企业数据中心机房施工及调试技术_谢勣钦.pdf

15INSTALLATION2023.3Electromechanical Installation 机 电 安 装谢勣钦（上海市安装工程集团有限公司 上海 200080）摘 要：本文通过某企业数据中心工程，阐述了数据中心机房建设过程中联合支吊架、综合管线布置、防静电地板施工技术的实施，并进行了气密性测试和热负载测试，提升了数据中心的建设质量，为今后数据中心工程的建设提供参考借鉴。关键词：数据中心 联合支吊架 防静电地板 气密性测试 热负载测试中图分类号：TU741 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）03-0015-05企业数据中心机房施工及调试技术如今，我国已正式进入大数据应用、云计算和信息技术快速发展的时代，数据中心承载着大数据基础设施，其自身作用尤为重要1。数据中心建设过程中涉及多个技术，是一项较为复杂的工程2，如数据中心机房的复杂空间、超高高度以及对房间内防静电架空活动地板的整体性、连续性、安全性的铺设精度要求极高3。本文结合工程特点，对施工与调试过程中相关技术作了相应分析，以期提高数据中心的建设质量。1 项目概况企 业 数 据 中 心 使 用 级 别 为 A 级，建 筑 面 积 为23,741.93m2，包含5个数据机房，容纳554个机柜，单个机柜负载为3.5kW，IT总负荷为1.2MW。工程由市政供电，另设柴油发电机系统及油路系统。5个数据机房总冷负荷为1660kW，机房设置中温冷源供应系统，冷源为2台风冷冷水机组，配备绝热降温湿膜及自然冷却功能，每台风冷机组的制冷量为1350kW。冷机置于屋面东侧已建钢平台上，每套制冷单元配套一台冷冻水一次泵，一台冷冻水二次泵以及一台蓄冷缓冲罐。另外机内还设有灾后排风系统、漏水报警系统、Vesda系统（极早期报警系统）、气体灭火系统、弱电、安防等系统。2 数据机房施工技术分析2.1 数据机房综合管线联合支吊架技术本项目数据机房内建筑标高为7.2m，桥架等管线标高普遍位于4.5m，考虑到后期桥架、灯具等施工的便利性以及管线排布整体的美观性，深化设计时考虑采用联合支吊架（见图1）。图1 联合支架平面布置图与现场安装样例支架本体采用41mm41mm C型钢，C型钢底部距静电地板表面高度为3720mm，以此高度在机房上部统一布置联合支架，支架与墙体间距1200mm，支架间每一跨间距为1180mm。支架与楼板之间采用10mm丝杆连接固定，与墙面连接采用专用配件固定。机房内顶部桥架、线槽、灯具、弱电设备（无线AP、摄像头等）全部利用此联合支吊架进行固定。较常规的支架形式，采用联合支架虽在前期成本投入略有增大，但后续灯具及设备均可利用此支架安装，降低了后续安装的人工成本，同时整体安装后的美观度也有较大提升。2.2 防静电地板支架与管线综合布置机房防静电地板面板尺寸为600mm600mm，高度为1100mm。防静电地板下方有大量桥架、管线穿越，若不在前期进行充分的综合排布，势必会造成后期地板支架安装时与管线相互碰撞从而造成大量的返工。因此，在进行防静电地板下管线综合布置时，尽量将同一方向的桥架、管线进行上下叠放，并预留后续的操作空间，敷设于地板支架中间，针对并排敷设的管线，管线与管11801180118011801180118011801180 12001200ANZHUANG2023年第3期16机 电 安 装 Electromechanical Installation线之间预留好地板支架的安装间距（见图2）。此种工艺虽对保温进度有所影响，但可直接采用地板胶将地板支架固定在地坪上，受力稳定，增加牢固性，可避免机房内切割作业，不会产生金属颗粒物，对现场洁净度的影响较小，使后期机房保洁难度降低。2.3.2 防静电地板接地施工数据中心机房接地系统的可靠性不仅关系到人身安全，而且对设备的稳定运行也有很大的影响。本工程采用共用接地，变压器中性点工作接地、防雷接地、电气设备保护接地、机房防静电接地、等电位联合接地及其他电子设备的功能接地合用同一接地体，且要求接地电阻不大于1。本工程联合接地采用不小于70mm2裸铜绞线电缆敷设，每跨间距不大于1.6m，形成联合接地网格，同时机房内设置2处等电位端子箱，分别与接地干线可靠连接。结合现场情况，利用静电地板腿作为接地铜线支架，同时定制的专用连接件一端与地板支架可靠连接，另一端与接地铜线相接，此做法可加大接触面积，并且使两者连接牢固。接地铜线之间采用专用电缆接头可靠连接（见850消 防 气40200弱 电 桥 架150*100低 压 桥 架B路（蓝 色）300*150低 压 桥 架A路（红 色）300*150200400600600200地板腿空 调 水 管 200空 调 水 管 200100600弱 电 桥 架150*100低 压 桥 架B路（蓝 色）300*150低 压 桥 架A路（红 色）300*150200200400400600600600现场施工之前，根据深化图纸进行复核并以机房中心点为基准点，每600mm为一跨向两侧标识出地板支架的基准线，再根据深化图纸并结合基准线进行管线落地支架的安装，尽可能减少两者的碰撞，若无法避免则根据现场实际情况设置跨桥。2.3 防静电地板下保温及接地工艺2.3.1 地板下保温施工本工程地坪做法为底层采用自流平，面层涂刷环氧地坪漆；在地坪上方覆盖30mm橡塑保温棉，并在保温上设置1.0mm镀锌钢板。地坪上有大量地板支架需要固定，如何与保温施工合理搭接是关键。针对此情况，在施工前制定了相应的施工工艺，先进行地板支架施工，同时与厂家协调，镀锌钢板采用定加工的方式，根据静电地板的规格尺寸统一加工成尺寸为600mm600mm，同时参照地板支架的直径将钢板四个角凹成四分之一圆，待地板支架及地板安装完毕后，再铺设橡塑保温棉，保温完成后将加工成型的镀锌钢板一块块放置于保温上方，每块钢板之间的缝隙再用收边条进行封闭，具体做法见图3。图2 管线剖面图地板腿地板腿地板腿600600地板腿地板腿地板腿地板腿地板腿地板腿图3 加工示意图与安装示意图620螺丝螺帽30mm620螺丝螺帽抱卡镀锌铁皮厚度2mm,抱卡宽度20mm图4 连接件示意图图4）。机房内接地系统安装完成后，进行接地电阻测试，测试结果小于1。2.4 气流组织优化由 于 数 据中心的电子设备17INSTALLATION2023.3Electromechanical Installation 机 电 安 装排布密集，总冷负荷较大，约为300kW/m2600kW/m2，其中设备的冷负荷占比80%左右。针对机房的发热源集中、余热量大的特点，需要有合理的气流组织分配，保证设备对环境温湿度、送风速度的需求。本工程中每个数据机房内设置4台精密空调，安装于热通道两侧，同时利用防静电地板下部空间作为静压箱，采用地板送风形式。将送风口设置于机柜的正面形成冷通道，机柜的背部为热通道，气流组织为地板下部送风，精密空调顶部设置风帽回风的形式，气流组织见图5。图5 机房内空调气流组织示意图图6 桥架管线优化前后对比图的温湿度不随着外界环境影响而始终保持在一个相对稳定的状态，对管线的封堵进行了严格控制，采取措施如下：所有穿墙（包括静电地板下方）的桥架、管道的封堵开孔处的缝隙先用阻火包进行填充，然后再外贴厚度为5mm防火板进行覆盖，防火板的尺寸两边各大于洞口约250mm，最后在管线与防火板的接缝处采用有机防火泥进行密封。机房内侧、外侧均采用此方法进行封堵，从而提高封堵的密闭性能。3 调试技术3.1 气密性测试由于数据机房内均为电气设备，通常使用气体灭火系统，但这些气体会从房间的洞，例如门缝、穿墙洞口等泄漏至外界，气体有可能达不到灭火的有效浓度和时间。为此消防标准规定了一个很重要的参数：停留时间，它表明了每一种气体需要一定的时间停留在室内，火焰才会熄灭和不再重燃。气体停留时间是房间气密性最关键的参数，气密性低的房间气体停留时间短，气密性高的房间气体停留时间长。同时，从节能的角度来说，也可通过气密性测试来得知，在特定时间内机房中的冷气泄漏了多少。因此，需要通过气密性测试来验证机房整体的气密性。3.1.1 测试仪器气密性测试套装、胶带、发烟枪。3.1.2 测试步骤（1）对受测房间的容积进行测量，并计算充满房间所需的惰性气体瓶罐数量。（2）将门封罩安装到受测房间的门框上，同时将固定栓锁定，确保横向与纵向都已固定住，并将增压风扇装入门封罩下方的预留位置。（3）将压力计的其中一根支管伸入受测区域，需远离风口1m以外，将压力的另一支管伸入受测区域外。（4）等待10min2950优化前：优化后：295060060019701970600600精密空调风机为下沉式，出风口位于静电地板下方，而根据设计图纸，机房四周均敷设桥架，桥架单侧距离精密空调仅有400mm，且与出风口位于同一标高，考虑到精密空调开启后风速超过2m/s，若正前方被桥架管线遮挡，必然会影响静电地板下方的气流组织。因此，深化设计时考虑将机房南北两侧位于精密空调正前方的桥架统一外移400mm，距出风口大于800mm。同时对经过出风口的桥架局部进行翻低处理，确保精密空调出风口的前方无遮挡（见图6）。2.5 管线封堵由于数据机房对温湿度有严格的要求，为确保机房内ANZHUANG2023年第3期18机 电 安 装 Electromechanical Installation以便使气压稳定，然后读取静压值。（5）启动风扇，开始对受测房间增压，将风扇两侧的压力差作为基数，记录2次压力升幅，每次升幅需在10Pa75Pa，同时记录房间内的压力值。（6）调转风扇的朝向，开始对房间抽压，重复上个步骤的操作。（7）再次调转风扇的朝向，打开测试软件，输入受测房间的信息，将4组记录下的压力值输入软件进行分析。（8）若分析结果显示停留时间小于10min，则需对机房进行检查，寻找可能的漏气点。3.2 机房热负载测试机房热负载测试是数据中心的一项综合性测试，目的是为了验证机房空调的系统性能。本项目热负载测试中，主要针对25%热负载（1h）、50%热负载（1h）、75%热负载（1h）、100%热负载（4h）下数据大厅的冷却性能进行分析。3.2.1 负载布置本次机房热负载测试采用搭设临时机架及使用虚拟负载来模拟机房运行后的工况。临时机架主体结构采用40mm4mm的C型钢架设，离地700mm处用模板搭（a）25%负载下负载布置（b）50%负载下负载布置（c）75%负载下负载布置图7 不同模拟负载下热风机布置图设平台用于放置虚拟负载，同时采用防火布对临时机架外表面进行封闭。虚拟负载采用功率为1.8kW和1.5kW两种规格的热风机，可调节档位分别为0.9kW、1.8kW和 0.75kW、1.5kW。为确保测试验证数据的可参考性，临时机架以及虚拟负载的布置情况均需要与机房正式运行的工况保持一致，机房总设计最大IT负荷为345kW。根据总IT负荷分别计算出对应25%、50%、75%、100%负载情况下的IT负荷（见表1）。然后，根据计算出的各个负载情况下的IT负荷来进行热风机的布置（见图7）。其中 虚拟负载（热风机）；数字每单个热风机调节的功率数，所有热风机的功率数相加等于25%的IT负载，即87kW。同理，50%、75%、100%负载情况下的负载布置见图7。3.2.2 加载测试为方便测试数据的记录以验证测试结果是否符合设计要求，在冷、热通道中布置DataLogger（数据记录仪）用于记录及读取测试数据，结合现场机架的布置，每个冷、热通道中配置3个或4个DataLogger，安装高度为1.6m，布置图见图8。待准备工作全部完成之后，根据各个机房的负载布置图，打开风扇加热器，将各个机房的IT负载提高到25%，热负载应均匀分布。系统应至少运行1h进行数据记录，持续时间视机房是否达到稳定状态而定。通过BMS和数据记录仪记录数据大厅的设备状态、温湿度，只有满足温度25C 1.5C，相对湿度为45%15%，所有设（d）100%负载下负载布置19INSTALLATION2023.3Elec