信息機房空調系統節能減排技術改造應用

王莎莎

（呼和浩特鐵路局，工程師，內蒙古　呼和浩特市　010050）

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信息機房空調系統節能減排技術改造應用

王莎莎

（呼和浩特鐵路局，工程師，內蒙古呼和浩特市010050）

摘要：本文從分析現有機房能耗入手，研究信息機房節能降耗的技術措施。分析當前影響該信息機房能耗的主要因素，確定空調系統是改造的重點，提出了應用機房空調系統的效能管理、合理規劃機房布局等節能減排技術并對其相關因素進行技術改造的措施，取得了良好的效果，達到了節能減排的目的。

關鍵詞：信息機房節能減排空調系統

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.03.011

鐵路信息機房是鐵路調度行車指揮、生產運輸、客運營銷等個系統的數據中心，是鐵路部門保證正常生產工作的重中之重，而承載信息系統各類軟硬件資源的信息機房的運行和維護顯得愈發重要。信息機房的安全可靠運行成為保障鐵路調度等各系統正常運行的重要保證。

當前，信息機房的建設規模日益擴大，信息系統及網絡設備不斷增多，已成為鐵路能耗的“大戶”。同時，機房的用電及散熱量急劇增加，各種服務器、機柜、空調等設備的過熱問題日益顯現。以某鐵路信息機房為例，隨著機房的不斷建設升級，信息和網絡設備密度也不斷增加，這些設備要為用戶提供連續不間斷的7×24h服務，產生大量的熱負荷，不僅帶來耗電增加及運行成本的急劇攀升，而且產生沉重的碳排量負擔。因此，如何在保障機房運行安全穩定的前提下，降低能量消耗，實現節能減排是當前機房管理研究的一個重要課題。

1　信息機房的設備組成及能耗現狀

1.1信息機房設備組成筆者以所在的某鐵路信息機房為例，該機房現有面積120 m2，布置有小型機、存儲、微機服務器、網絡設備、機房場地輔助設備等100多臺套，機柜30余個。作為鐵路信息系統運行基礎的信息機房，擔負著為鐵路各信息系統提供安全穩定運行環境的責任，因此，機房運行的好壞直接影響鐵路運輸安全。該鐵路信息房主要由設備系統、空調系統、供配電系統、照明系統和場地動力監控系統5個部分組成。

1.1.1設備系統設備系統是機房的主要組成部分，是指信息系統所依托的網絡和計算機設備，為用戶提供7×24h不間斷的網絡和信息系統服務，主要包括服務器、存儲設備和網絡通信設備等信息系統資產。

1.1.2空調系統空調系統指提供制冷、通風和加濕功能，用以維持信息機房溫度和濕度在既定范圍內的精密空調。為保持溫濕度恒定，空調需要全年不間斷高負荷運行。

1.1.3供配電系統供配電系統是為信息機房精密設備和重要負載提供純凈的、不間斷電力供應，并確保供電的安全、可靠。包括供電系統、配電系統和不間斷電源（UPS）。

1.1.4照明系統照明系統是為機房提供照明。

1.1.5場地動力監控系統場地動力監控系統用于機房運行維護的探測、監控、管理，主要由為維持機房安全正常運轉，確保機房各項環境因素滿足信息系統設備運行要求的各類設施設備組成，是機房高可用性的基礎。包括環境監測系統、消防系統、視頻監控系統和門禁系統。

1.2能耗現狀該機房能耗主要指由上述5個系統運行所耗散的電力。機房各系統的能耗情況見表1所示。

表1　信息機房各個系統能耗情況表

由表1可知，該鐵路信息機房設備系統和空調系統所占能耗占機房總能耗的90%以上，是節能降耗的主要部分。對該機房來說，設備系統的節能降耗已不太現實，因此，加強機房空調系統管理，提高空調系統利用率，是現有機房節能減排的重點。

該鐵路信息機房始建于上世紀90年代。當前在鐵路信息化大發展的背景下，信息系統設備和規模不斷擴大，機房內設備不斷增多，機房運維中存在的問題日益凸顯，主要體現在以下3個方面：

1）建設初期運維經驗不足，機房設計不盡合理。隨著服務器、存儲和網絡設備的不斷增多，設備密度加大，機柜數量急劇增加存在制冷設備不能按實際設備需要進行分配而導致局部過熱現象。

2）機房內機柜布置不合理。機房建設之初，為保持機房內的設備整潔、美觀，機房內每列機柜均為同向布置。而機柜的背面為散熱面，溫度較正面高，這樣就造成前排機柜散出的熱風被后排機柜從正面吸入，后排機柜進風溫度會明顯高于前排，使機房內溫度分布不均衡。

3）精密空調間為半封閉空間，在現有機房內單獨劃間設立，設雙向玻璃門，影響空調回風。

2　機房空調系統節能減排技術

2.1機房空調系統的效能管理機房有多套專用空調，對多臺空調進行有效合理的節能控制管理，是機房制冷系統主要的節能措施。當前，信息機房空調配備采用的是N+M（M=1，2，3……）的冗余方式。如果多臺空調同時運行，勢必造成資源的浪費。因此，將多臺空調進行聯網管理，設置主備機，多臺空調溫濕度傳感讀數共享，由主機計算制冷需求，決定總體輸出方向，其他機組根據制冷需求決定是否提供制冷輸出，具有富裕的制冷能力的機組可選擇自動休眠功能，進入節能狀態；而當制冷需求上升時可自動蘇醒投入運行〔2，3〕。2.2合理規劃機房布局合理規劃機房布局，尤其是機柜的擺放方式，能有效地組織機房內氣流的良性流動。氣流組織設計不良時會降低空調的利用效率，即使機房總制冷量足夠仍存在局部高溫熱死點〔5，6〕。

由于機柜的正面為進氣口，背面為散熱面，因此，應采用冷/熱通道設計方式進行機柜布局（如圖1所示）。機柜的擺放按照面對面、背對背的方式布置，使兩個機柜的正面面對面、背面背對背，分別建立起熱量的冷熱通道，使冷空氣通過這個通道直達服務器前面的通風口，并能使來自服務器背面的熱氣流通過管道排出，從而避免同向布置的機柜制冷空氣和散熱空氣混合所造成的混風現象，提高空調制冷效率，實現空調系統的節能降耗〔4〕。

圖1　機柜冷/熱通道布置方式

3　現有機房節能減排技術改造

空調系統作為信息機房運維安全的重要保障，其作用非常重要。一旦空調發生故障，甚至停機，影響機房制冷，機房內的溫度會迅速升溫，大部分設備都會因為過熱而宕機，甚至造成系統癱瘓，嚴重影響信息系統的運行。2012年發生在某鐵路信息機房的空調故障，就曾經導致該機房所在的客票業務網站屢次出現故障，嚴重影響了客票發售業務。因此，應保障信息機房空調的良好運維，加強空調系統的管控，提高機組利用效率，同時盡可能節能減排。結合以上問題，該機房主要進行了以下幾個方面的改造：

1）將機房機柜布置進行改造，區分散熱區和非散熱區，將配電柜、UPS等散熱較低的設備和其他服務器、網絡等設備分散開來，設備按照功能劃分，單獨設立電源室，網絡間和服務器區，以利于空調系統的組織設計。

2）機房內的機柜安裝均采用面對面、背靠背方式，將相鄰兩排機柜按照“面對面”和“背靠背”的方式排列，進行氣流組織，機柜正面為冷通道，背面為熱通道，冷空氣從機柜正面進入機柜，經過給機柜內冷卻后，由機柜背面流出機柜，形成冷熱氣流的通道，最終至空調機組回風口。同時，將空調布置在冷通道所在的列尾，從而避免局部過熱現象，提高空調制冷利用效率。

3）合理擺放空調的位置，拆除原有空調的玻璃門，與機柜形成開間，以利于空調回風，提高制冷效果。

4）強化現有精密空調的管理，將空調進行群控聯網聯網，理設置空調使用的主備模式，自動檢測機房溫濕度變化，當溫濕度不滿足需求時，自動對聯網空調進行開關機管理。當溫濕度需求發生變化或者有一臺發生故障時，休眠設備自動投入，以滿足機房運行環境的要求。在保證機房溫濕度符合要求的情況下，有效減少了空調的運行時間，節省了能耗。同時，對聯網的空調機組設置輪巡，提高了各個空調的利用效率。

經過改造后的機房運行一段時間后，不僅保障了機房設備運行的環境條件，提高了維護效率，在節能降耗上也取得了一定的成果。從節電的角度來看，每年節省了約25%的電費，有效地節約了電能，達到了減排的目的。

4　結束語

結合現有鐵路信息機房特點，進行以空調系統為主的節能改造，在合理利用電力資源的同時，充分保障機房的溫濕度平衡，既高效又節能。當然，信息機房的節能是個系統工程，節能技術遠遠不只上述提到的這種技術，隨著信息機房的業務發展，需要不斷研究新的節能技術，實現機房節能減排、高效安全的最終目標。

參考文獻：（ 序號要在文中相關字句右上角標出）

〔1〕喬一枝，閆麗珍，馬瑞霞.公共網絡機房的管理和維護〔J〕.實驗技術與管理，2002，19（6）

〔2〕涂俊.信息機房節能減排淺談〔J〕.城市建設理論研究（電子版）.2013（31）

〔3〕張曉東，張計龍.圖書館數據中心機房節能減排深度探討〔J〕.電子世界2013（2）

〔4〕黃戰略.IDC機房節能減排技術實際應用及效果評估〔J〕.信息通道〔J〕.2011，11（3）

〔5〕黃朱周.中小型數據中心機房降低能耗的措施探討〔J〕.中國新通信，2010，12（2）

〔6〕王朔.基于環境溫度監控實現機房節能減排的探討〔J〕.通信電源技術，2013，30（3）

中圖分類號：F206

文獻標識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）01-0030-03