機房機柜精確送風系統在IDC機房中的應用

李　洋（大慶油田有限責任公司信息技術公司）

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機房機柜精確送風系統在IDC機房中的應用

李洋（大慶油田有限責任公司信息技術公司）

IDC（Internet Data Center）機房普遍存在“節能減排”和“設備安全”兩個關鍵問題，以“節能不能犧牲安全性”為宗旨，在IDC機房中同時選擇了“節能減排”和“安全性”的這兩項技術。通過對機房精確送風系統的研究和效果評估，總結IDC機房減排的效果和問題，達到節能減排和提高機房設備安全運行效率的最終目的。

IDC機房精確送風節能減排

IDC機房近幾年發展規模巨大，發展迅速，消耗的空調制冷量增大，耗電也隨之增多。IDC機房能源成本和能耗需求增多，引起業界的高度關注。因此，在保障系統設備安全的大前提下，如何提高用電利用率、提高數據中心機房的管理水平、解決機房溫度過高的問題，是一個急需重點研究的領域。大部分數據中心的機房用電達到成本總額的65%以上，所以，在這個范圍內進行節能減排是十分迫切的。

1　上送風機房機柜精確送風系統

IDC機房空調的用電成本占整個機房耗電總成本的一半以上，并且這種機房大部分采用了下送風空調制冷系統，電力能耗非常高，制冷效率比較低。而上送風機房機柜精確送風系統通過對IDC機柜使用精確送風的制冷方式，將空調的輸出冷風送到每一個機柜，有效控制了氣流流動方向，使空調制冷的效率大幅度提高，實現了節能目標。

1.1上送風機房機柜精確送風系統的特點

精確送風的技術將空調輸出的冷氣輸送到機柜內的最熱位置，溫度很低的冷風直接作用于機柜設備，在熱傳導效應的作用下帶走設備產生的熱量，大大提高了熱交換的效率［1］。此時的機房溫度與普通上送風相比，溫度較高，但機房的環境溫度不會影響到通信設備的冷卻；所以，先冷卻設備后再降低室溫，是精確送風技術的一大特點。

1.2實際效果測試

原上送風空調系統中，針對機房部分設備溫控達不到要求、電能消耗大的特點，具體分析了IDC機房存在這些缺陷的原因，有針對性地采取了必要措施，使用機柜精確送風技術，將原IDC上送風機柜空調進行了改造。

1.2.1機房部分設備發熱、耗電量高

機房耗能過高原因分析：由表1可知，傳統機房空調下送風的散熱方式，針對機房所有面積范圍進行溫度控制，供氣源不足，使用的是落后的開放式散熱方式；而不是針對某一溫度高、散熱需求大的設備進行封閉散熱，因此，散熱性差，能耗高。

表1　機房耗能過高基本起因

1.2.2采取的改造措施

基于上述原因，對不合格項采取針對性措施（表2）。

1）對現有機柜拉門進行改造：將1～3樓核心機房共計173個機柜前門改造成為門式送風器，并在機柜上方增加了密閉式儲風結構的送風槽道；將導熱棉粘貼到送風器內側，這樣將熱交換的損耗降低到了最低程度。送風裝置通過冷風的進風槽道與每個機柜連接，這樣設備的進風口就會直接接收到輸送過來的冷風。

2）對現有的機柜送風槽道進行技術改造：改造之前的1級送風槽道，增加2級與3級送風槽道。1級主要是針對上送風機房的主送風槽道，風口之間經常間隔3～4 m。2級槽道的一端與1級送風槽道相連接，另一端則與3級送風槽道的一段中間風管相連接。對于3級送風槽道，屬于支路槽道，位置在每個機柜的頂部，用來和2級槽道連接在一起。

表2　不合格項改造措施

2　詳細估測節能結果

2.1測試

1）在空調的I/O控制口，連接電表，監測空調用電狀況。

2）利用紅外熱成像儀，測試溫度是否達到改造后的標準：通常環境下，改造前，機柜前門溫度為26～28℃，經過精確送風的改造后，機柜前門溫度降為14～16℃。

3）對出風口的溫度分布參數進行測試：出風的溫度存在較大差別，致使兩種制冷效果并不一樣。未進行改造機柜的時候，機柜的出風溫度平均為35℃左右，有些熱點溫度達到46℃以上，有11～21℃的上升空間。因為外部的冷空氣是由設備機箱風扇吸入或自然流入的，這種冷風的流量小，送風量不可控，容易造成一部分的熱空氣重復被吸入設備的現象；因此，在機柜內部便形成了“熱島”現象。只能再次通過增加空調數量，在耗費大量電能的基礎上降低室內空氣溫度，抑制產生局部“熱島”現象［2］。

經過改造之后，機柜的送風精確度大大提高。通過精準分析熱成像圖，可以發現相鄰機柜平均出風溫度保持在29℃以下，熱點溫度維持在39℃上下，有10～12℃的上升。相鄰機柜的溫度上升幅度比較平均，因為相鄰機柜對送風量的大小控制比較精確，因此，對設備發熱量進行控制也很精準，這樣便有效地抑制了機柜產生“熱島”現象。

2.2節能效果

測試結果統計如表3所示。

表3　測試結果統計

由表3可知，對數據中心機房實施改造之后，精確送風提高了冷卻效率，節能減排效果比較理想，同時降低了成本，間接為企業生產增加了效益。該設備機柜在進行改造后，企業機房空調由原來的12臺減少至7臺，減少了5臺（其中4臺為機房四壁環風空調，1臺為中央新風系統空調），只保留每列機柜的1臺柜頭空調，將5臺空調調劑給其他機房繼續使用。雖然空調數量下降，但由于使用了精確送風系統，耗電量節約率達到11.2%，電費節約率達到11.3%。

2.3安全特性

經過改造之后，機柜的送風效果明顯提高，機房內冷卻氣流得到了合理利用。通過采取調節冷卻風量的措施，精確分配了制冷量，使機房內部部分溫度過高的場所可以大幅度散熱，將局部“熱島”效應進行了有效消除，防止設備宕機或者重啟，進一步提高了設備運行的安全性。

3　節能技術的適用范圍及建議

使用全封閉的機柜進行精確送風，送風的溫度和送風截面積，在普通狀態下不會產生很大變化，但冷氣的風速要進行一定程度的調整，這樣才會滿足各種散熱設備機柜額定的散熱需求。然而，在IDC機房具體的使用過程中，也應該注意該技術的局限性。

1）此種上送風機房送風技術應該與用電功耗為5 kVA的機柜進行匹配，對大于7 kVA的機柜，就應該采取一些防護措施進行節能減排，如使用大功率的制冷節能設備機柜。

2）此種上送風設備精確送風系統節能技術，主要應用于機柜間距比較適中、空調送風條件好的環境中。例如，如果因為空調送風壓力不高，將會降低機柜的節能效果，還會導致設備停機。如果機柜間距不合適，可能會增加機房設備環境溫度，在機房內操作的工作人員，會發生不舒適的感覺。改造后的機房，機柜間距比較合理，IDC機房溫度可以保持正常范圍；而未改造的某層數據機房，機柜之間最近處距離小于800 mm。即使服務器溫度維持在正常工作溫度之下，人員如果在該層機房內停留較長時間，產生的熱量會使其有些不舒適。

建議：本文指舊機房改造，因此只能采用上送風系統。如果新建一個數據中心機房，可以采用下送風空調的同時，全部配套使用專用下送風機柜，保證數據中心機房空調可以發揮出最佳的運行效果。

4　結論

綜上所述，在數據中心機房中安裝上送風精確送風系統，開展節能減排，既有利于降低能耗，也可以提高設備操作的安全性，從而產生較好的節能效果。在數據中心機房持續發展的背景下，也提出了更高的節能減排要求，應該根據生產實踐，不斷創新節能減排技術，最終實現保障設備運行安全性和數據中心機房節能減排的根本目標。

［1］辛小光.跨越“中等技術陷阱”促進機房節能減排可持續發展［J］.機房技術與管理，2015（4）：17-18.

［2］劉威，許新毅，鄧重新.通信機房空調系統節能措施分析［J］.暖通空調，2010，40（4）：92-96.（收稿日期：2015-07-30）

遼河油田地熱重大科研項目通過中檢

7月6日，記者從遼河油田供水公司了解到，該公司承擔的集團公司重大科研項目《中國石油地熱資源規劃和地熱水回灌及熱效率利用研究》，在經過專家聽取項目匯報、現場檢查后，順利通過集團公司中期檢查。

該課題是集團公司重大科研項目《可再生能源技術開發與應用研究》中的一項，由遼河油田公司和中國石油勘探開發研究院共同承擔，項目周期從2014年1月至2015年12月。供水公司作為油田公司從事地熱研究開發的主要單位，承擔了該項目地熱水熱效率利用技術研究和地下水回灌技術系統研究兩部分主要內容。

目前，遼河油田采油站大多采用水套加熱爐為進站原油加熱，具有能耗高、管理不便等缺點。供水公司在進行多年熱泵技術探索應用的基礎上，積極創新工藝，探索推進水源熱泵和燃氣熱泵在工業生產中的應用，取代水套爐為原油供熱。

2014年項目開展初期，該公司在小龍灣輸油泵站進行了生產實踐，取得了良好的效果。目前，正在曙五聯開展燃氣熱泵技術伴熱小試試驗，由燃氣熱泵提取油田采出水中的熱能，為12 m3/h進站原油換熱，每天可比水套爐節約500 m3左右天然氣，節省費用約1500元。據估算，如將燃氣熱泵應用在一座產量每天7000 m3的聯合站，年可節約燃料費用1200余萬元。

該公司對制約熱泵技術推廣應用的地下水回灌技術進行了攻關，先后開展了深、淺層地熱水回灌試驗，形成了自然回灌和壓力回灌兩種系統。完整的回灌技術成果，有效解決了制約大規模推廣熱泵技術的瓶頸問題。該研究在遼河平原沉積盆地進行回灌試驗取得的成果，處于國內沉積盆地回灌研究行業領先水平。

據介紹，課題下一步將重點開展油田地熱資源開發利用的經濟評價，該課題完成后將對熱泵技術在油田工業領域的推廣應用起到有效的促進推動作用。

來源：中國石油網付亞榮供稿

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.008

李洋，工程師，2005年畢業于哈爾濱理工大學（通信工程專業），從事工程造價審計工作，E-mail：2065847518@qq.com，地址：黑龍江大慶讓胡路區西賓路66號通信公司機關樓，163000。