4.6 通信机房设计与施工
通信机房是程控数字交换机房（包括网络通信设备和主配线架等）和计算机机房的总称，它们可以独立分开设置，也可合而为一，视系统规模而定。
通信机房是智能建筑语音通信和数据通信数据的汇集交换中心，机房内安装有各类高科技电子设备。为确保这些设备长期稳定可靠地连续运行，必须对通信机房的工作环境、供电电源、静电防护、通风照明、防振降噪、防雷接地和安全防火等诸方面条件给予充分保证，任何一丝疏忽都会给智能建筑带来无法挽回的损失。
通信机房通常分为设备机房、配套机房和辅助用房。
（1）设备机房（又称主机房），用于安装各种通信设备，完成相应专业操作和系统维护。
（2）配套机房是用于安装保证通信设施正常、安全和稳定运行的设备，由网管监控室、蓄电池室、灭火钢瓶间、低压配电室和油机发电室等组成。
（3）辅助用房由运维办公室、运维值班室、备品备件库、消防保安室、新风机房等组成。
主机房建设包括机房内部装修、供电系统、接地防雷系统、空调系统、照明系统、消防报警系统、安保系统、综合布线和网络系统等。
4.6.1 机房位置及对环境条件的要求
机房位置及对环境条件的要求包括：
（1）在多层建筑或高层建筑物内，主机房宜设于第二、三层。
（2）主机房应远离强振源和强噪声源，避开强电磁场干扰。
主机房内的无线电干扰场强：频率为0.15～1000MHz时，不应大于126dB；磁场干扰场强不应大于800A/m。主操作员位置的噪声应小于68dB（A）。
（3）机房净高应按机柜高度和通风要求确定，宜为2.4～3.0m。
（4）主机房的实际面积应按内部安装设备的大小、数量、设备布置和足够的维修保养空间，并留有一定的扩展冗余空间等因素综合考虑。B级主机房的最小使用面积不得小于40m2。
（5）机房设备布置：
1）主走道大于1200mm，如果考虑设备进场，可以大于1500mm。主走道一般安排在靠门一侧。次走道大于900mm。
2）设备机柜的列间距。主机房内通道与设备间的距离应符合下列规定：
①两相对机柜正面之间的距离不应小于1.5m。
②机柜侧面（或不用面）距墙不应小于0.5m，当需要维修测试时，则距墙不应小于1.2m。
③走道净宽不应小于1.2m。
3）走线架的间距。走线架高度根据机房最高设备的高度确定，宜留有100～150mm的空间。走线架上端到梁下最少要留有200～150mm的操作空间。主走线架可以采用600mm的宽度，列走线架可以采用300～450mm的宽度。一般主走线架在列走线架上方250～300mm高处。
垂直线槽宽度根据实际情况考虑300、450或600mm。图4-18是主机房设备安排图。
（6）主机房内采用防静电活动地板时，活动地板的表面应是导静电的，地板支架要接地，严禁暴露金属部分。防静电单元活动地板的体电阻率应为1.0×107～1.0×1010Ω·cm。活动地板离地面的空间高度通常为300～400mm。
图4-18 主机房设备安排
（7）机房地板荷载重量应大于100kg/m2。
（8）机房应避开有害气体的侵入，做到严密防尘。
（9）机房内的导体必须与大地作可靠连接，不得有对地绝缘的弧立导体。机房的工作地、保护地、建筑防雷接地宜采用联合接地，一般综合机房的接地电阻不大于3Ω。
（10）温度、湿度及空气含尘浓度。
1）机房环境要求环境温度和相对湿度：
①A级机房的温度为21～25℃，温度变化率小于5℃/h，相对湿度为40%～65%，且不结露。
②B级和C级机房的温度为18～28℃，温度变化率小于10℃/h，相对湿度为40%～70%，且不结露。
2）机房洁净度要求：机房内灰尘粒子应为非导电、非导磁及无腐蚀的尘埃。
灰尘粒子的浓度应满足（3天内桌面无可见灰尘）：
①直径≥0.5μm的尘埃粒子浓度应≤18000粒/L。
②直径≥5μm的尘埃粒子浓度应≤300粒/L。
（11）主机房的耐火等级不得低于二级防火标准。所有电缆孔洞及管井应采用相同耐火等级的不燃材料堵严密封。表4-1是机房建筑要求。
表4-1 机房建筑要求
4.6.2 供电系统
供电电源是通信系统正常稳定运行的基础，必须保证任何时候都能稳定可靠供电。机房用电负荷等级及供电要求应按现行国家标准《供配电系统设计规范》的规定执行。机房供电系统包括交流电源、直流电源、UPS不间断电源和自发电电源。
1.交流基础电源
交流电源是系统的基础电源。主机房几乎所有设备都要使用380/220V低压交流供电。应采用380V三相五线制（即TN-S系统）和220V单相三线制交流电源供电。根据设备的性能、用途和运行方式（是否联网）等情况，电源质量要求可分为A、B、C三级，见表4-2。
表4-2 低压交流电源的质量要求
为确保在任何情况不会断电，供电系统应采用如下措施：
（1）引入两路市电引入，一路为主供电，另一路为备份；重要机房还设应急自发电系统，作为备份的备份。断电时自动切换。
（2）UPS不间断供电电源。要求交流不间断或无瞬变的通信负荷，应采用UPS供电系统或逆变器供电系统供电。采用逆变器/UPS时，主用逆变器按最大功率确定。蓄电池容量按需要维持供电时间确定。
（3）市电发生异常时，为保证重要通信负荷的重要动力负荷，应配置自备发电机组为自备电源，其容量应按不小于交流不间断用电设备总容量的1.5～2倍配置。
（4）主机房通信设备的供电电源和UPS由专用变压器供电，设置专用配电箱，不得与机房内其他电力负荷共用配电线路。
（5）信息系统设备的供电系统必须与动力、照明系统分开。
（6）主机房内应分别设置10A维修和测试用电源插座。电源插座的高度为离地坪300mm。
2.直流供电电源
语音通信系统需配置-48V直流供电源。对直流电源指标如表4-3所示。
表4-3 直流电源的技术要求
不同厂家、不同容量、不同型号的蓄电池组严禁并联使用。不同使用年限的蓄电池不宜单体串联使用。电池端口到设备端口回路压降小于3.2V，以降低电能消耗，减少安装费用。
图4-19是主机房供电系统解决方案。
4.6.3 机房线缆布放工艺
机房中的线缆按照用途分为电源供电线、射频信号电缆、音频信号电缆、控制电缆、计算机网线和接地线等。
机房是各种线缆的汇集与交汇点。机房布线的合理与否，直接影响通信设备能否正常运行，需要特别重视。
1.线缆布放工艺
机房内的导线一般应采用阻燃型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆。线缆布放工艺要求如下：
（1）在安装了支架和防静电地板的机房，线缆可以采用下走线方式，所有线缆从地板夹层或走线槽通过。如果采用上走线时，需在机柜上方铺设走线架，线缆从机柜顶部的上走线架通过。
（2）机房布线可采用地沟、线槽、PVC管或金属管子等方式布线。线缆的总截面不应超过线槽截面积的40%。
线管直径的选择应符合下列原则：管内穿放电缆时，直线管路的管径利用率一般为50%～60%；弯管路的管径利用率一般为40%～50%；管内穿放平行导线时，管径利用率一般为25%～30%；穿放绞股导线时，管径利用率一般为20%～25%。
图4-19 主机房供电系统解决方案
（3）每种电缆应提供独立通道。电源线、射频信号电缆、音频信号电缆、光缆及建筑物内其他弱电系统的电缆应分开布放。
（4）活动地板下的低压配电线路应尽可能远离弱电信号线，并避免并排敷设，如果不能避免时，应采取相应屏蔽措施。
（5）采用线槽布线时，普通信号电缆应与其他非信号电缆分开布放，距离不小于30cm，与大功率、高辐射设备的电缆的距离不小于60cm。若不能满足，应考虑安装屏蔽设施或选用全屏蔽金属线槽，如图4-20所示。
（6）线缆布放应平直，不得产生扭曲、打圈、缠绕等现象；不应受到外力挤压和损伤；线缆应有适当长度作预留。
（7）各类线缆应分类绑扎、排列整齐、转弯圆滑无交叉。线缆转弯的最小弯曲半径应大于60mm。不得损伤导线绝缘层。
图4-20 普通信号电缆线槽布线
（8）线缆布放的规格、路由、截面和位置应预先设计好，线缆排列必须整齐，外皮无损伤。
（9）线缆的布放须便于维护和将来扩容。
（10）布放走道线缆时，必须绑扎。绑扎后的线缆应互相紧密靠拢，外观平直整齐，线扣间距均匀，松紧适度。
（11）布放槽道线缆时，可以不绑扎，槽内线缆应顺直，尽量不交叉。线缆不得超出槽道。在线缆进出槽道部位和线缆转弯处应绑扎或用塑料卡捆扎固定。
（12）采用地沟桥架布线时，底层为接地母线，其正上覆盖绝缘胶皮；第二层为电源线缆；第三层为射频信号电缆；第四层为计算机网线、音频及控制电缆，如图4-21所示。
（13）电缆和网线应采用整段布放，禁止中间续接；计算机数据传输双绞线最大长度应小于100m。
（14）电缆连接端头处理应平整、清洁无毛刺、接触良好。
（15）电缆屏蔽层应按照规定准确、可靠接地，并确保整体屏蔽的连续性。
（16）布放的线缆两端应挂有标签或标识，并能永久保留，如图4-22所示。
图4-21 地沟桥架的分层布线图
图4-22 线缆两端应挂有标签或标识
2.线缆绑扎工艺
线缆绑扎工艺要求如下：
（1）线缆绑扎要求做到整齐、清晰及美观。一般按类分组，线缆较多可再按列分类，用线扣扎好，再由机柜两侧的走线区分别进行上走线或下走线。
（2）机柜内部和外部线缆必须绑扎。绑扎后的线缆应互相紧密靠拢，外观平直整齐。
（3）使用扎带绑扎线束时，应视不同情况使用不同规格的扎带。
（4）尽量避免使用两根或两根以上的扎带连接后绑扎，以免绑扎后强度降低。
（5）扎带扎好后，应将多余部分齐根平滑剪齐，在接头处不得留有尖刺。
（6）线缆绑成束时扎带间距应为线缆束直径的3～4倍，且间距均匀。
（7）绑扎成束的线缆转弯时，应尽量采用大弯曲半径以免在线缆转弯处应力过大造成内芯断芯。图4-23是线缆绑扎成束的技术要求。
图4-23 线缆绑扎成束技术要求
4.6.4 降耗节能空调系统
电信设备尤其是交换机和计算机等设备对机房的温度有着较高的要求。通信设备在长期运行工作期间，机器温度控制在18～25℃之间较为适宜。湿度对通信设备的影响也很大。空气潮湿，易引起设备的金属部件和插接件管部件产生锈蚀，并引起电路板、插接件和布线的绝缘降低，严重时还可造成电路短路。空气太干燥又容易引起静电效应，威胁通信设备的安全。
1.空调容量估算
机房热量的来源：机房的热量包括设备本身产生的热量（约占70%～80%），以及照明系统发热、屋外传导热、对流热、放射热等。工程中空调容量一般采用以下公式估算：
空调制冷量=房间面积（m2）×150+53×机房设备总耗电/1000×860（单位：kcal/h）
如果转换为我们常用的民用空调，上式求得的空调制冷量乘以1.162系数，制冷量单位就换算成W。用制冷量除以能效比（目前民用空调的能效比约为2.5～3.0），便可得到空调的输入电功率。
空调设备的选用应符合运行可靠、经济和节能的原则。一般情况下按照每15m2需要1匹计算，300m2的机房需要20匹。1匹相当于制冷功率2500W，300m2的机房所需的空调制冷功率大约为50000W。空调制冷设备的制冷能力，应留有15%～20%的余量。300m2的机房使用的空调总功率不应超过24匹。
2.机房空调送风方式
目前，机房空调大多数采用上送风或下送风方式。图4-24是机柜下送风方案。下送风方式效果优于上送风方式，这是因为热气自然向上升腾，冷气下沉形成空气对流，当空调送出的冷风，与热源气流方向一致，加速了空气流动，有利于热源的温度降温。对空调而言，空调送风方向与机房内冷热气流分布的对流一致，可以减少气流的阻力，加速冷热转换效率，节省压缩机工作时间，降低空调电耗，起到节能降耗效果。
图4-24 机柜下送风方案
3.精确送风、降耗节能
虽然下送风方式优于上送风方式，但送风方向的不精确也会在不同程度上造成能效下降，达不到节能效果。原因是：第一，由于设备采用下走线，导致地板下各种走线纵横交错，影响下送风空调的送风效果；第二，机房采用空调下端加装静压箱送风，空调送出的冷风除给设备降温外，另一部分冷风同时送给机房空间降温。
图4-25是采用风道送风的精确送风方案，将空调送出的制冷风量，通过可控制的风道送到通信设备的下端或侧端，最大程度地利用空调送出的冷量和风量，与通信设备的发热量进行交换。降低了制冷功率损失，达到了降耗节能。
图4-25 采用风道送风的精确送风方案
精确送风的设计方案采用上进风下出风方式，空调下端安装在连接风道的静压箱上，每台空调下端静压箱之间要加装可控制风阀，当某一台出现故障时，打开风阀作为冗余空调互补之用，以保证风道有冷风流过；各通信设备机柜的下端固定在可调送风口的出口端；对于侧面进风的通信设备，可将两列机柜的进风面先进行背对背排列，然后再安装在送风道端口，使两列通信设备机柜之间处于冷风对流环境之中；可根据通信设备的发热量调节送风大小。
主机房必须维持一定的正压。主机房与室外的静压差不应小于9.8Pa。
空调系统的新风量应取下列三种中的最大值：
①室内总送风量的5%。
②按工作人员每人40m3/h。
③维持室内正压所需风量。
4.6.5 机房照明
保持机房内有良好的光线照度和方便机房管理员操作维护。正常照明的机房亮度为：在离地坪0.8m高的地方，照度不应低于300lx。
主机房的平均照度可按200lx、300lx、500lx取值；工作区内一般照明的均匀度（最低照度与平均照度之比）不宜小于0.7。非工作区的照度不宜低于工作区平均照度的1/5。无眩光。采用单独支路或专用配电箱（盘）供电。照明开关安装高度为离地坪1.4m。
4.6.6 接地与防雷
机房接地装置应满足人身安全及电子设备正常运行和系统设备安全的要求。
1.系统接地方式
三相电源的接地系统有三相四线制（TN-C系统）和三相五线制（TN-S系统）两类，如图4-26所示。
图4-26 三相电源的接地系统
a）TN-C系统 b）TN-S系统
TN-C称为三相四线制，该系统的中性线N与保护接地线PE合而为一，通称PEN线。这种接地系统对接地故障的灵敏度高，线路经济简单，但只适用于三相负荷较平衡的工业厂房。智能建筑的单相负荷所占的比重较大，难以实现三相负荷平衡，PN线有不平衡电流。加上线路中经常有照明荧光灯、晶闸管等设备产生的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N带电。中性线N作为三相供电系统的不平衡电流的回路，它的电流时大时小极不稳定，造成中性点的接地电位不稳定漂移，不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，而且也无法取得一个合格的基准电位，会对电子设备带来干扰，使许多弱电设备无法稳定可靠运行。因此，TN-C接地系统是不能用来作为智能建筑的接地系统。
TN-S系统的特点是中性线N与保护地线PE只在进户时共同接地，接地后它们之间不再有任何电气连接。虽然系统中的中性线N常会带有不稳定电压，保护接地线PE没有任何电气来源，因此与PE线连接的设备外壳及其他金属构件始终不会带电。
TN-S接地系统大大提高了人和物的安全性。同时只要把需接地的设备各自用接地引线连接到接地汇集排上，然后再将接地汇集排用接地引入线与同一个接地体连接。即各自都与接地体一点连接，共同获得一个等电位基准点。TN-S系统是智能建筑物的一种优选接地系统。
接地汇集排可采用接地汇集环或汇集排。接地汇集排的截面积一般采用不小于120mm2的铜排或采用相同电阻值的镀锌扁钢，接地汇集排需要和建筑物钢筋保持绝缘。
接地引入线的长度不应该超过30m，其材料宜采用截面积40mm×4mm或者50mm×5mm的镀锌扁钢。接地引入线不得使用铝材。不同金属互连时，应防止电化腐蚀。
接地要求：交流电源线的中性线N在机房内严禁与各种通信设备的保护地连接。
接地电阻：
机房应采用下列4种接地方式：
①交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω。
②安全工作接地，接地电阻不应大于4Ω。
③直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定。
④防雷接地，应按现行国家标准《建筑防雷设计规范》执行。
直流接地：直流接地是信息接地或逻辑接地的通称，为防止外来的电磁干扰，必须具有一个稳定的基准地电位，这些设备的屏蔽和抗静电装置需要就近接地。
等电位连接：机房内各种通信设备及配套设备均应做保护接地，各种设备的保护接地均应汇接到同一个总接地排上。
机房内通信设备的工作地、保护地应采用联合接地的方式，即工作地、保护地共同合用一组接地系统。
网络系统的接地应采取单点接地并采取等电位措施。当多个网络系统共用一组接地装置时，应将各网络系统分别用接地引线与接地体连接。
2.机房防雷体系
机房防雷体系主要包括建筑物内、外两层防护措施和机房进出线防护措施。外部防护主要由建筑物自身的防雷系统来承担。
利用大楼连接成地网的桩基钢筋作为防雷系统的自然接地体；利用大楼的所有柱子钢筋作为防雷接地引下线。
低压电力电缆引入机房后，在交流配电屏（箱）内，电力线缆应对地加装电源防雷器，防雷器就近接地。
由室外直接接入机房的全部信息线缆，必须作防浪涌处理。所有弱电线缆，不允许裸露于外部环境。弱电桥架用编织铜软线带跨接，并可靠接地。
机房电源系统至少要有二级防浪涌处理。并应按现行国家标准《建筑防雷设计规范》要求采取防止雷击措施。
4.6.7 消防报警系统
机房的结构、材料、配置设施必须满足保温、隔热和防火等要求。机房及楼道内应装有温度烟雾感应器及防火报警探测头，遇火情时系统自动报警，并启动二氧化碳或卤代烷或惰性气体固定灭火系统灭火。严禁使用干粉和泡沫灭火剂。此外，机房内还应配备手提式、推车式灭火器。
机房安防系统由实时电视监控摄像系统和出入机房门禁系统组成，可全方位连续监控机房总体运行情况。
电视监控系统设有7×24h的硬盘录像机自动记录，所有录像可保存3个月；出入机房门禁系统采用先进的数据库管理，用户身份卡内保存有持卡人编号、进出区域限制及时间限制等，只有经过特殊授权的人员才能进入重要区域。
通信机房综合安防管理平台：空调、UPS和报警，集成到一个机房监控系统。对火警、温控、湿度、漏水、烟感和UPS，都有监控，可以做到电话通知和手机通知等。对所有服务器、交换机和防火墙等设备的操作，日常查看，备份日志，都有文档记录。实现通信机房安保信息的实时显示、报警、存储、报表统计等智能管理。