机房电磁屏蔽方案

一、机房电磁的产生与危害

计算机在使用过程中,会在元器件表面积聚大量的静电电荷。最典型的就是显示器在使用过后用手去触摸显示屏幕就会发生剧烈的静电放电现象,这就是显示器屏幕上的电荷与我们人体上所带异号电荷发生中和时所产生的静电放电现象,至于静电放电的定义,这里就不再叙述,有兴趣的读者可以自行查阅资料。由于静电放电过程是电位、电流随机瞬间变化的电磁辐射,所以,不管是放电能量较小的电晕放电,还是放电能量较大的火花式放电,都可以产生电磁辐射。计算机本身包含有大量的高电磁灵敏度的电路以及元器件,所以,在使用过程中如果遇到静电放电现象(ESP),出现的后果是不可预测的。静电放电现象对计算机的危害可分为硬性损伤和软性损伤,硬性损伤就是指由于ESP过于强烈而导致的如显卡、CPU、内存等电磁灵敏度很高的元器件被击穿,从而无法正常工作甚至彻底 废。静电放电所造成的硬性损伤的破坏程度,主要取决于静电放电的能量及元器件的静电敏感度,也和危害源与敏感器件之间的能量耦合方式,相互位置有关。软性损伤则是指由于静电放电时产生的电磁干扰(其电磁脉冲频谱可达Mhz~Ghz)造成的存储器内部存储错误、比特数位移位,从而产生如死机、非法操作、文件丢失、硬盘坏道产生等隐性错误,相对于硬性损伤,它更难被发现。

二、怎样做好电磁屏蔽?

三、穿过屏蔽体的导体的处理

造成屏蔽体失效的另一个主要原因是穿过屏蔽体的导体。在实际中,很多结构上很严密的屏蔽机箱(机柜)就是由于有导体直接穿过屏蔽箱而导致电磁兼容试验失败,这是缺乏电磁兼容经验的设计师感到困惑的典型问题之一。
判断这种问题的方法是将设备上在试验中没有必要连接的电缆拔下,如果电磁兼容问题消失,说明电缆是导致问题的因素。解决这个问题有两个方法:
●对于传输频率较低的信号的电缆,在电缆的端口处使用低通滤波器,滤除电缆上不必要的高频频率成分,减小电缆产生的电磁辐射(因为高频电流最容易辐射)。这同样也能防止电缆上感应到的环境噪声传进设备内的电路。
●对于传输频率较高的信号的电缆,低通滤波器可能会导致信号失真,这时只能采用屏蔽的方法。但要注意屏蔽电缆的屏蔽层要360°搭接,这往往是很难的。
在电缆端口安装低通滤波器有两个方法
●安装在线路板上,这种方法的优点是经济,缺点是高频滤波效果欠佳。显然,这个缺点对于这种用途的滤波器是十分致命的,因为,我们使用滤波器的目的就是滤除容易导致辐射的高频信号,或者空间的高频电磁波在电缆上感应的电流。
●安装在面板上,这种滤波器直接安装在屏蔽机箱的金属面板上,如馈通滤波器、滤波阵列板、滤波连接器等。由于直接安装在金属面板上,滤波器的输入、输出之间完全隔离,接地良好,导线上的干扰在机箱端口上被滤除,因此滤波效果十分理想。缺点是安装需要一定的结构配合,这必须在设计初期进行考虑。
由于现代电子设备的工作频率越来越高,对付的电磁干扰频率也越来越高,因此在面板上安装干扰滤波器成为一种趋势。一种使用十分方便、性能十分优越的器件就是滤波连接器。滤波连接器的外形与普通连接器的外形完全相同,可以直接替换。它的每根插针或孔上有一个低通滤波器。低通滤波器可以是简单的单电容电路,也可以是较复杂的电路。
解决电缆上干扰的一个十分简单的方法是在电缆上套一个铁氧体磁环,这个方法虽然往往有效,但是有一些条件。许多人对铁氧体寄予了过高期望,只要一遇到电缆辐射的问题,就在电缆上套铁氧体,往往会失望。铁氧体磁环的效果预测公式为:
共模辐射改善=20lg(加磁环后的共模环路阻抗/加磁环前的共模环路阻抗)
例如,如果没加铁氧体时的共模环路阻抗为100Ω,加了铁氧体以后为1000Ω,则共模辐射改善为20dB。
说明:有时套上铁氧体后,电磁辐射并没有明显的改善,这并不一定是铁氧体没有起作用,而可能是除了这根电缆以外,还有其他辐射源。
在电缆上使用铁氧体磁环时,要注意下列一些问题:
●磁环的内径尽量小
●磁环的壁尽量厚
●磁环尽量长
●磁环尽量安装在电缆的端头处

四、对智能化大楼机房屏蔽具体措施

1、为机房设置一个良好的接地
因为电磁微波以及静电等干扰源其实还是能量的一种方式,它不可能莫名其妙地消失,只有通过适当的途径释放。所以我们设计为该大楼做一个计算机机房单独接地,且接地电阻越小则释放渠道越畅通,通过时间越短,效果越好。
而计算机上的静电如何消散?静电消散的最后结果是实现正负电荷的中和,实现静电消散的途径主要有两条:一是通过空气,使物体上的电荷与大气中的异号电荷中和,另一条就是通过带电体自身与大地相连的物体的传导作用使电荷向大地泄漏,与大地中的异号电荷发生中和,又称静电接地。根据我国有关标准(JXB110-91,GJB2527-95)和文献对静电接地做了严格的定义:所谓的静电接地是指物体通过导电,防静电材料或其他制品与大地在电气上可靠连接,确保静电导体与大地的电位相近。
2、机房地面采用防静电处理
先对机房地面清洗除尘,因为灰尘是带电粒子的良好载体,经过微小灰尘的扬尘,将静电产生移动并转移;再对地面涂刷防尘油漆处理,从而地面将不再有产生灰尘的可能;第三在防尘油漆的上面再涂刷防静电金属油漆。从而使机房地面表层形成一层清洁、干净的金属薄膜。
3、机房地板采用导电性能良好的金属静电地板
在本方案设计中,机房防静电活动地板设计的安装高度为300mm。活动地板下面用作机房内的电缆铺设。
机房的防静电地板采用沈飞优质钢材无边抗静电地板主材,该地板由钢板制作,配合精度高,表面采用进口抗静电复合材料,抗静电效果良好,此外还具有防火、防潮作用;由于采用无边设计,地板美观、整洁、耐用,其抗静电、耐磨、承载能力等各项指标均达到国内先进水平。
本机房设计室内高度3.2米,需要在防静电地板下部水泥地面上设,防静电地板安装完成后高度为300mm,使防静电地板到天花顶的高度空间为约2.4米。
这样使得在机房地面的金属薄膜上面再架起一层完全是金属的防静电地板。
4、墙面的防静电与屏蔽
机房墙面采用优质铝塑板贴面,并采用其配套的轻钢龙骨,墙面面板用浅色调、20%的光泽光面板,可用温和清洗剂擦洗。配合顶、地的屏蔽工程,组合成一个良好的屏蔽空间,防止计算机泄密、减少各种电磁场强的电磁波对计算机正常工作的影响,同时也保护工作人员免受电磁波的侵害。
5、门窗屏蔽处理
屏蔽机房设计采用金属质地的门,在对外导风的窗户采用金属 格做为屏蔽层,用金属 格罩住窗户。
6、天花板墙面的屏蔽处理
根据机房实际情况设计了微孔防尘屏蔽天花板,并采用配套的轻钢龙骨。设计具有质轻、防火、防潮、吸音、防尘等性能,不但可以很好屏蔽电磁的干扰,而且可以配合防眩光灯盘不会产生眩光。
7、布设机房等电位汇流排与地
在机房的四周(静电地板下面)用3X35的紫铜带绕机房四周一圈,并且与接地线紧固连接。
8、线路屏蔽
在保护的空间内,当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少两端并在防雷区交界处做等电位连接,当系统要求只在一端做等电位连接时,应采用双层屏蔽。引入到远动机房的非屏蔽线缆应敷设在金属管道内,实现导电贯通,并连接到共用接地体上。所选用的金属管道最好采用铁管。
9、等电位连接与地
等电位连接是将正常不带电(或不带信息)的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、建筑物的金属构架、管线的桥架与接地系统作电气连接,防止在这些物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第6.3.3条款规定的”每幢建筑物本身应采用共用接地系统的原则构成图所示”,也应对电力线路或线缆、通信线路或线缆通过电涌保护器实现与共用接地系统的等电位连接。根据GB9361-88〈计算机场地安全要求〉、GB2887-89〈计算机藏地技术条件〉和GB50174-93〈电子计算机机房设计规范〉等相关要求,机房内设备(含电源避雷器、信号避雷器)宜采用单点接地方式实现等电位连接。静电地板的每四块地板共用的一个金属支架与机房内的等电位连接排相连接,以防止跨步电压与静电。
在静电地板的金属固定脚用6平方的专用接地分线将其与等电位汇流排相连接,形成很好的地 。
10、屏蔽材料与措施与接地线紧固连接
所以以上措施都与机房专用接地紧固连接,从而使机房形成一个”金属”房子样的清洁安全空间。能完全解决电磁的干扰,达到系统正常工作以及给机房工作人员一个无电磁干扰的绿色安全空间。
常识:
我国对计算机机房内电磁干扰的要求规定如下:
机房内无线电干扰场强在频率范围为:0.15~1000MHz时不大于120dB。
机房内磁场干扰场强不大于800A/m(相当于是10Oe)。
说明:根据现场情况,只在部分重要机房做屏蔽处理,详隔断材料通常采用实墙隔断、彩钢板及玻璃等隔断材料。实墙隔断采用砖墙或轻钢龙骨石膏板,经济实用;复合岩棉彩钢板防火隔音等性能非常优越,但造价略高;玻璃隔断可分为铝合金隔断、轻钢龙骨亚光不锈钢隔断两种,从93年以来,铝合金隔断已被轻钢龙骨不锈钢隔断所取代,但因其成本低,有时也被采用。轻钢龙骨大型亚光不锈钢隔断具有自重轻、结构牢固、采光性能好、简洁明快,干净整洁等较好的性能和视觉效果。
机房隔断:
划机房内采用以下隔段:5+5+5钢化防火玻璃隔段、轻质砖墙隔段。
采用钢化玻璃隔断,不锈钢12厘墙体配12厘钢化玻璃,并加单开(或双开)玻璃门(12厘米玻璃),以分隔机房内的各个功能区,提高采光性能,使机房布局简洁明快、科学合理。
建议主机房大门使用双门结构,分别使用钢制甲级防盗门和钢制防火门各一套,主机房内系统设备区采用玻璃推拉门。
机房墙面:
机房中吊顶、地板、玻璃隔墙材质都比较好,价格也高。墙面不管是采用壁纸还是高档乳胶漆,价格虽很低廉,但外观无法与吊顶和活动地板相互衬托。近年来,在高档、先进的机房中主要采用了以下几种材料做墙面:金属复合壁板、铝塑板等。
上述两种材料施工后,所见到的墙体表面相似,均为金属漆面。只是基层结构不同而已。下面分别叙述两种墙面的优缺点。
金属复合壁板是由彩色钢板(0.7毫米)做好50毫米厚的箱型凹凸的板材。其内部垂直粘贴50毫米的优质岩棉。板材在生产线上加工,工艺先进,尺寸精确。安装时,在顶上和地面先安装马槽,然后依次把壁板推入后固定。其表面为钢板漆面,安装后接口缝隙小于1毫米,美观、整齐,缝隙均匀。该壁板又常常用在洁净室,隔音、保温、密封效果好。该墙体有配套的金属壁板门,精致、美观。
铝塑板墙面也是由骨架和面层组成。骨架有两种:一种采用轻钢龙骨石膏板;另一种采用15毫米中密度板,宽150毫米,间距150毫米。中密度板调平后粘贴三层板。在刷涂防火涂料后,作为骨架基层。基层形成后,两面刷胶,晾干后,将铝塑板粘贴牢。铝塑板粘贴时,留缝隙3毫米,注玻璃胶。铝塑板墙面表面为铝板漆面。该种隔墙优点是价格适中,安装方便,表面也很清秀。缺点是缝隙注胶时难度较大。
墙面处理经济的方法是直接对墙面进行基础处理后(轻钢龙骨石膏板墙),喷涂以高级乳胶漆进行装。这种方法既可基本满足电脑机房基础建设技术上的要求,也可节约大量的投资,不失为一种务实的处理办法。但必须指出的是各项技术指标和外观效果均大大逊于前三种方法,耐久性也较差。
根据机房的不同功能及重要程度,为不同的机房选用不同的装修方式。
机房装修施工注意事项:
计算机机房内部装修,材料应符合规定的难燃材料和非燃材料,应能防潮、吸音、不起尘、抗静电等。
机房室内装饰应选用气密性好、不起尘、易清洁,并在温、湿度变化作用下变形小的材料,并符合下列要求:
墙壁表面应平整,减少积灰面,并应避免眩光。
四壁应涂不起尘的材料。

在机房顶面处理中,要增设屏蔽措施,即采用铝制金属天花进行封顶;对机房的进出洞或孔,要预留并做衔接处理;对机房墙、顶、地间接缝处做衔接处理。

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