E×PF

Vf —UPS額定直流電壓；η—UPS逆變效率；

K—電池放電系數；T—放電小時數。

當電池備用時間為30分鐘， K=0.45，當電池備用時間為1小時，K=0.55；

當電池備用時間為2小時，K=0.64，池備用時間為3小時，K=0.75；

當電池備用時間為4小時，K=0.79 ,當電池備用時間為5小時，K=0.83；

當電池備用時間為6小時，K=0.88 ,當電池備用時間為8小時，K=0.94。

恒流法-蓄電池容量計算：

1台80KVA UPS 後備時間30min,選用DCF126-12系列電池.計算電池容量?

台達NT80KVA UPS,直流電壓為348V電池組選用29隻12V電池,故N=29,n=6, UPS的功率因數Pf=0.8,逆變器轉換效率η=0.95。

C=P×T/（Vf×η×K）=（80*1000*0.8*0.5）/（348* 0.95 * 0.45）=215AH

即選擇12v120ah電池2組，即可滿足使用。

電池組配置

電源法(通信行業标準YD/T5040）；第一步計算出電池放電電流：I= E×PF/（η×U）

I —電池放電電流，A；E —UPS容量；

PF —UPS輸出功率因數；U —電池組工作電壓；

η—UPS逆變效率。

第二步将放電電流代入容量公式：

電源法-蓄電池容量計算

1台80KVA UPS 後備時間30min,選用DCF126-12系列電池.計算電池容量?

台達NT80KVA UPS,直流電壓為348V電池組選用29隻12V電池,故N=29,n=6, UPS的功率因數Pf=0.8,逆變器轉換效率η=0.95。

I= E×PF/（η×U） =（80*1000*0.8）/（0.95 * 348）=193.6A

C= KIT/η[1 α(t-25)] =（1.25*193.6*0.5）/0.45[1 0.01(5-25)]=336AH

即選擇12v120ah電池3組，即可滿足使用。

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