【任务陈述】
本任务通过对实训综合楼数据中心设备布局系统示意图（图3-50）（具体工程级施工图纸请参见国家计算机网络专业综合布线课程资源库网站）的任务，完成设备间的设计，通过该任务掌握设备间设计的标准及方法。
【知识准备】
1. 设备间的基本概念
设备间是在每幢建筑物的适当地点进行网络管理和信息交换的场地。对于综合布线系统工程设计，设备间主要安装建筑物配线设备。电话交换机、计算机主机设备及入口设施也可与配线设备安装在一起。如图3-51所示。
2. 设备间的使用工具
（1）机柜
机柜按功能分为服务器机柜、配线机柜和壁挂式机柜。在IDC（互联网数据中心）机房内，一般使用19"标准服务器机柜，安装服务器、显示器、UPS（不间断电源）等设备。非19"标准专用的机柜、服务器机柜，用来组合安装面板、插件、插箱和机械零部件，使其构成一个整体的安装箱。服务器机柜由框架和盖板（门）组成，一般具有长方体的外形，落地放置。它为电子设备正常工作提供相适应的环境和安全防护。这是仅次于系统级的一级组装。不具备封闭结构的机柜称为机架。
服务器机柜具有良好的技术性能。机柜的结构应根据设备的电气、机械性能和使用环境的要求，进行必要的设计，以保证机柜的结构刚度和强度以及电磁隔离、接地、噪声隔离、通风散热等性能。此外，服务器机柜应具有抗振动、抗冲击、耐腐蚀、防尘、防水、防辐射等性能，以便保证设备稳定可靠地工作。服务器机柜应具有良好的使用性和安全防护设施，便于操作、安装和维修，并能保证操作者安全。如图3-52所示。
配线机柜是为综合布线系统特殊定制的机柜。其特殊点在于增添了布线系统特有的一些附件，并对电源的布局提出了特别的要求。如图3-53所示。
壁挂式机柜主要用于摆放轻巧的网络设备，外观轻巧美观，全柜采用全焊接式设计。牢固可靠。机柜背面有四个挂墙的安装孔，可将机柜挂在墙上节省空间。如图3-54所示。
机柜是存放设备和线缆交接地方。标准U机柜以U为单位区分（1U=44.45mm）。
标准的机柜为：内部安装尺寸宽度19in，机柜宽度为600mm，一般情况下:服务器机柜的深≥800 mm，而网络机柜的深≤800 mm。具体规格见表3-11所示：
表3-11 网络机柜规格表
| 产品名称 | 用户单元 | 规格型号/mm （宽×深×高） | 产品名称 | 用户单元 | 规格型号/mm （宽×深×高） |
| 普通墙柜 系列 | 6U | 530×400×300 | 普通网络 机柜系列 | 18U | 600×600×1000 |
| 8U | 530×400×400 | 22U | 600×600×1200 | ||
| 9U | 530×400×450 | 27U | 600×600×1400 | ||
| 12U | 530×400×600 | 31U | 600×600×1600 | ||
| 普通服务器机柜系列（加深） | 31U | 600×800×1600 | 36U | 600×600×1800 | |
| 36U | 600×800×1800 | 40U | 600×600×2000 | ||
| 40U | 600×800×2000 | 45U | 600×600×2200 |
（2）机架
用于固定电信柜内的接插板、外壳和设备。通常宽19英寸，高7英寸。对于IT行业，可简单理解为存放服务器的机柜。如图3-55 所示。
3. 图纸的识读
在设备间的位置确定前，索取和认真阅读建筑物设计图纸是必要的，通过阅读建筑物图纸掌握建筑物的土建结构、强电路径、弱电路径，特别是主要与外部配线连接接口位置，重点掌握设备间附近的电器管理、电源插座、暗埋管线等。
4. 设备间统的设计要求
（1）设备间的位置
确定设备间的位置时需要参考以下设计规范：
设备间宜处于干线子系统的中间位置，并考虑主干缆线的传输距离与数量。
设备间宜尽可能靠近建筑物线缆竖井位置，有利于主干缆线的引入。
设备间的位置宜便于设备接地。
应尽量避免设在建筑物的高层或地下室以及用水设备的下层。
应尽量远离强振动源和强噪声源。
应尽量避开强电磁场的干扰。
应尽量远离有害气体源以及易腐蚀、易燃、易爆物。
应便于接地装置的安装。
（2）设备间的面积
设备间的使用面积可按照下述两种方法之一确定:
方法一：已知Sb为设备所占面积m2，S为设备间的使用总面积m2。S=（5～7）ΣSb
方法二：当设备尚未选型时，则设备间使用总面积S为S=KA。其中，A为设备间的所有设备台（架）的总数，K为系数，取值（4.5—5.5）m2/台（架）。
（3）设备间的建筑结构
设备间的建筑结构主要依据设备大小、设备搬运以及设备重量等因素而设计。
设备间梁下净高不应小于2.5m，采用外开双扇门，门宽不应小于1.5m。
设备间一般安装有不间断电源的电池组，由于电池组非常重，因此对楼板承重设计有一定的要求，一般分为两级，A级≥500kg/m2，B级≥300kg/m²。
（4）设备间的环境要求
设备间内安装有计算机、网络设备、电话程控交换机、建筑物自控设备等硬件设备。这些设备的运行需要相应的温度、湿度、供电、防尘等要求。设备间内的环境设置可以参照国家计算机用房设计标准《GB50174-93电子计算机机房设计规范》、程控交换机的《CECS09：89工业企业程控用户交换机工程设计规范》等相关标准及规范。
1）温湿度
综合布线有关设备的温湿度要求可分为A，B，C三级，设备间的温湿度也可参照三个级别进行设计，三个级别具体要求见表3-12所示。
表3-12 设备间温湿度要求
| 项目 | A级 | B级 | C级 |
| 温度（0C） | 夏季：22±4。冬季：18±4 | 12～30 | 8～35 |
| 相对湿度 | 40%～65% | 35～70 | 20～80 |
设备间的温湿度控制可以通过安装降温或加温、加湿或除湿功能的空调设备来实现控制。选择空调设备时，南方地区主要考虑降温和除湿功能，北方地区要全面具有降温、升温、除湿、加湿功能。空调的功率主要根据设备间的大小及设备多少而定。
2）尘埃
设备间应防止有害气体(如氯、碳水化合物、硫化氢、氮氧化物、二氧化碳等)侵入，并应有良好的防尘措施，尘埃含量限值宜符合表3-13的规定。
表3-13尘埃限值
| 尘埃颗粒的最大直径(um) | 0.5 | 1 | 3 | 5 |
| 灰尘颗粒的最大浓度(粒子数／m3) | 1.4×107 | 7×105 | 2.4×105 | 1.3×105 |
注：灰尘粒子应是不导电的，非铁磁性和非腐蚀性的。
3）空气
设备间内应保持空气洁净且有防尘措施，并防止有害气体侵入。允许有害气体限值见表3-14。
表3-14 有害气体限值
| 有害气体/mg/m³ | 二氧化硫（SO2） | 硫化氢(H2S) | 二氧化氮(NO2) | 氨(NH3) | 氯(Cl2) |
| 平均限值 | 0.2 | 0.006 | 0.04 | 0.05 | 0.01 |
| 最大限值 | 1.5 | 0.03 | 0.15 | 0.15 | 0.3 |
4）照明
为了方便工作人员在设备间内操作设备和维护相关综合布线器件，设备间内必须安装足够照明度的照明系统，并配置应急照明系统。设备间内距地面0.8m处，照明度不应低于200lx。设备间配备的事故应急照明，在距地面0.8m处，照明度不应低于5lx。
5）噪声
为了保证工作人员的身体健康，设备间内的噪声应小于70dB。如果长时间在70～80 dB噪声的环境下工作，不但影响人的身心健康和工作效率，还可能造成人为的噪声事故。
6）电磁场干扰
根据综合布线系统的要求，设备间无线电干扰的频率应在0.15～1000MHz范围内，噪声不大于120dB，磁场干扰场强不大于800A/m。
7）电源要求
电源频率为50Hz，电压为220V和380V。
设备间供电电源允许变动范围见表3-15所示。
表3-15设备间供电电源允许变动的范围
| 项目 | A级 | B级 | C级 |
| 电压变动（%） | -5～+5 | -10～+7 | -15～+10 |
| 频率变动（%） | -0.2～+0.2 | -0.5～+0.5 | -1～+1 |
| 波形失真率（%） | <±5 | <±7 | <±10 |
（5）设备间的管理
设备间内的设备种类繁多，而且缆线布设复杂。为了管理好各种设备及线缆，设备间内的设备应分类分区安装，设备间内所有进出线装置或设备应采用不同色标，以区别各类用途的配线区，方便线路的维护和管理。
（6）安全分类
设备间的安全分为A、B、C三个类别，具体规定详见表3-16所示。
表3-16 设备间的安全要求
| 安全项目 | A类 | B类 | C类 |
| 场地选择 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
| 防火 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 |
| 内部装修 | 要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
| 供配电系统 | 要求 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 |
| 空调系统 | 要求 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 |
| 火灾报警及消防设施 | 要求 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 |
| 防水 | 要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
| 防静电 | 要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
| 防雷击 | 要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
| 防鼠害 | 要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
| 电磁波防护 | 有要求或增加要求 | 有要求或增加要求 | 无要求 |
A类：对设备间的安全有严格的要求，设备间有完善的安全措施。
B类：对设备间的安全有较严格的要求，设备间有较完善的安全措施。
C类：对设备间的安全有基本的要求，设备间有基本的安全措施。
根据设备间的要求，设备间安全可按某一类执行，也可按某些类综合执行。综合执行是指一个设备间的某些安全项目可按不同的安全类型执行。例如某设备间按照安全要求可选防电磁干扰A类，火灾报警及消防设施为B类。
（7）防火结构
为了保证设备使用安全，设备间应安装相应的消防系统，配备防火防盗门。为了在发生火灾或意外事故时方便设备间工作人员迅速向外疏散，对于规模较大的建筑物，在设备间或机房应设置直通室外的安全出口。
（8）设备间的散热要求
机柜、机架与缆线的走线槽道摆放位置，对于设备间的气流组织设计至关重要，图3-56表示出了各种设备建议的安装位置。
以交替模式排列设备行，即机柜/机架面对面排列以形成热通道和冷通道。冷通道是机架/机柜的前面区域，热通道位于机架/机柜的后部。形成从前到后的冷却路由。电子设备机柜在冷通道两侧相对排列，冷气从架空地板板块的排风口吹出，热通道两侧电子设备机柜则背靠背，热通道部位的地板无孔，依靠天花板上的回风口排出热气。
对于高散热、高精度设备集装架，可采用了高密度孔门。图3-57集装架中安装的是发热量极大的IBM卡片式服务器和2U高密度服务器。
（9）设备间的接地要求
设备间设备安装过程中必须考虑设备的接地。根据综合布线相关规范，接地要求如下：
综合布线系统应采用共用接地的接地系统，如单独设置接地体时，接地电阻不应大于4Ω。如布线系统的接地系统中存在两个不同的接地体时，其接地电位差不应大于1Vr.m.s。联合接地电阻要求不大于1Ω。
接地所使用的铜线电缆规格与接地的距离有直接关系，一般接地距离在30m以内，接地导线采用直径为4mm的带绝缘套的多股铜线缆。接地铜缆规格与接地距离的关系可以参见表3-17所示。
表3-17接地铜线电缆规格与接地距离的关系
| 接地距离/m | 接地导线直径/mm | 接地导线截面积/mm² |
| 小于30 | 4.0 | 12 |
| 30～48 | 4.5 | 16 |
| 48～76 | 5.6 | 25 |
| 76～106 | 6.2 | 30 |
| 106～122 | 6.7 | 35 |
| 122～150 | 8.0 | 50 |
| 150～300 | 9.8 | 75 |
（10）设备间的内部装饰
设备间装修材料使用符合TJ16—87《建筑设计防火规范》中规定的难燃材料或阻燃材料，应能防潮、吸音、不起尘、抗静电等。
地面
为了方便敷设缆线和电源线，设备间的地面最好采用抗静电活动地板，接地电阻在0.11MΩ～1000MΩ之间，具体要求应符合国家标准GB6650《计算机机房用地板技术条件》。
墙面
墙面应选择不易产生灰尘，也不易吸附灰尘的材料，常用涂阻燃漆或耐火胶合板。
顶棚
为了吸音及布置照明灯具，吊顶材料应满足防火要求。目前，我国大多数采用铝合金或轻钢作龙骨，安装吸音铝合金板、阻燃铝塑板、喷塑石英板等。
隔断
根据设备间放置的设备及工作需要，可用玻璃将设备间隔成若干个房间。隔断可以选用防火的铝合金或轻钢作龙骨，安装10mm厚玻璃。或从地板面至1.2m处安装难燃双塑板，1.2m以上安装10mm厚玻璃。
（11）设备间的缆线敷设
活动地板方式
该方式是缆线在活动地板下的空间敷设，由于地板下空间大，因此电缆容量和条数多，节省电缆费用，缆线敷设和拆除均简单方便，能适应线路增减变化，有较高的灵活性，便于维护管理。但造价较高，会减少房屋的净高，对地板表面材料也有一定要求，如耐冲击性、耐火性、抗静电、稳固性等。
地板或墙壁沟槽方式
该方式是缆线在建筑中预先建成的墙壁或地板内沟槽中敷设，沟槽的断面尺寸大小根据缆线终期容量来设计。这种方式造价较活动地板低，便于施工和维护，利于扩建，但沟槽设计和施工必须与建筑设计和施工同时进行，在配合协调上较为复杂。沟槽方式因是在建筑中预先制成，因此在使用中会受到限制，缆线路由不能自由选择和变动。
预埋管路方式
该方式是在建筑的墙壁或楼板内预埋管路，其管径和根数根据缆线需要来设计。穿放缆线比较容易，维护、检修和扩建均有利，造价低廉，技术要求不高，是最常用的方式。
机架走线架方式
这种方式是在设备或者机架上安装桥架或槽道的敷设方式，桥架和槽道的尺寸根据缆线需要设计，可以在建成后安装，便于施工和维护，也有利于扩建。机架上安装桥架或槽道时，应结合设备的结构和布置来考虑，在层高较低的建筑中不宜使用。
【工程经验】
配线子系统在进行设计时，可参考如下工程经验：
1. 位置合适
设备间的位置及大小应根据建筑物的结构、综合布线规模、管理方式以及应用系统设备的数量等方面进行综合考虑，择优选取。一般而言，设备间应尽量建在建筑平面及其综合布线干线综合体的中间位置。在高层建筑内，设备间也可以设置在1、2层。
2. 面积合理
设备间内应有足够的设备安装空间，其使用面积不应小于10m2，该面积不包括程控用户交换机、计算机网络设备等设施所需的面积在内。特别要预留维修空间，方便维修人员操作，机架或机柜前面的净空不应小于800mm，后面的净空不应小于600mm。
3. 数量合适
每栋建筑物内应至少设置1个设备间，如果电话交换机与网络设备分别安装在不同的场地或根据安全需要，也可设置2个或2个以上设备间，以满足不同业务的设备安装需要。
4. 外开门
设备间入口门采用外开双扇阴阳门。
5. 配电安全原则
设备间的供电必须符合相应的设计规范，例如设备专用电源插座，维修和照明电源插座，接地排等。
6. 环境安全原则
设备间室温度应为10～35。C，相对湿度应为20％～80％，并应有良好的通风。设备间应有良好的防尘措施，防止有害气体侵入，设备间梁下净高不应小于2.5m，有利于空气循环。
设备间空调应该具有断电自起功能，如果出现临时停电，来电后能够自动重动，不需要管理人员专门启动。设备间空调容量的选择既要考虑工作人员，更要考虑设备散热，还要具有备份功能，一般必须安装两台，一台使用，一台备用。
7. 标准接口原则
建筑物综合布线系统与外部配线网连接时，应遵循相应的接口标准要求。
【任务实施】
1. 需求分析
经贸综合实训楼设备间是综合布线的精髓，设备间的需求分析围绕整个楼宇的信息点数量、设备的数量、规模、网络构成等进行，每幢建筑物内应至少设置1个设备间，如果电话交换机与计算机网络设备分别安装在不同的场地或根据安全需要，也可设置2个或2个以上设备间，以满足不同业务的设备安装需要。
2. 设计图绘制
1) 创建文件绘图文件，如图3-58所示。
2) 绘制配线设备图形
3) 设计网络连接关系
4) 添加设备图形符号和说明
5) 设计说明
6) 设计标题栏
3. 现场勘查
校对设计图纸，标明现场与设计图之间的差别，提出处理方案。
4. 施工图绘制
根据现场的装修情况，在设计图的基础上做出调整，完成施工图。
5. 材料规格和数量统计表
综合布线设备间材料的概算是指根据施工图纸核算材料使用数量，然后根据定额计算出造价。对于材料的计算，我们首先确定施工使用布线材料类型，列出一个简单的统计表，统计表主要是针对数量进行统计，避免计算材料时漏项，从而方便材料的核算。如表3-18所示。
表3-18 材料规格和数量统计表
|
配线架 | 超五类双绞线(m) | PVC线槽(40mm) | 线槽 (40mm) | 光缆(m) | 理线架 （个） | 机柜 (个) |
| 001 | 166 | 20 | 20 | 20 | 1 | |
| 002 | 146 | 52 | 52 | 52 | 1 | |
| 003 | 116 | 20 | 20 | 20 | 1 | 1 |
| 004 | 134 | 20 | 20 | 20 | 1 | |
| 005 | 114 | 52 | 52 | 52 | 1 | 1 |
| 006 | 184 | 20 | 20 | 20 | 1 | |
| 007 | 120 | 20 | 20 | 20 | 1 | 1 |
| 008 | 182 | 52 | 52 | 52 | 1 | |
| .... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 合计 | 1546 | 368 | 80 | 368 | 15 | 3个 |
【任务拓展】
在设计设备间布局时，一定要将安装设备区域和管理人员办公区域分开考虑，这样不但便于管理人员的办公而且便于设备的维护，如图3-59所示。设备区域与办公区域使用玻璃隔断分开，如图3-60所示。
某地方税务局大楼因信息化需要，建立独立的数据中心，请根据图3-59，设计出完成此数据中心设备间的设计。
