传统通信机房DC化改造初探

包志凯

中国电信股份有限公司泰州分公司

0 引言

传统通信机房作为提供电信网络服务的基础设施，随着网络演进、PSTN老旧设备退网而出现了较大闲置空间，而IDC业务需求不断增长，网络重构也需要对机房进行DC化改造。机房DC化改造工程应充分认识其复杂性，注意沟通协调，强化项目管理。

改造工程首先要结合改造经济性指标对机房层高、承重、运输通道、供电等多个方面进行综合评估，选择适合的目标改造房屋。泰州电信通信枢纽楼比邻市政府，地理位置优越，交通便捷；具备双市电回路供电，供电安全稳定。大楼预计可DC化改造的机房为4-13楼共10层，每层面积1000m2。

下面就泰州电信通信枢纽楼第11楼层实施DC化改造的思路及方案作一介绍。

1 机房层高考虑

机房层净高要大于3.20m，推荐为3.40m以上，如层高小于3.20m，则消防管线、照明管线、线缆桥架等布置将比较困难，如层高小于3.00m将不具备改造价值。

2 机房承重加固方案选择

DC机房一般承重要求＞6KN/m2，高密度机房承重要求＞10KN/m2，而传统机房楼面承重普遍在3-6KN/m2。对于承重不符合DC机房要求的，可优先考虑通过机柜稀疏布局、减小单机柜的设备安装数量等方式，以牺牲机房空间来换取承重满足。对于机房承重有明确要求的IDC项目，或希望尽可能扩大服务器安装量的，就需要进行承重加固。

加固主要是对大楼建筑结构的柱、梁、板进行加固处理，一般大楼立柱由于工艺、作业面、经济性等方面的原因不做加固处理，基本是在立柱承重范围内，通过加固梁、板以达到机房承重加固目的，同时在加固时需要考虑加固对层净高的影响。

泰州电信通信枢纽楼原有的承重能力为4.5KN/m2，通过对大楼地基、立柱的承重分析，对大楼采用部分楼层加固方式：11、13层按照10KN/m2，12层的一半按照16KN/m2进行加固，其余楼层不进行加固，采用合理机柜排列、减小单机柜的设备总重量等方式满足承重要求。

（1）梁加固方案：常规加固方案有“加大梁截面”，该方案适用于非预应力梁加固。因凤凰路大楼主梁为预应力梁，本次加固时首次采用梁下预应力钢丝绳的方式进行加固，并辅助梁加大截面、梁包钢板等方式进行实施加固。“预应力钢丝绳”加固方案，常见于桥梁加固应用，应用于室内加固为省内首例，该方案经过省内相关加固专家进行专题论证通过，在设计院、施工方、锚具加工厂家等多方合作下，攻克了室内预应力钢丝绳加固锚具难题，顺利完成加固工程。

（2）板加固方案：有“碳纤维加固”和“粘钢加固”两种方案可选。碳纤维，材质轻，施工方便，是楼板加固的常见方案。芳纶纤维，也是一种加固材质，但常用于冲击力加固场景（如防弹衣），对于楼面静态受力加固场景不适用。考虑本次加固是作为IDC机房使用，机房内放置有UPS等设备，参考国内甘肃等地IDC机房报告的由于采用碳纤维加固方式导致UPS爆机事故案例，本次加固采用粘钢方式。具体方案采用增加板下钢梁、板粘钢板等方式进行加固。

各种加固方案对比如表1所示。

大楼11-13层进行承重结构加固后梁下净高由3.47米减少至3.40米，符合DC机房层净高要求。

3 机柜供电方案选择

机柜供电方案主要有高压直流供电、交流UPS供电、交流DPS供电，而交流UPS供电也存在塔式UPS、模块化UPS两大类，故在供电方案选择时按照“符合客户需求，可维护、可扩展、经济”等原则进行。

虽然高压直流供电方式由于其高效环保应为首选方案，但客户的接受度较低，明确提出交流供电要求，故本期11楼DC改造未考虑该供电方案。

交流UPS及交流DPS方案对比选择：模块化UPS系统具有并联冗余、在线扩容的特性,并能构成系统双总线方案，系统效率、可靠性、稳定性高。传统塔式UPS电源并机数量越多，可靠性反而降低。

表2对比了3种供电方案，经过对比采用交流UPS+集中式模块化建设方案。

表2 三种供电方案优缺点对比表

4 空调系统方案选择

空调系统技术方案是决定DC机房整体PUE的最关键因素，应根据空调系统现状、机房（负荷）规模、机架排列方式、单机架功率密度、管道资源、空调室内外设备安装条件等因素，合理选择空调系统和气流组织。机房空调系统主要有冷冻（却）水型空调、风冷空调、水冷空调等方式。空调系统的选择应根据所在区域的气候条件，结合热管等节能技术应用，充分利用自然冷源，合理选择节能型空调产品，实现高效节能运行。空调系统建设改造的最大瓶颈和难点是管道资源和室外设备安装空间的欠缺，可通过合理改造屋面空间、建设专用塔台、铺设室外管道等方式予以解决。各种空调方案对比如表3所示。

基于上述分析，空调建设方案最终确定为：采用风冷型列间空调分布式制冷方式，每个微模块内配置5台25kW（4+1备份）列间空调，根据“机房不进水”原则，空调选择变频单冷不加湿列间空调。

列间空调室外机组的放置为本次改造项目的难点，经过对大楼结构评估，最终选择将北侧窗户的玻璃全部拆除，将室内北侧靠窗户的位置隔出一条形空间用于室外机组放置，实施3面一体化防水处理。考虑UPS等供电设备在同机房设置，本次采用封闭热通道方式。

表3 空调方案对比

5 微模块布局

DC机房整层分隔为：空调外机区、微模块区、UPS区、储物预留区，其中微模块区与UPS区间不做物理隔断。机房梁下净高3.4m，承重10kN/m2，微模块6个，IT机架数量为216架，机架尺寸600cm×1200cm×2200cm。

空调外机区：放置本层列间空调室外机，外墙玻璃全部拆除形成气流通道。空调区3面做整体防水处理（顶面+墙面+地面），与微模块区隔墙做10cm防水台，空调管道孔做封闭处理，并在微模块区隔墙处增加水浸检测。

储物预留区：位于机房南侧，用于日常IDC机房储物使用，并用做IDC机房列间空调室外机扩容预留。与微模块区隔墙做10cm防水台，外墙玻璃贴防晒膜做保温处理。

微模块区：放置6个微模块，每个微模块配置2个列头柜+36架IT机架+5台25kW列间空调（4+1备份），考虑空调制冷能力，单机架功率按3KVA设置。采用封闭热通道方式，在达到一定PUE效果的基础上，兼顾机房UPS区降温需求。

UPS区：位于微模块区西侧，布放2套UPS系统，电池放置于12楼电池室。电池后备时间按20min配置。

具体机房平米布局如图1所示。

图1 机房平米布局图

6 消防气灭

传统通信机房DC化改造中气灭消防方案除了考虑本层DC机房的气灭消防需要外，还需要考虑整栋机楼的消防系统可能不符合消防新规的问题。

在机房面积小于500m2，空间体积小于1600m3时，气体灭火可考虑无管网方案；机房面积大于500m2时必须采用有管网气灭方案，另外需注意单个防火分区面积要小于800m2，空间体积小于3600m2。气灭气体可选七氟丙烷和IG541系统。

11层IDC机房消防气灭方案选择：采用有管网气灭方案，在12楼设置集中气灭钢瓶间，负责10-13层气体灭火，DC机房单个防火分区面积控制在500m2以内，采用七氟丙烷系统。IDC机房的消防监控纳入大楼消防总系统，IDC消防系统与微模块动环系统实现联动。

7 建设运输通道

泰州电信通信枢纽楼有东、西两侧楼梯，另东侧有一部货梯，能够运输的机柜最大尺寸为600×1100×2200。本次DC化改造采用的600×1200×2200机柜无法通过楼梯、货梯进行运输，只能采用吊车吊装的方式完成运输。机柜通过吊车吊装至11楼北侧窗户（开口4m×3m）运送进机房，高层吊装方案受天气影响较大，安全风险比较大，

高层吊装需注意防范风险点：1）高空坠物风险：机架重量大、运输高度高，且因11楼窗户开口较小，只能通过两根运输带水平绑扎吊装，滑脱坠物风险加大；2）机柜晃动风险：高空吊装时，机柜有一定幅度晃动，且受风力影响加大，精确送至11楼开窗口时，易造成大楼外立面受损或机柜受损；3）疲劳作业风险：因吊车等租赁费用较高，搬运单位会存在连续吊装工作情况。但长时间精准空中吊装作业对吊车手的压力非常大，因此连续吊装2小时候须休息2小时后方可继续作业，规避疲劳作业风险。

由于IDC机房建设时有大量的机柜进行运输，建议对楼梯、电梯的机柜的极限尺寸进行评估，推荐机柜尽量使用楼梯、货梯能够运输的尺寸。

8 经济性分析

统筹考量机房、电力、空调等关键资源条件及其匹配度，原则上应避免因一项资源富余而投入大量资金进行其他资源的改造。既要充分考虑改造方案技术可行性、安全可靠性、建设维护便捷性等技术因素，也要重视投资回收期、单位造价、PUE值等效益指标。

虽然机房加固增加了投资，但由于本期供电部分以及发电机组使用了原有的资源，11楼IDC机房单层改造单机架投资4.9万元，总体上看该项目经济性比较好，符合当前的业务发展要求。