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摘 要：阐述了校园网中心机房建设原则，结合实例对校园网中心机房建设进行了分析，深入探讨了中心机房建设中的电气工程系统设计、防雷接地系统设计、温控与新风系统设计等内容。
关键词：校园网 UPS 防雷 接地 精密空调
中图分类号：TP393.18文献标识码：B
文章编号：1673-8454（2007）10-0037-04
校园网中心机房容纳了网络设备、服务器、存储等大量重要设备，并存储了大量的教学、科研和管理数据，中心机房为广大师生提供众多的服务，需要长时间不间断运行，环境因素对工作人员的身心健康及信息设备的安全运行都存在直接影响。高标准中心机房建设首先要求最大限度消除隐患，全方位确保工作人员、信息设备、数据信息等的安全；其次是要求对设备、信息等进行有效的集中化管理，降低分散管理的总体运行成本，科学规范各方面责任。
一、项目分析
下面以某高校校园网中心机房建设为例进行分析。
1．工程概况
项目地点位于图书馆大楼第3层，总面积约104m2，平面布置情况如图1所示。
图1
（1）功能分区
整体概况：各工作区域依据功能相互独立、主次分明。设备分类安置可避免相互干扰，便于工作人员分配权限，预留未来设备扩展空间；人机分离避免设备噪音、电磁、机房环境等对人身健康的影响。
设备机房：放置网络设备、服务器、存储设备等。充分考虑利用室内面积以及未来扩容，设备分类均布摆放便于管理，并根据设备重量决定摆放位置，且机柜间前后左右均预留维护空间。
UPS室：放置UPS、电池组、市电输入输出配电柜等。单独放置可远离信息设备，减少电磁辐射对数据信号的干扰。
操作室：工作人员进行机房监控、数据处理操作等日常工作场所。在人机分离状态也可随时观察机房内情况，配合安防监控系统以及动力环境监控系统将更大程度地提高中心机房的可维护性、易管理程度。
（2）平面布置
设备间距：设备机柜前后左右间距≥1000mm；UPS后部散热通道≥500mm；电池柜前后维护空间≥500mm；精密空调为全正面维护设备。重要设备采取加固、防移措施。
（3）工程分项
工程内容主要由以下各部分组成：机房装修工程（含原结构改造、地面、门窗等）；电气系统（含配电、UPS安装等）；防雷接地系统；温控及新风系统等。
2．设计依据
依据国家标准及行业标准设计和管理施工，所引用的文件及标准包括：建设资料（含建筑设计方案、建筑平面图纸）；施工现场条件和勘测资料；相关国家标准及规范文件：GB/T 2887-2000《电子计算机场地通用规范》；GB 50174-2000《电子计算机机房设计规范》；GB 9361-1998《计算站场地安全要求》；SJ/T 30003-93《电子计算机机房施工及验收规范》；GB 50057-2000《建筑物防雷设计规范》；GB 50052-95《供配电系统设计规范》；GB 50054-95《低压配电设计规范》；GB 50034-1992《工业企业照明设计规范》；GB 50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》；GB 50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》；GB/T 50314-2000《智能建筑设计规范》；GB/T 50312-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》；GB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》；GB 50222-95《建筑内部装修设计防火规范》；GB 50116-98《火灾自动报警系统设计规范》；GB 50265-97《气体灭火系统施工及验收规范》；GB 4943-2001《信息技术设备的安全》，等等。
二、电气工程设计
1．设计说明
（1）总体说明
机房进线电源采用三相五线制，由一条电力电缆从大楼配电房引入UPS室；机房内用电设备供电电源均为三相五线制及单相三线制；机房空调新风系统、正常照明、临时检修插座等采用市电供电；机房区域信息设备、应急照明、消防安防用电采用UPS供电；不间断电源采用1台Emerson iTrust UL33 20KVA UPS，设计延时2小时；机房强弱电系统分开布置，合理设计。设计市电输入输出配电柜1台（以下简称AP），负责整个配电系统的市电进线输入，以及市电到UPS主机、整个机房的市电、UPS供电设备的分类输出。
（2）分类说明
1）插座设计
我们设计了三种插座：
◆ 设备机房内设备机柜供电直接从机房内输入输出配电柜接线，采用IEC309 16A防脱防溅插头安装PDU供电单元，布置在每个设备机柜下方；
◆ 设备机房内检修插座采用5孔铜地插，安装于活动地板上设备机柜附近合适位置；
◆ 操作室及UPS室墙面或办公隔断踢脚上安装5孔面板插座，嵌入式安装；
◆ 所有UPS供电点均采用16A容量插座，所有市电供电点均采用10A容量插座。
注意事项：
☆ 设备机柜内PDU供电单元应带过流保护装置，充分保证设备用电安全；
☆ 为区分插座类型，便于识别，市电及UPS供电插座以不同颜色区分。
☆ 插座的设计应充分考虑未来扩充需要，预留备用插座，并清晰标识。
2）辅助用电设计
为避免机房辅助设备在启动、制动及正常运行时对信息设备可能造成的干扰，《电子计算机机房设计规范》规定：“机房内其它电力负荷不得由计算机主机电源和不间断电源系统供电”。
因此，机房区域内的精密空调、正常照明、临时用电等设备直接采用市电电源，电源为三相五线或单相三线。我们将上述用电设备自成体系，与信息设备电源相互独立，形成辅助设备供配电系统。照明系统在火灾报警时应有消防联动控制回路。
3）线路敷设设计
总市电进线从大楼总配电室引至UPS室配电柜AP市电输入总开关，由AP向UPS主机供电，同时UPS主机向AP UPS输入总开关供电。由AP向机房区域各用电设备分类供电。
机房供电电缆走线方式：
◆ 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；
◆ 配电柜前端主干进线采用锴装电缆，配电柜后端各回路所有电线电缆皆采用国标铜芯免检产品，敷设后测其绝缘电阻应不低于10MΩ，线径不小于2.5mm2；
◆ 电线颜色区分：相线——黄、绿、红，零线——蓝，地线——黄绿；
◆ 设备机房内市电、UPS电源、通信线缆走线均布置在活动地板下，分别独立安装于各自的金属线槽（管）内，线槽（管）上应作识别标记；线槽（管）接头两端均用6mm2接地线就近连接至保护地接地铜排或接地箱上，以保证电磁屏蔽效果；
◆ 槽管线分支、连接、转弯处均配合相应规格的分支附件，不允许断接，以保证线路路由的弯曲自如及线路安全；线管内留有穿线所需的引导钢丝，以确保日后扩充或维护电缆敷设的可能性；所有线槽（管）安装完毕后，接缝处及端头用锁扣封闭或用封闭材料封闭，达到防鼠目的并加强屏蔽效果；
◆ 为保证电源运行时三相基本平衡，尽可能将单相负荷均匀分布在各相上，机房低压配电系统三相负荷不平衡度应控制在5~20%以内。机房配电系统中设计有效防雷放浪涌装置以防止闪电雷击及过电压带来的危害；
◆ 活动地板下敷设供电线缆时，尽可能远离数据线缆，并避免并排敷设，以保证数据信号免受电磁干扰。
4）过流保护设计
机房低压配电线路的保护主要包括：短路保护、过负载保护和接地保护。由于机房内设备较多，在确定配电系统及选择断路器时，尽可能在某一回路发生线路故障时，只切断该供电回路，不影响其他回路的正常使用。配电线路上下级断路器的动作应具有选择性，各级之间应能协调配合。
由于漏电保护开关灵敏度较高（微安级），易引起线路经常掉电，对于信息设备、精密空调系统等关键设备的正常运转是不利的，所以此类线路不宜加装漏电保护开关。
2．不间断供电系统
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，根据机房的特点及要求，应在机房内建立不间断供电系统，按照国家有关标准，即为一级负荷采取一类供电，同时在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：
为达到机房的环境要求，确保计算机房内的系统设备在恒温、恒湿工作条件下的送风量以及使人感到舒适的送风量，必须计算出机房内的热负荷。
机房的热负荷主要来自两个方面：机房内的计算机设备、照明灯具、辅助设施及工作人员所产生的热；由机房外部进入的热，如：从墙壁、屋顶、隔断和地面传入机房的热；透过玻璃窗射入的太阳辐射热；从窗户及门的缝隙渗入的风而侵入的热；新风机补充新风带进来的热量等。
考虑到以上两个方面，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）计算出计算机房所需的制冷量，因此选定空调的容量。
机房内的冷负荷确定一般要根据设备负荷、照明负荷、辐射负荷、维护结构传热负荷等进行准确计算。但鉴于时间或其它条件限制，一般采用估算法进行估算，估算方法一般有以下两种方法：
方法一：功率及面积法 Qt=Q1 Q2 ，其中Qt为 总制冷量（KW），Q1为室内设备负荷（=设备功率×0.8），Q2为环境热负荷（=0.18kW/m2×机房面积）。
方法二：面积法（当只知道面积时）Qt=S×P，其中Qt为总制冷量（KW），S 机房面积（m2），P 冷量估算指标（根据不同用途的估算指标选取200~400W/m2）
由于设备功率暂未知，我们在此选用方法二估算。本项目精密空调控温区域设计仅为设备机房，面积约52m2，属动力机房及计算机设备机房，设备密度及设备功率较低。根据功能分区的不同，选取200W/m2的估算值。经过计算，设备机房需要制冷量约10.4KW。
由以上计算结果，我们在设备机房配备1台艾默生Datamate3000 12.5KW精密空调进行温控。
2．精密专用空调与商用舒适性空调的区别
精密环境对温湿度要求较高，具体内容如下：保持温度恒定(控制在温差 1-2℃之内)；保持湿度恒定(控制在3%~5%RH之内)；空气洁净度0.5微米/升<18,000；换气次数/小时>30；房间正压>10Pa；空调设备具备远程监控及来电自启动功能。
因为商用舒适性空调无法彻底实现以上6个功能。经常产生如下故障：温度无法保持恒定——会造成电子元气件的寿命大大降低；局部环境过热——导致设备突然关机；机房湿度过高——会产生冷凝水，导致微电路局部短路；机房湿度过低——会产生有破坏性的静电，导致设备运行失常；洁净度不够——交换数据错误，导致机组部件过热。
只有在机房应用专用精密空调，才能通过环境调节彻底解决以上问题， 保证不留任何隐患。
3．精密专用空调与商用舒适性空调费用比较
模拟比较前提:机房内环境温度24℃，湿度50％RH，室外温度为35℃的标准机房环境,以总制冷量需求12KW左右的机房空调为例,电价假设0.8元/KW.H,机房精密空调采用DataMate3000 12KW机组一套,舒适空调采用5匹柜机2套做模拟对比。
精密专用空调与商用舒适性空调费用比较见表1。
根据以上比较分析，应该采用精密专用空调作为中心机房的温控设备。
关键词：校园网 UPS 防雷 接地 精密空调
中图分类号：TP393.18文献标识码：B
文章编号：1673-8454（2007）10-0037-04
校园网中心机房容纳了网络设备、服务器、存储等大量重要设备，并存储了大量的教学、科研和管理数据，中心机房为广大师生提供众多的服务，需要长时间不间断运行，环境因素对工作人员的身心健康及信息设备的安全运行都存在直接影响。高标准中心机房建设首先要求最大限度消除隐患，全方位确保工作人员、信息设备、数据信息等的安全；其次是要求对设备、信息等进行有效的集中化管理，降低分散管理的总体运行成本，科学规范各方面责任。
一、项目分析
下面以某高校校园网中心机房建设为例进行分析。
1．工程概况
项目地点位于图书馆大楼第3层，总面积约104m2，平面布置情况如图1所示。
图1
（1）功能分区
整体概况：各工作区域依据功能相互独立、主次分明。设备分类安置可避免相互干扰，便于工作人员分配权限，预留未来设备扩展空间；人机分离避免设备噪音、电磁、机房环境等对人身健康的影响。
设备机房：放置网络设备、服务器、存储设备等。充分考虑利用室内面积以及未来扩容，设备分类均布摆放便于管理，并根据设备重量决定摆放位置，且机柜间前后左右均预留维护空间。
UPS室：放置UPS、电池组、市电输入输出配电柜等。单独放置可远离信息设备，减少电磁辐射对数据信号的干扰。
操作室：工作人员进行机房监控、数据处理操作等日常工作场所。在人机分离状态也可随时观察机房内情况，配合安防监控系统以及动力环境监控系统将更大程度地提高中心机房的可维护性、易管理程度。
（2）平面布置
设备间距：设备机柜前后左右间距≥1000mm；UPS后部散热通道≥500mm；电池柜前后维护空间≥500mm；精密空调为全正面维护设备。重要设备采取加固、防移措施。
（3）工程分项
工程内容主要由以下各部分组成：机房装修工程（含原结构改造、地面、门窗等）；电气系统（含配电、UPS安装等）；防雷接地系统；温控及新风系统等。
2．设计依据
依据国家标准及行业标准设计和管理施工，所引用的文件及标准包括：建设资料（含建筑设计方案、建筑平面图纸）；施工现场条件和勘测资料；相关国家标准及规范文件：GB/T 2887-2000《电子计算机场地通用规范》；GB 50174-2000《电子计算机机房设计规范》；GB 9361-1998《计算站场地安全要求》；SJ/T 30003-93《电子计算机机房施工及验收规范》；GB 50057-2000《建筑物防雷设计规范》；GB 50052-95《供配电系统设计规范》；GB 50054-95《低压配电设计规范》；GB 50034-1992《工业企业照明设计规范》；GB 50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》；GB 50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》；GB/T 50314-2000《智能建筑设计规范》；GB/T 50312-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》；GB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》；GB 50222-95《建筑内部装修设计防火规范》；GB 50116-98《火灾自动报警系统设计规范》；GB 50265-97《气体灭火系统施工及验收规范》；GB 4943-2001《信息技术设备的安全》，等等。
二、电气工程设计
1．设计说明
（1）总体说明
机房进线电源采用三相五线制，由一条电力电缆从大楼配电房引入UPS室；机房内用电设备供电电源均为三相五线制及单相三线制；机房空调新风系统、正常照明、临时检修插座等采用市电供电；机房区域信息设备、应急照明、消防安防用电采用UPS供电；不间断电源采用1台Emerson iTrust UL33 20KVA UPS，设计延时2小时；机房强弱电系统分开布置，合理设计。设计市电输入输出配电柜1台（以下简称AP），负责整个配电系统的市电进线输入，以及市电到UPS主机、整个机房的市电、UPS供电设备的分类输出。
（2）分类说明
1）插座设计
我们设计了三种插座：
◆ 设备机房内设备机柜供电直接从机房内输入输出配电柜接线，采用IEC309 16A防脱防溅插头安装PDU供电单元，布置在每个设备机柜下方；
◆ 设备机房内检修插座采用5孔铜地插，安装于活动地板上设备机柜附近合适位置；
◆ 操作室及UPS室墙面或办公隔断踢脚上安装5孔面板插座，嵌入式安装；
◆ 所有UPS供电点均采用16A容量插座，所有市电供电点均采用10A容量插座。
注意事项：
☆ 设备机柜内PDU供电单元应带过流保护装置，充分保证设备用电安全；
☆ 为区分插座类型，便于识别，市电及UPS供电插座以不同颜色区分。
☆ 插座的设计应充分考虑未来扩充需要，预留备用插座，并清晰标识。
2）辅助用电设计
为避免机房辅助设备在启动、制动及正常运行时对信息设备可能造成的干扰，《电子计算机机房设计规范》规定：“机房内其它电力负荷不得由计算机主机电源和不间断电源系统供电”。
因此，机房区域内的精密空调、正常照明、临时用电等设备直接采用市电电源，电源为三相五线或单相三线。我们将上述用电设备自成体系，与信息设备电源相互独立，形成辅助设备供配电系统。照明系统在火灾报警时应有消防联动控制回路。
3）线路敷设设计
总市电进线从大楼总配电室引至UPS室配电柜AP市电输入总开关，由AP向UPS主机供电，同时UPS主机向AP UPS输入总开关供电。由AP向机房区域各用电设备分类供电。
机房供电电缆走线方式：
◆ 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；
◆ 配电柜前端主干进线采用锴装电缆，配电柜后端各回路所有电线电缆皆采用国标铜芯免检产品，敷设后测其绝缘电阻应不低于10MΩ，线径不小于2.5mm2；
◆ 电线颜色区分：相线——黄、绿、红，零线——蓝，地线——黄绿；
◆ 设备机房内市电、UPS电源、通信线缆走线均布置在活动地板下，分别独立安装于各自的金属线槽（管）内，线槽（管）上应作识别标记；线槽（管）接头两端均用6mm2接地线就近连接至保护地接地铜排或接地箱上，以保证电磁屏蔽效果；
◆ 槽管线分支、连接、转弯处均配合相应规格的分支附件，不允许断接，以保证线路路由的弯曲自如及线路安全；线管内留有穿线所需的引导钢丝，以确保日后扩充或维护电缆敷设的可能性；所有线槽（管）安装完毕后，接缝处及端头用锁扣封闭或用封闭材料封闭，达到防鼠目的并加强屏蔽效果；
◆ 为保证电源运行时三相基本平衡，尽可能将单相负荷均匀分布在各相上，机房低压配电系统三相负荷不平衡度应控制在5~20%以内。机房配电系统中设计有效防雷放浪涌装置以防止闪电雷击及过电压带来的危害；
◆ 活动地板下敷设供电线缆时，尽可能远离数据线缆，并避免并排敷设，以保证数据信号免受电磁干扰。
4）过流保护设计
机房低压配电线路的保护主要包括：短路保护、过负载保护和接地保护。由于机房内设备较多，在确定配电系统及选择断路器时，尽可能在某一回路发生线路故障时，只切断该供电回路，不影响其他回路的正常使用。配电线路上下级断路器的动作应具有选择性，各级之间应能协调配合。
由于漏电保护开关灵敏度较高（微安级），易引起线路经常掉电，对于信息设备、精密空调系统等关键设备的正常运转是不利的，所以此类线路不宜加装漏电保护开关。
2．不间断供电系统
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，根据机房的特点及要求，应在机房内建立不间断供电系统，按照国家有关标准，即为一级负荷采取一类供电，同时在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：
为达到机房的环境要求，确保计算机房内的系统设备在恒温、恒湿工作条件下的送风量以及使人感到舒适的送风量，必须计算出机房内的热负荷。
机房的热负荷主要来自两个方面：机房内的计算机设备、照明灯具、辅助设施及工作人员所产生的热；由机房外部进入的热，如：从墙壁、屋顶、隔断和地面传入机房的热；透过玻璃窗射入的太阳辐射热；从窗户及门的缝隙渗入的风而侵入的热；新风机补充新风带进来的热量等。
考虑到以上两个方面，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）计算出计算机房所需的制冷量，因此选定空调的容量。
机房内的冷负荷确定一般要根据设备负荷、照明负荷、辐射负荷、维护结构传热负荷等进行准确计算。但鉴于时间或其它条件限制，一般采用估算法进行估算，估算方法一般有以下两种方法：
方法一：功率及面积法 Qt=Q1 Q2 ，其中Qt为 总制冷量（KW），Q1为室内设备负荷（=设备功率×0.8），Q2为环境热负荷（=0.18kW/m2×机房面积）。
方法二：面积法（当只知道面积时）Qt=S×P，其中Qt为总制冷量（KW），S 机房面积（m2），P 冷量估算指标（根据不同用途的估算指标选取200~400W/m2）
由于设备功率暂未知，我们在此选用方法二估算。本项目精密空调控温区域设计仅为设备机房，面积约52m2，属动力机房及计算机设备机房，设备密度及设备功率较低。根据功能分区的不同，选取200W/m2的估算值。经过计算，设备机房需要制冷量约10.4KW。
由以上计算结果，我们在设备机房配备1台艾默生Datamate3000 12.5KW精密空调进行温控。
2．精密专用空调与商用舒适性空调的区别
精密环境对温湿度要求较高，具体内容如下：保持温度恒定(控制在温差 1-2℃之内)；保持湿度恒定(控制在3%~5%RH之内)；空气洁净度0.5微米/升<18,000；换气次数/小时>30；房间正压>10Pa；空调设备具备远程监控及来电自启动功能。
因为商用舒适性空调无法彻底实现以上6个功能。经常产生如下故障：温度无法保持恒定——会造成电子元气件的寿命大大降低；局部环境过热——导致设备突然关机；机房湿度过高——会产生冷凝水，导致微电路局部短路；机房湿度过低——会产生有破坏性的静电，导致设备运行失常；洁净度不够——交换数据错误，导致机组部件过热。
只有在机房应用专用精密空调，才能通过环境调节彻底解决以上问题， 保证不留任何隐患。
3．精密专用空调与商用舒适性空调费用比较
模拟比较前提:机房内环境温度24℃，湿度50％RH，室外温度为35℃的标准机房环境,以总制冷量需求12KW左右的机房空调为例,电价假设0.8元/KW.H,机房精密空调采用DataMate3000 12KW机组一套,舒适空调采用5匹柜机2套做模拟对比。
精密专用空调与商用舒适性空调费用比较见表1。
根据以上比较分析，应该采用精密专用空调作为中心机房的温控设备。