傳統(tǒng)通信機(jī)房DC化改造初探

包志凱

中國(guó)電信股份有限公司泰州分公司

0 引言

傳統(tǒng)通信機(jī)房作為提供電信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，隨著網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、PSTN老舊設(shè)備退網(wǎng)而出現(xiàn)了較大閑置空間，而IDC業(yè)務(wù)需求不斷增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)也需要對(duì)機(jī)房進(jìn)行DC化改造。機(jī)房DC化改造工程應(yīng)充分認(rèn)識(shí)其復(fù)雜性，注意溝通協(xié)調(diào)，強(qiáng)化項(xiàng)目管理。

改造工程首先要結(jié)合改造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)對(duì)機(jī)房層高、承重、運(yùn)輸通道、供電等多個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)估，選擇適合的目標(biāo)改造房屋。泰州電信通信樞紐樓比鄰市政府，地理位置優(yōu)越，交通便捷；具備雙市電回路供電，供電安全穩(wěn)定。大樓預(yù)計(jì)可DC化改造的機(jī)房為4-13樓共10層，每層面積1000m2。

下面就泰州電信通信樞紐樓第11樓層實(shí)施DC化改造的思路及方案作一介紹。

1 機(jī)房層高考慮

機(jī)房層凈高要大于3.20m，推薦為3.40m以上，如層高小于3.20m，則消防管線、照明管線、線纜橋架等布置將比較困難，如層高小于3.00m將不具備改造價(jià)值。

2 機(jī)房承重加固方案選擇

DC機(jī)房一般承重要求＞6KN/m2，高密度機(jī)房承重要求＞10KN/m2，而傳統(tǒng)機(jī)房樓面承重普遍在3-6KN/m2。對(duì)于承重不符合DC機(jī)房要求的，可優(yōu)先考慮通過(guò)機(jī)柜稀疏布局、減小單機(jī)柜的設(shè)備安裝數(shù)量等方式，以犧牲機(jī)房空間來(lái)?yè)Q取承重滿足。對(duì)于機(jī)房承重有明確要求的IDC項(xiàng)目，或希望盡可能擴(kuò)大服務(wù)器安裝量的，就需要進(jìn)行承重加固。

加固主要是對(duì)大樓建筑結(jié)構(gòu)的柱、梁、板進(jìn)行加固處理，一般大樓立柱由于工藝、作業(yè)面、經(jīng)濟(jì)性等方面的原因不做加固處理，基本是在立柱承重范圍內(nèi)，通過(guò)加固梁、板以達(dá)到機(jī)房承重加固目的，同時(shí)在加固時(shí)需要考慮加固對(duì)層凈高的影響。

泰州電信通信樞紐樓原有的承重能力為4.5KN/m2，通過(guò)對(duì)大樓地基、立柱的承重分析，對(duì)大樓采用部分樓層加固方式：11、13層按照10KN/m2，12層的一半按照16KN/m2進(jìn)行加固，其余樓層不進(jìn)行加固，采用合理機(jī)柜排列、減小單機(jī)柜的設(shè)備總重量等方式滿足承重要求。

（1）梁加固方案：常規(guī)加固方案有“加大梁截面”，該方案適用于非預(yù)應(yīng)力梁加固。因鳳凰路大樓主梁為預(yù)應(yīng)力梁，本次加固時(shí)首次采用梁下預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的方式進(jìn)行加固，并輔助梁加大截面、梁包鋼板等方式進(jìn)行實(shí)施加固?！邦A(yù)應(yīng)力鋼絲繩”加固方案，常見于橋梁加固應(yīng)用，應(yīng)用于室內(nèi)加固為省內(nèi)首例，該方案經(jīng)過(guò)省內(nèi)相關(guān)加固專家進(jìn)行專題論證通過(guò)，在設(shè)計(jì)院、施工方、錨具加工廠家等多方合作下，攻克了室內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絲繩加固錨具難題，順利完成加固工程。

（2）板加固方案：有“碳纖維加固”和“粘鋼加固”兩種方案可選。碳纖維，材質(zhì)輕，施工方便，是樓板加固的常見方案。芳綸纖維，也是一種加固材質(zhì)，但常用于沖擊力加固場(chǎng)景（如防彈衣），對(duì)于樓面靜態(tài)受力加固場(chǎng)景不適用?？紤]本次加固是作為IDC機(jī)房使用，機(jī)房?jī)?nèi)放置有UPS等設(shè)備，參考國(guó)內(nèi)甘肅等地IDC機(jī)房報(bào)告的由于采用碳纖維加固方式導(dǎo)致UPS爆機(jī)事故案例，本次加固采用粘鋼方式。具體方案采用增加板下鋼梁、板粘鋼板等方式進(jìn)行加固。

各種加固方案對(duì)比如表1所示。

大樓11-13層進(jìn)行承重結(jié)構(gòu)加固后梁下凈高由3.47米減少至3.40米，符合DC機(jī)房層凈高要求。

3 機(jī)柜供電方案選擇

機(jī)柜供電方案主要有高壓直流供電、交流UPS供電、交流DPS供電，而交流UPS供電也存在塔式UPS、模塊化UPS兩大類，故在供電方案選擇時(shí)按照“符合客戶需求，可維護(hù)、可擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)”等原則進(jìn)行。

雖然高壓直流供電方式由于其高效環(huán)保應(yīng)為首選方案，但客戶的接受度較低，明確提出交流供電要求，故本期11樓DC改造未考慮該供電方案。

交流UPS及交流DPS方案對(duì)比選擇：模塊化UPS系統(tǒng)具有并聯(lián)冗余、在線擴(kuò)容的特性,并能構(gòu)成系統(tǒng)雙總線方案，系統(tǒng)效率、可靠性、穩(wěn)定性高。傳統(tǒng)塔式UPS電源并機(jī)數(shù)量越多，可靠性反而降低。

表2對(duì)比了3種供電方案，經(jīng)過(guò)對(duì)比采用交流UPS+集中式模塊化建設(shè)方案。

表2 三種供電方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

4 空調(diào)系統(tǒng)方案選擇

空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方案是決定DC機(jī)房整體PUE的最關(guān)鍵因素，應(yīng)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀、機(jī)房（負(fù)荷）規(guī)模、機(jī)架排列方式、單機(jī)架功率密度、管道資源、空調(diào)室內(nèi)外設(shè)備安裝條件等因素，合理選擇空調(diào)系統(tǒng)和氣流組織。機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)主要有冷凍（卻）水型空調(diào)、風(fēng)冷空調(diào)、水冷空調(diào)等方式。空調(diào)系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)所在區(qū)域的氣候條件，結(jié)合熱管等節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，充分利用自然冷源，合理選擇節(jié)能型空調(diào)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能運(yùn)行?？照{(diào)系統(tǒng)建設(shè)改造的最大瓶頸和難點(diǎn)是管道資源和室外設(shè)備安裝空間的欠缺，可通過(guò)合理改造屋面空間、建設(shè)專用塔臺(tái)、鋪設(shè)室外管道等方式予以解決。各種空調(diào)方案對(duì)比如表3所示。

基于上述分析，空調(diào)建設(shè)方案最終確定為：采用風(fēng)冷型列間空調(diào)分布式制冷方式，每個(gè)微模塊內(nèi)配置5臺(tái)25kW（4+1備份）列間空調(diào)，根據(jù)“機(jī)房不進(jìn)水”原則，空調(diào)選擇變頻單冷不加濕列間空調(diào)。

列間空調(diào)室外機(jī)組的放置為本次改造項(xiàng)目的難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)對(duì)大樓結(jié)構(gòu)評(píng)估，最終選擇將北側(cè)窗戶的玻璃全部拆除，將室內(nèi)北側(cè)靠窗戶的位置隔出一條形空間用于室外機(jī)組放置，實(shí)施3面一體化防水處理?？紤]UPS等供電設(shè)備在同機(jī)房設(shè)置，本次采用封閉熱通道方式。

表3 空調(diào)方案對(duì)比

5 微模塊布局

DC機(jī)房整層分隔為：空調(diào)外機(jī)區(qū)、微模塊區(qū)、UPS區(qū)、儲(chǔ)物預(yù)留區(qū)，其中微模塊區(qū)與UPS區(qū)間不做物理隔斷。機(jī)房梁下凈高3.4m，承重10kN/m2，微模塊6個(gè)，IT機(jī)架數(shù)量為216架，機(jī)架尺寸600cm×1200cm×2200cm。

空調(diào)外機(jī)區(qū)：放置本層列間空調(diào)室外機(jī)，外墻玻璃全部拆除形成氣流通道?？照{(diào)區(qū)3面做整體防水處理（頂面+墻面+地面），與微模塊區(qū)隔墻做10cm防水臺(tái)，空調(diào)管道孔做封閉處理，并在微模塊區(qū)隔墻處增加水浸檢測(cè)。

儲(chǔ)物預(yù)留區(qū)：位于機(jī)房南側(cè)，用于日常IDC機(jī)房?jī)?chǔ)物使用，并用做IDC機(jī)房列間空調(diào)室外機(jī)擴(kuò)容預(yù)留。與微模塊區(qū)隔墻做10cm防水臺(tái)，外墻玻璃貼防曬膜做保溫處理。

微模塊區(qū)：放置6個(gè)微模塊，每個(gè)微模塊配置2個(gè)列頭柜+36架IT機(jī)架+5臺(tái)25kW列間空調(diào)（4+1備份），考慮空調(diào)制冷能力，單機(jī)架功率按3KVA設(shè)置。采用封閉熱通道方式，在達(dá)到一定PUE效果的基礎(chǔ)上，兼顧機(jī)房UPS區(qū)降溫需求。

UPS區(qū)：位于微模塊區(qū)西側(cè)，布放2套UPS系統(tǒng)，電池放置于12樓電池室。電池后備時(shí)間按20min配置。

具體機(jī)房平米布局如圖1所示。

圖1 機(jī)房平米布局圖

6 消防氣滅

傳統(tǒng)通信機(jī)房DC化改造中氣滅消防方案除了考慮本層DC機(jī)房的氣滅消防需要外，還需要考慮整棟?rùn)C(jī)樓的消防系統(tǒng)可能不符合消防新規(guī)的問(wèn)題。

在機(jī)房面積小于500m2，空間體積小于1600m3時(shí)，氣體滅火可考慮無(wú)管網(wǎng)方案；機(jī)房面積大于500m2時(shí)必須采用有管網(wǎng)氣滅方案，另外需注意單個(gè)防火分區(qū)面積要小于800m2，空間體積小于3600m2。氣滅氣體可選七氟丙烷和IG541系統(tǒng)。

11層IDC機(jī)房消防氣滅方案選擇：采用有管網(wǎng)氣滅方案，在12樓設(shè)置集中氣滅鋼瓶間，負(fù)責(zé)10-13層氣體滅火，DC機(jī)房單個(gè)防火分區(qū)面積控制在500m2以內(nèi)，采用七氟丙烷系統(tǒng)。IDC機(jī)房的消防監(jiān)控納入大樓消防總系統(tǒng)，IDC消防系統(tǒng)與微模塊動(dòng)環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

7 建設(shè)運(yùn)輸通道

泰州電信通信樞紐樓有東、西兩側(cè)樓梯，另東側(cè)有一部貨梯，能夠運(yùn)輸?shù)臋C(jī)柜最大尺寸為600×1100×2200。本次DC化改造采用的600×1200×2200機(jī)柜無(wú)法通過(guò)樓梯、貨梯進(jìn)行運(yùn)輸，只能采用吊車吊裝的方式完成運(yùn)輸。機(jī)柜通過(guò)吊車吊裝至11樓北側(cè)窗戶（開口4m×3m）運(yùn)送進(jìn)機(jī)房，高層吊裝方案受天氣影響較大，安全風(fēng)險(xiǎn)比較大，

高層吊裝需注意防范風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：1）高空墜物風(fēng)險(xiǎn)：機(jī)架重量大、運(yùn)輸高度高，且因11樓窗戶開口較小，只能通過(guò)兩根運(yùn)輸帶水平綁扎吊裝，滑脫墜物風(fēng)險(xiǎn)加大；2）機(jī)柜晃動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)：高空吊裝時(shí)，機(jī)柜有一定幅度晃動(dòng)，且受風(fēng)力影響加大，精確送至11樓開窗口時(shí)，易造成大樓外立面受損或機(jī)柜受損；3）疲勞作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)：因吊車等租賃費(fèi)用較高，搬運(yùn)單位會(huì)存在連續(xù)吊裝工作情況。但長(zhǎng)時(shí)間精準(zhǔn)空中吊裝作業(yè)對(duì)吊車手的壓力非常大，因此連續(xù)吊裝2小時(shí)候須休息2小時(shí)后方可繼續(xù)作業(yè)，規(guī)避疲勞作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

由于IDC機(jī)房建設(shè)時(shí)有大量的機(jī)柜進(jìn)行運(yùn)輸，建議對(duì)樓梯、電梯的機(jī)柜的極限尺寸進(jìn)行評(píng)估，推薦機(jī)柜盡量使用樓梯、貨梯能夠運(yùn)輸?shù)某叽纭?/p>

8 經(jīng)濟(jì)性分析

統(tǒng)籌考量機(jī)房、電力、空調(diào)等關(guān)鍵資源條件及其匹配度，原則上應(yīng)避免因一項(xiàng)資源富余而投入大量資金進(jìn)行其他資源的改造。既要充分考慮改造方案技術(shù)可行性、安全可靠性、建設(shè)維護(hù)便捷性等技術(shù)因素，也要重視投資回收期、單位造價(jià)、PUE值等效益指標(biāo)。

雖然機(jī)房加固增加了投資，但由于本期供電部分以及發(fā)電機(jī)組使用了原有的資源，11樓IDC機(jī)房單層改造單機(jī)架投資4.9萬(wàn)元，總體上看該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性比較好，符合當(dāng)前的業(yè)務(wù)發(fā)展要求。