數據通信機房的熱環境研究

李 永

身份證號碼：130923198406027019

數據通信機房的熱環境研究

李 永

身份證號碼：130923198406027019

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

數據中心；熱環境；局部過熱指數

通信業迅猛發展，傳統機房內匯集了大量通信設備，設備數量越來越多，數據業務快速增加，機房耗能巨大。傳統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，最終導致機房出現耗能不平衡，形成局部熱島現象，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，傳統機房更容易形成局部熱島現象。

1 通信機房熱島問題與節能設計現狀分析

現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中，其要求在系統發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熱量大部位為主，很可能使熱量較小位置出現過冷問題，機組在運行時會發生能源浪費問題。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展，數據中心的數量和規模都在不斷增長。服務器等通信設備的高集成化也促使數據中心往高密度方向發展。高密度的數據中心勢必會帶來高能耗，其中空調系統能耗約占總能耗的40%，空調系統所占能耗比較高的主要原因是為了避免設備工作區出現局部熱點的現象的發生，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能耗，需對機房的熱環境，尤其是對局部熱點現象進行合理評價。

數據中心內出現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，服務器數量和功率不斷增加，單位面積的發熱量增加，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境，不合理的空調系統設計會影響機房的氣流組織，產生熱氣流再循環現象，導致局部熱點。為了分析評價局部熱點現象，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

靜壓箱是送風系統減少動壓，增加靜壓﹑穩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)可以把部分動壓變為靜壓使風吹的更遠；(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)顛覆了傳統的送風觀念，做到先冷設備后冷環境。

3.2 二次靜壓實現方式

傳統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閥，按照機柜實際需求調節風量，針對不同散熱量的機柜實現變風量送風，避免局部熱點的出現。

3.3 變風量空調構成與控制方式的實現

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綜合性能發揮的關鍵。而從其控制形式上看，其主要體現在總風量﹑變靜壓以及定靜壓等方面。從總風量控制上看，空調系統運行過程中能夠對系統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系統進行風量的整體控制，整個室內溫度環境都保持最為適宜。而在變靜壓方式上，其側重于對系統末端閥門開度進行有效控制，現行大多VAV系統運行時，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，調節系統能夠自動完成風量的調節。另外，在定靜壓法控制方式上，其原理主要表現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，調節系統可完成送風量的控制工作。

傳統機房結構形式復雜多樣，可根據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：在某傳統機房內的標準柜區域采用二次靜壓方式，而在非標準柜區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機房的熱島問題。

[1]黃赟.上海移動某數據機房空調精確送風系統[J].上海節能，2009，(02)：26-28.

[2]馮紅梅，劉蓉，沈念俊.通信機房空調常用節能技術及分析[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能改造的應用[J].通信技術，2012，04：105～107.