解决方案

机房扩容改造升级方案技术及施工方案

发布时间：2025-05-22

1. 项目需求分析及构成

1.1 项目概述

本项目为某企业机房扩容改造升级项目工程，旨在通过科学规划与专业施工，全面提升现有机房的基础设施水平，满足企业日益增长的业务需求。本次工程设计施工范围包括原有旧机房约32平方米，扩建新机房总面积约为68平方米，总扩容面积达到100平方米。

本工程涵盖七大核心系统建设：

  1. 机房装修系统：包括吊顶、地板、墙面、隔墙及门窗等
  2. 电气系统：包括动力配电、UPS供配电、照明供配电系统、防雷接地系统和防静电系统
  3. 机房空气调节系统：包括精密空调、新风、排风系统
  4. 消防系统：气体灭火及火灾自动报警系统
  5. 机房环境监控系统：监控供配电、UPS、精密空调、消防、漏水、门禁、视频监控等
  6. 网络综合布线系统：六类非屏蔽双绞线布线
  7. 安防系统：包括闭路监控系统、防盗报警系统、门禁系统

1.2 智能化机房构造

基于我司多年机房设计与施工经验，本项目将计算机技术、控制技术、通信技术及图形显示技术（4C技术）有机融合，打造智能化机房环境。我们的设计目标包括：

  1. 可靠性保障：确保计算机设备全年无故障运行时间达到99.99%
  2. 安全性保障：构建全方位安全防护体系，包括物理安全、网络安全和数据安全
  3. 设备寿命延长：通过精密环境控制，延长IT设备使用寿命30%以上
  4. 可扩展性设计：预留20%扩容空间，满足未来3-5年业务增长需求
  5. 经济性优化：采用节能设计，预计PUE值控制在1.6以下
  6. 定制化服务：根据客户特殊需求提供个性化解决方案
  7. 人文关怀：创造符合人体工程学的工作环境，保障运维人员健康

2. 各系统需求分析及提议

2.1 机房装修系统

机房装修是机房系统的"门面工程"，对整体效果起着决定性作用。我们从三个维度进行质量控制：

  1. 布局设计：采用模块化设计理念，划分冷热通道，提高空间利用率
  2. 施工工艺：严格执行GB50174-2017《数据中心设计规范》，关键节点误差控制在±2mm以内
  3. 材料选择：
    • 吊顶：600×600mm微孔铝合金吊顶板，厚度≥0.8mm
    • 墙面：12mm厚彩钢板，防火等级A级
    • 地面：全钢防静电活动地板，承载力≥1000kg/m²
    • 门窗：钢制甲级防火门，防火玻璃观察窗

2.2 电气系统

2.2.1 一级供电负荷设计

机房供电负荷为一级负荷，采用"市电+柴油发电机+UPS"三重保障供电架构：

  • 市电：双路10kV高压供电，互为备用
  • 柴油发电机：400kW备用电源，15秒内自启动
  • UPS系统：采用2N冗余架构，后备时间≥30分钟

2.2.2 计算机设备电源要求

根据GB50174-2017标准，电子计算机供电系统参数如下：

参数 A级标准 本方案设计值
稳态电压偏移 ±2% ±1%
稳态频率偏移 ±0.2Hz ±0.1Hz
电压波形畸变率 ≤3% ≤2%
允许断电时间 0-4ms 0ms（UPS无缝切换）

2.3 机房空气调节系统

2.3.1 空调系统

采用"风冷式下送风"精密空调系统，关键设计参数：

  • 温度控制：23±1℃（夏季），20±1℃（冬季）
  • 湿度控制：50%±5%RH
  • 冷通道设计：机柜采用面对面、背靠背布局，形成冷热通道隔离
  • 冗余设计：N+1冗余配置，单台制冷量≥35kW

2.3.2 新风系统

采用高效热交换型新风机组，设计参数：

  • 新风量：按人员需求（50m³/h/人）和维持正压需求（总送风量5%）取大值
  • 过滤效率：对≥0.5μm颗粒物过滤效率≥95%
  • 正压维持：机房内正压值维持在5-10Pa

2.3.3 排风系统

气体灭火区设置专用排风系统：

  • 排风机：轴流式，风量≥2000m³/h
  • 防火阀：280℃熔断，与消防系统联动
  • 排风管道：镀锌钢板制作，厚度≥1.2mm

2.4 弱电安防系统

基于ISO27001信息安全管理标准设计：

  1. 门禁系统：采用IC卡+指纹双重认证，记录所有进出日志
  2. 视频监控：200万像素红外半球摄像机，存储时间≥30天
  3. 入侵报警：双鉴探测器（红外+微波），报警响应时间≤2秒
  4. 电子巡更：离线式巡更点，覆盖所有关键区域

2.5 综合布线系统

采用六类非屏蔽布线系统：

  • 水平子系统：六类UTP线缆，长度≤90m
  • 垂直子系统：6芯多模光缆
  • 配线架：24口六类模块化配线架
  • 标识系统：采用TIA-606-B标准色标管理系统

2.6 消防系统

采用"火灾自动报警+气体灭火"双重防护：

  • 探测器：光电感烟+差定温复合探测器
  • 灭火剂：七氟丙烷（HFC-227ea），设计浓度8%
  • 钢瓶数量：120kg钢瓶×1组
  • 联动控制：与空调、配电、门禁等系统联动

3. 项目构成人员

3.1 工程项目人员构成

职位 人数 资质要求
项目经理 1 一级建造师（机电工程），5年以上机房工程经验
强电工程师 1 电气工程师职称，10kV高压操作证
弱电工程师 1 综合布线系统工程师认证
安全员 1 注册安全工程师
施工人员 8 特种作业操作证（电工、焊工）

3.2 各人员职能与分工

  1. 项目经理：

    • 全面负责项目进度、质量、成本控制
    • 协调各专业接口问题
    • 主持项目例会及验收工作

  2. 强电工程师：

    • 负责供配电系统设计审核
    • 监督电气工程施工质量
    • 组织电气系统调试

  3. 弱电工程师：

    • 负责弱电系统深化设计
    • 指导综合布线施工
    • 弱电系统联调测试

  4. 安全员：

    • 每日安全巡检
    • 组织安全教育培训
    • 应急预案编制与演练

4. 机房整体工艺设计

4.1 防尘设计

执行A级机房尘埃标准：

  • 粒径≥0.5μm的尘埃≤18000粒/dm³
  • 防尘措施：
    1. 密闭处理：外窗封堵，采用钢制密闭门
    2. 正压维持：新风系统维持5-10Pa正压
    3. 材料选择：采用不起尘装饰材料
    4. 表面处理：地板下、吊顶内涂刷防尘漆

4.2 抗干扰设计

电磁兼容性指标：

  • 无线电干扰场强≤120dB
  • 磁场干扰场强≤800A/m
  • 抗干扰措施：
    1. 强、弱电线槽间距≥300mm
    2. 采用屏蔽电缆，屏蔽层单点接地
    3. 金属吊顶、墙面形成法拉第笼
    4. 配电系统设置滤波装置

4.3 防水设计

防水关键节点：

  1. 空调区挡水坝：50×80mm混凝土挡水坝，内衬2mm厚PVC防水卷材
  2. 管道保温：空调水管采用20mm厚橡塑保温，防结露
  3. 漏水检测：空调周边设置漏水感应绳，报警响应时间≤5秒

4.4 防火设计

防火系统配置：

  • 装修材料：顶棚/墙面A级，地面B1级
  • 线缆选择：阻燃铜芯电缆（ZR-YJV）
  • 防火封堵：采用防火泥+防火板封堵所有孔洞
  • 灭火系统：七氟丙烷气体灭火系统

4.5 保温、隔热、隔音

环境控制措施：

  1. 保温：地板下铺设20mm橡塑保温板+0.6mm镀锌钢板
  2. 隔热：外墙内填充50mm厚岩棉，导热系数≤0.040W/(m·K)
  3. 隔音：墙体隔音性能≥45dB，空调设备噪声≤65dB

5. 机房装修系统施工工艺

5.1 吊顶施工

铝合金方板施工流程：

  1. 放线定位：使用激光水准仪确定标高，误差≤2mm
  2. 吊杆安装：Φ8镀锌吊杆，间距≤1200mm
  3. 龙骨安装：主龙骨间距≤1200mm，副龙骨间距≤600mm
  4. 面板安装：采用专用卡具固定，接缝平直度≤1.5mm
  5. 开孔处理：灯具、风口等开孔采用专用工具，边缘处理光滑

质量控制要点：

  • 吊顶平整度：用2m靠尺检查，偏差≤2mm
  • 接缝直线度：拉5m线检查，偏差≤3mm
  • 灯具安装：与吊顶面板贴合紧密，无漏光

5.2 地面施工

防静电活动地板施工工艺：

  1. 基层处理：水泥砂浆找平，平整度≤3mm/2m
  2. 支架安装：可调支架间距≤600mm，标高调整精度±1mm
  3. 地板铺设：从中心向四周铺设，边缘切割整齐
  4. 收边处理：采用不锈钢踢脚线收口，高度80mm

关键参数：

  • 地板高度：400mm（满足下送风要求）
  • 承载能力：均布载荷≥1000kg/m²，集中载荷≥300kg
  • 系统电阻：1×10⁵~1×10⁹Ω

5.3 墙面施工

彩钢板墙面施工步骤：

  1. 基层处理：清除浮灰，涂刷防潮涂料
  2. 龙骨安装：轻钢龙骨间距≤400mm，垂直度偏差≤2mm
  3. 保温层：填充50mm厚玻璃棉，密度≥32kg/m³
  4. 面板安装：彩钢板采用自攻螺钉固定，间距≤200mm
  5. 接缝处理：采用专用接缝条，打密封胶

验收标准：

  • 墙面垂直度：用2m垂直检测尺检查，偏差≤3mm
  • 表面平整度：用2m靠尺检查，偏差≤2mm
  • 接缝高低差：用钢直尺检查，偏差≤0.5mm

6. 机房电气系统

6.1 电气系统工程范围

子系统 主要内容 设计标准
供配电 市电接入、配电柜、UPS GB50174-2017
照明 正常照明、应急照明 GB50034-2013
接地 防雷接地、防静电接地 GB50343-2012
桥架 强电桥架、弱电桥架 JGJ16-2008

6.2 UPS配电设计

采用模块化UPS系统：

  • 主机型号：艾默生APM90
  • 模块配置：18kVA模块×2（N+1冗余）
  • 后备时间：满载30分钟（配置32节12V100Ah蓄电池）
  • 配电方式：双路UPS电源至各机柜

电缆选择：

  • 输入电缆：ZR-YJV-4×95+1×50
  • 输出电缆：ZR-YJV-4×70+1×35
  • 电池电缆：ZR-YJV-2×25

6.3 机房辅助插座设计

插座配置原则：

  1. 维修插座：每个墙面设置2个，距地0.3m
  2. UPS插座：每个机柜配置2个，采用工业连接器
  3. 标识系统：UPS插座为红色，市电插座为蓝色

安全措施：

  • 所有插座回路配置30mA漏电保护器
  • 地板下插座盒采用金属材质，IP54防护等级
  • 强弱电插座间距≥300mm

6.4 配电柜布置

配电系统架构：

  1. 市电配电柜：负责空调、照明、消防等动力负载
  2. UPS输出柜：为IT设备提供纯净电源
  3. 列头柜：每排机柜配置1台，实现就近配电

柜内元器件：

  • 断路器：施耐德NSX系列，分断能力≥50kA
  • 仪表：数显多功能电表，精度0.5级
  • 指示灯：红黄绿三色LED指示灯

6.5 电缆敷设

敷设要求：

  1. 强电线槽：200×100mm镀锌线槽，填充率≤40%
  2. 弱电线槽：150×75mm镀锌线槽，填充率≤50%
  3. 交叉处理：强弱电线槽交叉时，间距≥300mm
  4. 接地要求：线槽每20m做一次接地，接地电阻≤4Ω

电缆选型：

  • 主干电缆：ZR-YJV阻燃交联聚乙烯绝缘电缆
  • 机柜配电：RVVP屏蔽电缆，截面积≥4mm²
  • 控制线路：KVVP屏蔽控制电缆

6.6 照明系统

照明设计参数：

  • 主机房：500lx（距地0.75m）
  • 辅助区：300lx
  • 应急照明：50lx（UPS供电）
  • 眩光控制：UGR≤19

灯具配置：

  • 正常照明：3×28W格栅荧光灯，色温4000K
  • 应急照明：LED应急灯，后备时间≥90分钟
  • 疏散指示：蓄光型疏散指示标志

6.7 接地系统

接地类型：

  1. 交流工作地：变压器中性点接地，R≤4Ω
  2. 安全保护地：设备外壳接地，R≤4Ω
  3. 防静电地：地板支架接地，R≤10Ω
  4. 逻辑地：计算机直流接地，R≤1Ω

等电位联结：

  • 网格尺寸：600×600mm铜箔网格
  • 连接方式：25mm²多股铜缆与大楼接地极连接
  • 测试要求：采用四极法测试，测试电流≥10A

7. 机房空气调节系统

7.1 空调负荷计算

热负荷组成：

  1. 设备负荷：35kW（IT设备）
  2. 照明负荷：2kW
  3. 建筑负荷：5kW
  4. 新风负荷：3kW
  5. 人员负荷：1kW
    总冷负荷：46kW（按400W/m²计算）

空调选型：

  • 主机房：2台25kW精密空调（N+1冗余）
  • 配电间：1台12kW精密空调
  • 气流组织：下送风+冷通道封闭

7.2 精密空调安装

安装要求：

  1. 室内外机高差：室外机高于室内机时≤20m；低于室内机时≤5m
  2. 管道长度：总长≤60m，单程≤30m
  3. 排水坡度：≥1%
  4. 减震措施：安装橡胶减震垫，振幅≤0.1mm

控制系统：

  • 温控精度：±0.5℃
  • 湿度控制：±3%RH
  • 群控功能：实现轮值、备份、故障切换

7.3 新风系统设计

新风量计算：

  1. 人员需求：4人×50m³/h=200m³/h
  2. 正压需求：空调送风量（5000m³/h）×5%=250m³/h
    设计取值：300m³/h

热交换机组：

  • 类型：板式显热交换器
  • 效率：≥60%
  • 过滤等级：G4+F7两级过滤

7.4 排风系统设计

气体灭火区排风：

  • 排风机：轴流风机，风量2000m³/h
  • 防火阀：280℃熔断，与消防联动
  • 换气次数：≥5次/h

日常排风：

  • 卫生间排风：独立排风系统，风量150m³/h
  • 电池间排风：防爆型排风机，风量300m³/h

8. 机房安防系统

8.1 门禁系统

系统架构：

  • 控制器：双门控制器，TCP/IP通讯
  • 读卡器：IC卡+密码键盘
  • 电锁：磁力锁，保持力≥500kg
  • 软件：支持多级权限管理，记录保存≥180天

联动功能：

  1. 消防联动：火灾时自动释放所有门禁
  2. 视频联动：门禁触发时自动切换对应摄像机画面
  3. 报警联动：非法闯入时启动声光报警

8.2 视频监控系统

摄像机布置：

  • 主机房：200万像素半球摄像机，4台
  • 出入口：200万像素枪式摄像机，2台
  • 走廊：200万像素半球摄像机，2台

存储系统：

  • 录像机：16路NVR，支持H.265编码
  • 存储容量：6TB×4，RAID5，存储时间≥30天
  • 智能分析：越界检测、物品遗留、人脸识别

9. 消防系统

9.1 火灾自动报警系统

探测器布置：

  • 光电感烟：保护面积60m²/个
  • 感温探测器：保护面积30m²/个
  • 手报按钮：每个出口设置1个

系统功能：

  1. 火灾确认：两种不同类型探测器同时报警
  2. 联动控制：关闭空调、启动灭火、释放门禁
  3. 紧急操作：设置紧急启动/停止按钮

9.2 气体灭火系统

七氟丙烷灭火系统参数：

  • 设计浓度：8%
  • 喷放时间：≤10s
  • 浸渍时间：≥10min
  • 钢瓶数量：120kg×1组

保护区参数：

  • 体积：主机房320m³
  • 泄压口：0.24m²，设置在外墙下部
  • 防护区围护结构承压：≥1200Pa

10. 设计依据

本方案设计主要依据以下标准规范：

  1. GB50174-2017《数据中心设计规范》
  2. GB50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》
  3. GB50016-2014《建筑设计防火规范》
  4. GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
  5. GB/T50314-2015《智能建筑设计标准》
  6. GB50462-2015《数据中心基础设施施工及验收规范》
  7. SJ/T30003-93《电子计算机机房施工及验收规范》

11. 项目实施计划

11.1 施工进度计划

阶段 工期 主要工作内容
拆除阶段 5天 旧设备拆除、墙面地面拆除
基础施工 10天 防尘防静电处理、桥架安装
设备安装 15天 空调、UPS、机柜安装
系统调试 5天 各系统联调测试
验收交付 3天 第三方检测、竣工验收

11.2 质量保证措施

  1. 材料控制：所有材料进场前提供合格证、检测报告
  2. 工艺控制：关键工序实行样板引路制度
  3. 测试验收：各系统100%测试，关键参数实测实量
  4. 文档管理：竣工资料与工程进度同步编制

12. 投资估算

项目 金额(万元) 占比
装修工程 80 25%
电气系统 120 37.5%
空调系统 60 18.75%
消防系统 30 9.375%
弱电系统 30 9.375%
合计 320 100%

本方案通过科学规划与专业实施，将打造一个安全可靠、节能高效、智能现代的机房环境，为贵单位信息化建设提供强有力的基础设施保障。

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