數(shù)據(jù)通信機房的熱環(huán)境研究

李 永

身份證號碼：130923198406027019

數(shù)據(jù)通信機房的熱環(huán)境研究

李 永

身份證號碼：130923198406027019

數(shù)據(jù)中心熱環(huán)境是保障服務器等通信設備穩(wěn)定運行和延長使用壽命的基礎。其中，合理評價局部過熱現(xiàn)象對降低空調系統(tǒng)能耗比有重要意義。本文在回顧現(xiàn)有的評價數(shù)據(jù)中心熱環(huán)境評價的指標基礎上提出局部過熱指數(shù)，并通過建立一個典型數(shù)據(jù)中心模型進行數(shù)值模擬，與現(xiàn)有指標進行分析對比，得出局部過熱指數(shù)對體現(xiàn)機房熱環(huán)境及機架的局部熱點方面更有優(yōu)勢，更好對數(shù)據(jù)中心的節(jié)能改造提出優(yōu)化建議。

數(shù)據(jù)中心；熱環(huán)境；局部過熱指數(shù)

通信業(yè)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)機房內匯集了大量通信設備，設備數(shù)量越來越多，數(shù)據(jù)業(yè)務快速增加，機房耗能巨大。傳統(tǒng)機房由于建設初期的設計局限性﹑后期高能耗設備的不斷增加等客觀原因，最終導致機房出現(xiàn)耗能不平衡，形成局部熱島現(xiàn)象，溫度分布嚴重不均勻，部分機柜過熱，部分機柜過冷，在形成機房局部熱島的同時又造成制冷量的浪費。同時由于不同類型傳統(tǒng)機房結構﹑設備分布﹑空調擺放位置等因素的影響，相對于新建機房而言，傳統(tǒng)機房更容易形成局部熱島現(xiàn)象。

1 通信機房熱島問題與節(jié)能設計現(xiàn)狀分析

現(xiàn)行大多通信機房中都注重做好空調設計工作，如將下送風機柜帶引入如IDC等機房中，有利于通信機房環(huán)境的改善，其中存在的熱島問題可得到解決。同時，這種空調機組設計方式也可使機房內設備的溫度保持均衡，避免設備溫度過高而影響其自身性能。然而從當前大多通信機房建設現(xiàn)狀看，在空調設計過程中仍以上送風方式為主，其主要對風量按列進行布置如中央柜式空調﹑精密空調等。這種送風方式下，便可能因機房內存在不均勻發(fā)熱情況，而造成局部過熱或過冷，假若對此將回風溫度控制形式引入系統(tǒng)中，其要求在系統(tǒng)發(fā)熱量較小位置進行機組安裝，這樣在機組感測溫度后不再供冷送風，將會使熱島問題更為明顯。假若在設計過程中選取的位置以發(fā)熱量大部位為主，很可能使熱量較小位置出現(xiàn)過冷問題，機組在運行時會發(fā)生能源浪費問題。因此，無論從熱島問題看還是機組運行耗能問題，現(xiàn)行空調設計方式都極不合理，要求做好改造設計工作。

2 機房過熱的原因

隨著云計算技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模都在不斷增長。服務器等通信設備的高集成化也促使數(shù)據(jù)中心往高密度方向發(fā)展。高密度的數(shù)據(jù)中心勢必會帶來高能耗，其中空調系統(tǒng)能耗約占總能耗的40%，空調系統(tǒng)所占能耗比較高的主要原因是為了避免設備工作區(qū)出現(xiàn)局部熱點的現(xiàn)象的發(fā)生，這會導致設備工作效率下降，使用壽命縮短。為了有效降低空調系統(tǒng)能耗，需對機房的熱環(huán)境，尤其是對局部熱點現(xiàn)象進行合理評價。

數(shù)據(jù)中心內出現(xiàn)局部熱點問題的原因有很多，主要可以分為以下兩方面：一是由于機房空間限制，服務器數(shù)量和功率不斷增加，單位面積的發(fā)熱量增加，導致機架內的溫度遠遠超過原本服務器等設備可以承受的范圍;而是送風溫度和速度﹑送回風的布局等均會影響機房的熱環(huán)境，不合理的空調系統(tǒng)設計會影響機房的氣流組織，產生熱氣流再循環(huán)現(xiàn)象，導致局部熱點。為了分析評價局部熱點現(xiàn)象，通常以機架的進風溫度和排風溫度的差異為參考值，如何客觀描述此差異成為分析機房局部過熱現(xiàn)象的關鍵。

3 通風管道過熱解決方案

3.1 二次靜壓特點

靜壓箱是送風系統(tǒng)減少動壓，增加靜壓﹑穩(wěn)定氣流和減少氣流振動的一種必要的配件，它可以使送風效果更佳理想。二次靜壓的特點：(1)可以把部分動壓變?yōu)殪o壓使風吹的更遠；(2)可以降低噪聲，同時使風量均勻分配；(3)進一步減少動壓損失，防止氣流在機柜頂部混合；(4)實現(xiàn)定點定量的輸送冷氣，改善了機房內氣流組織的分布；(5)顛覆了傳統(tǒng)的送風觀念，做到先冷設備后冷環(huán)境。

3.2 二次靜壓實現(xiàn)方式

傳統(tǒng)機房空調的送風方式有風管上送風﹑風帽上送風以及地板下送風三大類的上送下回﹑上送側回以及下送上回式。在實際的改造項目中，針對傳統(tǒng)的風管送風方式，風管離機柜進風口距離過高，風壓不足，冷空氣無法完全直接給機柜供冷，在保證送風管道正常送風的情況下重新添加支風管，安裝二次靜壓箱，將空調原有由送風管道送出的風量引入二次靜壓箱，再送至每個機柜內部，冷卻機柜，隔離冷熱通道，提高冷氣的利用率，以到達更好的制冷效果。機柜前部安裝送風倉及風量調節(jié)閥，按照機柜實際需求調節(jié)風量，針對不同散熱量的機柜實現(xiàn)變風量送風，避免局部熱點的出現(xiàn)。

3.3 變風量空調構成與控制方式的實現(xiàn)

從變風量空調構成上看，其主要以房間溫控器﹑室內風口﹑空調箱﹑送風﹑新風以及空氣處理等構件為主，以其中空調箱為關鍵，是整個變風量空調系統(tǒng)綜合性能發(fā)揮的關鍵。而從其控制形式上看，其主要體現(xiàn)在總風量﹑變靜壓以及定靜壓等方面。從總風量控制上看，空調系統(tǒng)運行過程中能夠對系統(tǒng)運行總風量進行抓取，且在此基礎上完成最佳需求風量的尋找，并對需求總風量進行判斷，最終由變頻器的調節(jié)系統(tǒng)進行風量的整體控制，整個室內溫度環(huán)境都保持最為適宜。而在變靜壓方式上，其側重于對系統(tǒng)末端閥門開度進行有效控制，現(xiàn)行大多VAV系統(tǒng)運行時，多以90%左右閥門開度作為標準，確保閥位相應信號被接收后，調節(jié)系統(tǒng)能夠自動完成風量的調節(jié)。另外，在定靜壓法控制方式上，其原理主要表現(xiàn)在將靜壓傳感器設置于送風管位置，在靜壓值恒定的條件下，調節(jié)系統(tǒng)可完成送風量的控制工作。

傳統(tǒng)機房結構形式復雜多樣，可根據(jù)機房的實際情況采用具體的氣流組織改造方案，也可以采用幾種方式相結合的氣流組織方案解決局部熱島的問題。如：在某傳統(tǒng)機房內的標準柜區(qū)域采用二次靜壓方式，而在非標準柜區(qū)域采用冷池密閉相結合的方式，最終達到在機房安全運行的前提下有效解決傳統(tǒng)機房的熱島問題。

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[2]馮紅梅，劉蓉，沈念俊.通信機房空調常用節(jié)能技術及分析[J].安徽建筑，2012，(01)：217-218.

[3]張賀新，簡瑋愷，許新毅.精確送風在通信機房節(jié)能改造的應用[J].通信技術，2012，04：105～107.