機房建設(shè)工程是隨著信息化系統(tǒng)對環(huán)境的要求越來越高而出現(xiàn)的新興行業(yè)，涉及到電子工藝、建筑結(jié)構(gòu)、空氣調(diào)節(jié)、給水排水、電器技術(shù)和消防安全等多種專業(yè)，它是為解決諸如溫濕度、潔凈度、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(shù)問題，為電子計算機系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行和工作人員提供良好的工作環(huán)境。
機房工程概述
A級（容錯型）：
1 電子信息系統(tǒng)運行中斷將造成重大的經(jīng)濟損失；
2 電子信息系統(tǒng)運行中斷將造成公共場所秩序嚴重混亂。
B級（冗余型）：
1 網(wǎng)絡(luò)運行中斷將造成較大經(jīng)濟損失；
2 網(wǎng)絡(luò)運行中斷將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(tǒng)機房為C級。
建設(shè)依據(jù)標(biāo)準：
1.《電子計算機場地通用規(guī)范》（GB/T2887-2011）
2.《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB50174－2008）
3.《電子信息系統(tǒng)機房施工與驗收規(guī)范》（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.《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）
7.《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》 （GB50045-95(2005年版)）
8.《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》（GB50222-95(2001年版)）
9.《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB50325-2010）
10.《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-2009）
11.《低壓配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50054-2011）
12.《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50303-2011）
13.《建筑照明設(shè)計標(biāo)準》（GB50034-2004）
14.《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》（GB50217-2002）
15.《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-2010）
16.《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343－2012）
17.《通信機房靜電防護通則》（YD/T 754-1995）
18.《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》（GB50055-2011）
19.《建筑給排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003（2009版））
20.《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50019-2003）
21.《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50243-2002）
22.《智能建筑設(shè)計標(biāo)準》（GB/T50314-2006）
23.《智能建筑工程質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50339-2003)
24.《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB5031-2007）
25.《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》（GB50348-2004）
26.《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50198-2011）
27.《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50370—2005）
28.《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》（GB50263-2007）
29.《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 (GB50116-2008)
30.《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》(GB50166-2007)
31.《電信專用房屋設(shè)計規(guī)范》（YD/T5003-2005）
供配電系統(tǒng)
機房配電指標(biāo)：機房的供配電系統(tǒng)是機房工程中的關(guān)鍵項目，是一個綜合性供配電系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中不僅要解決計算機設(shè)備的用電問題，還要解決保障計算機設(shè)備正常運行的其它附屬設(shè)備的供配電問題，如計算機機房專用恒溫恒濕器（空調(diào)器），機房照明系統(tǒng)用電，安全消防系統(tǒng)用電等。下表為機房供配電的指標(biāo)，分為三級。
項目
指標(biāo)
A級
B級
C級
穩(wěn)態(tài)電壓偏移范圍（%）
-5～+5
-10～+10
-15～+10
穩(wěn)態(tài)頻率偏移范圍（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(xù)時間（ms）
0～＜4
4～＜200
200～1500
供電等級：
設(shè)計一個符合計算機運行要求的供配電系統(tǒng)，首先應(yīng)確定供電等級。計算機機房的供電等級是根據(jù)計算機的工作性質(zhì)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(shè)、生產(chǎn)、交通運輸、金融財政、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，將導(dǎo)致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(yīng)采用一類供電——不間斷供電系統(tǒng)。
B級負荷計算機房：此類機房是指如科研單位和一些應(yīng)用計算機控制系統(tǒng)的生產(chǎn)單位的機房，這些單位的機房一旦突然中斷供電將使生產(chǎn)、運輸、通信等受到一定程度的影響，給國民經(jīng)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(tǒng)。
C級負荷計算機房：此類計算機房是指應(yīng)用計算機做些一般的統(tǒng)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(guī)供電系統(tǒng)。
市電負載
確定供電等級后，需選擇一個切合實際的供電方式。對供電方式的選擇應(yīng)在了解各種供電方式的特點基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備、場合、環(huán)境和供電條件等實際情況進行設(shè)計與施工。
機房供配電系統(tǒng)需要向以下設(shè)備提供電源：不間斷電源（UPS），空調(diào)、新風(fēng)（包括機房專用精密空調(diào)、普通空調(diào)、新風(fēng)），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(tǒng)（UPS）又需要向以下設(shè)備提供電源：
小型機（甚至更高級別的計算機）、服務(wù)器、存儲設(shè)備、核心信息設(shè)備（交換機、路由器、防火墻等）、應(yīng)急照明、消防系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、機房門禁、安防監(jiān)控等系統(tǒng)。
A級機房配電系統(tǒng)框圖
B級機房：在設(shè)計時需要做出配電圖，再根據(jù)需要配置配電柜、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，大型機房還要復(fù)雜的多。
UPS工作原理
后備式UPS基本原理（一）
后備式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(wěn)壓處理的“低質(zhì)量”交流電，逆變器不工作，蓄電池由獨立的充電器充電。
當(dāng)市電超出規(guī)定范圍時，負載由繼電器轉(zhuǎn)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與后備式比，主要區(qū)別在于：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(xiàn)分段穩(wěn)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(dāng)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、浪涌、噪聲等，將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(wǎng)電壓是否正常，輸出交流電壓都要經(jīng)過逆變器，即逆變器始終處于工作狀態(tài)。
四種架構(gòu)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(zhì)交流電源；另一方面通過整流器為電池充電，將能量儲存在電池中，如圖：
當(dāng)主路市電掉電或不正常時，系統(tǒng)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。市電恢復(fù)后系統(tǒng)自動無間斷地恢復(fù)到正常工作模式，如圖：
在線式UPS靜態(tài)旁路工作模式旁路工作方式有兩種，一種能自動恢復(fù)到正常工作模式；另一種需人工干預(yù)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(tǒng)自動無間斷切換到靜態(tài)旁路電源向負載供電。在逆變器恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動恢復(fù)正常供電方式。
當(dāng)用戶關(guān)機，或主路市電掉電（或不正常）且電池儲能耗盡，或發(fā)生嚴重故障等情況下，逆變器關(guān)閉，系統(tǒng)會停留在旁路工作模式。此后若需恢復(fù)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(shè)備故障需維修時，可以通過閉合維護開關(guān)Q3BP，將負載轉(zhuǎn)向維修旁路直接供電，以實現(xiàn)對UPS不停電維護。維修需要斷開UPS內(nèi)部的主路、旁路輸入電源和電池輸入開關(guān)以及輸出開關(guān)，實現(xiàn)UPS內(nèi)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(lián)“熱備份”方案
適用范圍：中小功率機型
優(yōu)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：直接并機型冗余供電適用范圍：大功率機型。
優(yōu)點：多臺UPS平均分攤負載、可靠性高。
缺點：控制電路復(fù)雜。成本高。
形式較多：直接并機（N+1)、并機柜方式(并機旁路柜）、導(dǎo)航型方式、熱同步方式。
方案二：直接并機型冗余供電并聯(lián)的目的：
1、可以組成很大容量的交流電源系統(tǒng)；
2、可以組成冗余系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的可靠性；
3、可以靈活配置系統(tǒng)的容量，便于擴容，并降低用戶的初始投資；
4、系統(tǒng)具有很好的可維護性。
并聯(lián)的基本條件：除并機系統(tǒng)各單機必須滿足機型和容量相同，軟件和硬件版本需一致外，還需滿足以下條件：
電壓幅值相等
輸出濾波器參數(shù)一致
電壓頻率一致
控制系統(tǒng)穩(wěn)定
電壓相位一致
均流一致
方案三：雙母線供電
UPS選型
UPS品牌主要有：臺達（中達）；梅蘭日蘭；艾默生；APC；愛克賽；山特（中小功率）；科士達。
UPS容量的確定：統(tǒng)計本期負載的功耗；結(jié)合發(fā)展規(guī)劃，確定中遠期的總功耗；考慮一些安全余量；確定擴容方案。
1.首先獲得負載的總功耗,并統(tǒng)一單位到KW，可通過查詢設(shè)備銘牌或規(guī)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. 將需要供電的所有負載功耗相加，獲得總功耗P；
3. 服務(wù)器等屬電容性負載，功率系數(shù)取0.8，S=P/0.8；
4. 根據(jù)GB50174規(guī)范要求： UPS基本容量（E）≥1.2x設(shè)備計算負荷（S）；
5.根據(jù)E尋找最靠近，且額定容量大于E的UPS型號。
UPS容量計算：
例如：機房內(nèi)有服務(wù)器機柜20架，每架服務(wù)器機柜內(nèi)安裝5臺服務(wù)器，每臺服務(wù)器400W, Cos?取值為0.9。
P=400*5*20/1000=40KW；
S=P/Cos?=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
電池后備時間：主要取決于市電供應(yīng)情況，油機發(fā)電機組的配置，維護響應(yīng)時間。
蓄電池容量(AH) 的定義：蓄電池容量(AH)是指在標(biāo)準環(huán)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(xù)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(shù)；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(shù)；T—放電小時數(shù)。
當(dāng)電池備用時間為30分鐘， K=0.45，當(dāng)電池備用時間為1小時，K=0.55；
當(dāng)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(dāng)電池備用時間為4小時，K=0.79 ,當(dāng)電池備用時間為5小時，K=0.83；
當(dāng)電池備用時間為6小時，K=0.88 ,當(dāng)電池備用時間為8小時，K=0.94。
恒流法-蓄電池容量計算：
1臺80KVA UPS 后備時間30min,選用DCF126-12系列電池.計算電池容量?
臺達NT80KVA UPS,直流電壓為348V電池組選用29只12V電池,故N=29,n=6, UPS的功率因數(shù)Pf=0.8,逆變器轉(zhuǎn)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(yè)標(biāo)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(shù)；U —電池組工作電壓；
η—UPS逆變效率。
第二步將放電電流代入容量公式：
電源法-蓄電池容量計算1臺80KVA UPS 后備時間30min,選用DCF126-12系列電池.計算電池容量?
臺達NT80KVA UPS,直流電壓為348V電池組選用29只12V電池,故N=29,n=6, UPS的功率因數(shù)Pf=0.8,逆變器轉(zhuǎn)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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綜合類
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