电磁屏蔽机柜在IT工程实施中的应用探讨

张亚辉 段保平 陈森 陈建新

摘 要：电磁屏蔽机柜在IT工程的应用不断增多，但实际屏蔽性能和密闭机柜的散热等问题一直困扰着该类工程和机柜的应用。本文通过对电磁屏蔽的介绍以及对工程实施和后期运维中的突出问题进行分析，提出了一系列实施解决方案，希望有助于发现类似工程项目的问题并提前解决，保证涉密项目技能达到既定保密目标，又能保障设备系统稳定运行。

关键词：电磁屏蔽;密闭机柜;散热性能

1引言

隨着IT技术的不断发展，数据中心和资源池的可靠性和运维水平大大提高，越来越多的党政项目、涉密项目等自建系统逐步开始部署在公用IT基础设施或运营商资源池中，同时为了兼顾保密性能，电磁屏蔽机柜成为此类项目工程实施的首选。但在实际工程实施过程中，电磁屏蔽机柜由于其特殊性，常导致机柜在实践应用中的屏蔽性能无法达到设计要求，或运行中出现设备故障率高发的问题。本文通过对电磁屏蔽机柜在实际工程实施过程中的难点进行分析，提供有效的工程建设解决方案。

2电磁屏蔽介绍

根据国家标准GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》以及国家保密局发布的BMB19-2006《电磁泄漏发射屏蔽机柜技术要求和测试方法》的规定，涉密信息系统中使用的IT设备均应采取电磁泄漏发射防护措施。一般对于涉密级别高、设备集中的情况可采用电磁屏蔽室方式，而对于设备分散、部署灵活且成本控制要求高的情况可采用电磁屏蔽机柜的方式。

电磁屏蔽机柜因具备安装部署灵活、成本相对较低、同时也具备较高安全防护性能的特点，越来越多的被应用到涉密工程项目中。该类机柜可有效地抑制IT设备电磁信息泄露并防止外部强电磁干扰柜内设备的工作。它一般采用六面均为冷轧钢板焊接成的全密闭箱体，通过波导管进行进出线缆的布放，通过通风波导窗进行机柜冷热风交换。

根据不同的电磁屏蔽能效分级为ABC三级，其中 C级电磁屏蔽效能最高，磁场：14KHz≥70dB、150KHz≥95dB，故IT设备涉密项目中一般采用C级电磁屏蔽机柜。

电磁屏蔽机柜主要由以下构件组成：屏蔽壳体、屏蔽门、电源滤波器、通风波导窗、网线/光纤波导管。

3电磁屏蔽机柜应用现状和问题

目前电池屏蔽机柜的应用中主要面临着屏蔽效能不达标和机柜通风散热性能差等问题。

（1）屏蔽性能

因受到工程复杂程度、施工工艺要求、现场部署条件、工程采购等多重因素影响，工程实施后的电磁屏蔽机柜效果往往达不到设计要求，屏蔽效能经常仅能达到50 dB甚至更低，机柜非但没有达到应有的屏蔽效果，有些部件甚至成为信号泄露发射的发射源。

电磁屏蔽机柜施工中经常出现如下问题：

因列头柜熔断规格制约、机柜双路冗余供电影响、滤波器配置数量等原因，进入机柜的电力电缆容易造成信号泄漏;

因使用非屏蔽网线、含金属材质加强芯的光缆或因施工工艺不达标等原因，进入机柜的通信线缆容易造成信号泄漏;

因施工过程中对波导窗、机柜门、供电系统、散热系统等进行改造等原因，对原有机柜架构的破坏容易造成信号泄漏。

（2）机柜通风散热

受到甲方工程项目预算、乙方应标产品成本以及机房空调送风方式和气流组织等环境因素影响，电磁屏蔽机柜散热系统的配置及实际散热效果往往差别较大，实际部署后容易造成设备宕机甚至损坏的情况，更是经常出现因担心设备性能下降或故障，业务使用部门迫不得己打开屏蔽机柜柜门散热的情况，这就完全失去了电磁屏蔽的预期目的。

电磁屏蔽机柜应用后的散热问题主要有：

机柜进风波导窗和出风波导窗设置面积过小，或设置位置与柜内设备位置不协调，造成通风不畅;

机柜配置的排风扇排风量无法达到密闭机柜的排风量要求，造成机柜内外换风过慢;

机柜内部气流组织不合理或未按要求进行挡风板设置，造成机柜内冷热风循环效率低。

4工程实施解决方案

前文分析的电磁屏蔽机柜应用现状和问题，在工程实施时需从以下几个方面进行针对性解决。

（1）机柜选择及设备供电

应根据机房实际需求选择合适的机柜配置，进出线位置需符合机房走线规范，避免临时改造走线线路或破坏原机柜结构。建议选配机柜外部自带配电模块且电源滤波器在机柜外部的机柜。滤波器供电由机柜外的电源模块提供，电力电缆在机柜外部连接滤波器后再入线，防止未经滤波的电源线直接穿过机柜。

机柜内设备需双路供电，如果供电条件允许，除设备引电之外也可从列头柜为电源滤波器提供单独供电。列头柜一侧连接电源滤波器的接线端子需使用熔断器和不带漏电保护的空气开关，以防止由漏电流引起的漏电开关脱扣，如必须需漏电保护开关可在屏蔽机柜内的设置配电模块来实现。

（2）线缆选择和布放

①通信线缆

进出机柜的网线必须选择屏蔽双绞线，施工时应严格遵守施工工艺要求，每条网线进出机柜的部分使用金属屏蔽网做屏蔽处理。光缆建议选择无金属光缆，其加强芯也必须用非金属材料制成。

②电力电缆

包括电源线、地线在内的所有进出机柜的电力电缆必须经过电源滤波器。机柜金属腔体外部的有源器件需由机柜外的电源模块供电，机柜内部设备由内部电源模块供电。因供电条件限制而不得不穿过机柜的屏蔽柜体供电时，每条电源线均需配置电源滤波器。

（3）通风散热

电磁屏蔽机柜的散热问题是困扰柜内业务系统运行稳定性的最大障碍，目前业界普遍使用的仍是通过通风波导窗+排风机的模式进行机柜散热。机柜散热效果受到柜内设备功耗、冷热风循环结构、排风量等因素影响。其中排风量又和柜内空气压力、空气湿度等参数有关。

①通风量推算

根据数据中心机房规范，冷通道或机柜进风区域的温度范围为18℃～27℃，相对湿度不大于60%。根据经验屏蔽机柜内设备总功耗建议不超过2000W左右，柜内环境温度建议不超过30摄氏度。本文参考业内常用的排风量计算公式：

其中为理论排风量;为机柜设备总功率，取2000w;P为实际空气压力，取标准大气压101.3kPa;T为实际空气热力学温度，取22℃，即295k;P0为T温度下饱和水蒸气压力，查询22℃下时压力为2.6398 kPa;为空气相对湿度，取50%;为温度上升值，取22～30℃上升值为8。

根据以上公式计算，该条件下理论排风量为12.3立方米/分钟，即434.4立方英尺/分钟。考虑机柜内空气阻力和散热性能损耗，根据空气热力学及流体力学公式推算出屏蔽机柜的理论排风量应再乘以1.5的损耗系数。机柜实际排风量建议至少18.45立方米/分钟，即650立方英尺/分钟。即便将柜内温度提升的极限设置为33℃，排风量要求为至少11.35立方米/分钟，即400立方英尺/分钟。可参考该送风量推算结果进行机柜风扇配置。

②机柜内部

如为空调下送风上出风模式，机柜内部需在前侧2个立柱的两侧设置隔风挡板，并在未安装设备的空间全部配置盲板，在机柜前部的设备至机柜门之间形成封闭的冷风区域。下部进风口应尽量靠近机柜前部，并在进风口上设置弧形导流板，将进入机柜的冷风全部引入机柜前部冷风区域，顶部出风口应稍微靠近机柜中后部，相对远离冷风区域并便于热风回流。由于排风量需求较大，进风口也可加装风扇用于加大冷风送风量。

③机柜外部

机柜外部可考虑采用如下方式增加送排风和散热效果：如采用下送风架空地板，可采用冷风导流的方式，加大空调对电磁屏蔽机柜的送风量;在机柜外的顶部或底部可加装大功率风机，相对于机柜内的风扇配置功率受限，机柜外的风机可大大增加送风效果。

5结束语

通过电磁屏蔽机柜在IT工程实施中的应用解决方案可将在系统运维阶段发现的问题提前至采购、设计、施工、运维等环节进行解决，可以充分保障工程项目的保密目标和稳定运行。