信息機(jī)房散熱方式探討

馬鵬

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信息機(jī)房散熱方式探討

馬鵬

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局,云南 臨滄 677000

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技也在不斷地創(chuàng)新和改革，信息網(wǎng)絡(luò)就是當(dāng)前時(shí)代的一個(gè)重要特征。信息機(jī)房則是目前時(shí)代信息和網(wǎng)絡(luò)工作得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要載體，特別是在高校、工業(yè)以及服務(wù)行業(yè)，信息機(jī)房已經(jīng)呈現(xiàn)出規(guī)模化、普及化趨勢(shì)。信息機(jī)房在運(yùn)作過(guò)程中也往往存在較多問(wèn)題亟待解決。因此，就信息機(jī)房散熱展開(kāi)了分析和探討。

信息機(jī)房；散熱方式；功耗

引言

多年來(lái)，隨著虛擬化、云計(jì)算等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信息機(jī)房正日益產(chǎn)生更多的熱量。熱量密度的增加嚴(yán)重威脅著數(shù)據(jù)中心設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。如果機(jī)柜的頂部產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，就容易導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱保護(hù)，影響系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，如何在保障機(jī)房運(yùn)行安全穩(wěn)定的前提下，降低能量消耗、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是當(dāng)前機(jī)房管理研究的一個(gè)重要課題。

1 信息機(jī)房的設(shè)備組成及能耗現(xiàn)狀

1.1 信息機(jī)房設(shè)備組成

以所在的某信息機(jī)房為例，此機(jī)房現(xiàn)有面積147.42?m2，布置有存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、機(jī)房場(chǎng)地輔助設(shè)備90多臺(tái)，機(jī)柜29個(gè)。此信息房主要由設(shè)備系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和場(chǎng)地動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)5個(gè)部分組成。

1.1.1 設(shè)備系統(tǒng)

設(shè)備系統(tǒng)是機(jī)房的主要組成部分，是指信息系統(tǒng)所依托的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器設(shè)備，為用戶提供7×24小時(shí)不間斷的網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)服務(wù)，主要包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等信息系統(tǒng)資產(chǎn)。

1.1.2 空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)指提供制冷、通風(fēng)和加濕功能，用以維持信息機(jī)房溫度和濕度在既定范圍內(nèi)的精密空調(diào)。為保持溫濕度恒定，空調(diào)需要全年不間斷高負(fù)荷運(yùn)行。

1.1.3 供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)是為信息機(jī)房?jī)?nèi)的精密設(shè)備和重要負(fù)載提供純凈的、不間斷電力供應(yīng)，并確保供電的安全、可靠。包括供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和不間斷電源（UPS）。

1.1.4 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)是為機(jī)房提供照明。

1.1.5 場(chǎng)地動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)

場(chǎng)地動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)用于機(jī)房運(yùn)行維護(hù)的探測(cè)、監(jiān)控、管理，主要由為維持機(jī)房安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保機(jī)房各項(xiàng)環(huán)境因素滿足信息系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行要求的各類設(shè)施設(shè)備組成，是機(jī)房高可用性的基礎(chǔ)，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及門禁系統(tǒng)。

1.2 能耗現(xiàn)狀

機(jī)房能耗主要指由上述5個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行所耗散的電力。經(jīng)過(guò)測(cè)算，筆者所在機(jī)房各系統(tǒng)的能耗情況見(jiàn)表1。

表1 信息機(jī)房各個(gè)系統(tǒng)能耗情況表

由表1可知，此信息機(jī)房設(shè)備系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)所占能耗占機(jī)房總能耗的90%以上，是節(jié)能降耗的主要部分。對(duì)此機(jī)房來(lái)說(shuō)，設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能降耗已不太現(xiàn)實(shí)。因此，加強(qiáng)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)管理，提高空調(diào)系統(tǒng)利用率，是現(xiàn)有機(jī)房節(jié)能減排的重點(diǎn)。

在信息化大發(fā)展的背景下，信息系統(tǒng)設(shè)備和規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備不斷增多，部分機(jī)房在運(yùn)維中存在的問(wèn)題日益凸顯，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）建設(shè)初期運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)不足，機(jī)房設(shè)計(jì)不盡合理。隨著服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷增多，設(shè)備密度加大，機(jī)柜數(shù)量急劇增加存在制冷設(shè)備不能按實(shí)際設(shè)備需要進(jìn)行分配而導(dǎo)致局部過(guò)熱現(xiàn)象。

（2）機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜布置不合理。機(jī)房建設(shè)之初，為保持機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備整潔、美觀，部分機(jī)房?jī)?nèi)每列機(jī)柜均為同向布置。機(jī)柜的背面為散熱面，溫度較正面高，這樣就造成前排機(jī)柜散出的熱風(fēng)被后排機(jī)柜從正面吸入，后排機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度會(huì)明顯高于前排，使機(jī)房?jī)?nèi)溫度分布不均衡。

（3）部分機(jī)房單在現(xiàn)有機(jī)房?jī)?nèi)單獨(dú)劃間設(shè)立了精密空調(diào)區(qū)域，設(shè)雙向玻璃門，影響空調(diào)回風(fēng)。

2 完善信息機(jī)房散熱方式的措施

2.1 降低設(shè)備自身功耗

傳輸設(shè)備功耗主要集中在芯片和光模塊上，通過(guò)工藝、材料技術(shù)可以降低其自身功耗。另外，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，也可對(duì)不常用模塊采用自關(guān)閉、啟動(dòng)功能，降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)整體功耗。

2.1.1 芯片

傳輸設(shè)備中芯片功耗占比最大，因此，降低電層芯片功耗是降低設(shè)備功耗的關(guān)鍵包括ODSP（Optical Digital Signal Processing，光數(shù)字信號(hào)處理）、framer、交叉芯片等。電層芯片可通過(guò)ASIC替代FPGA、提高集成度等措施來(lái)降低功耗，采用先進(jìn)的ASIC芯片工藝，每代可獲得約30%功耗收益。

2.1.2 光模塊

光模塊功耗的下降除了ODSP持續(xù)降低外，硅光技術(shù)將推動(dòng)光模塊內(nèi)的光器件功耗快速下降，綜合估計(jì)采用新技術(shù)后功耗將降低50%以上。同時(shí)支路側(cè)光模塊隨著標(biāo)準(zhǔn)化及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，功耗也將降低。

2.2 散熱技術(shù)改造

（1）改造機(jī)房機(jī)柜布置，區(qū)分散熱區(qū)和非散熱區(qū)，將配電柜、UPS等散熱較低的設(shè)備和其他服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備分散開(kāi)來(lái)，設(shè)備按照功能劃分，單獨(dú)設(shè)立電源室、監(jiān)控室、及運(yùn)行設(shè)備區(qū)域，以利于空調(diào)系統(tǒng)的組織設(shè)計(jì)。

（2）機(jī)房?jī)?nèi)的機(jī)柜安裝采用“面對(duì)面”“背靠背”方式，將相鄰兩排機(jī)柜排列開(kāi)來(lái)，進(jìn)行氣流組織，機(jī)柜正面為冷通道，背面為熱通道，冷空氣從機(jī)柜正面進(jìn)入機(jī)柜，經(jīng)過(guò)給機(jī)柜內(nèi)冷卻后，由機(jī)柜背面流出機(jī)柜，形成冷熱氣流的通道，最終至空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口。同時(shí)，將空調(diào)布置在冷通道所在的列尾，從而避免局部過(guò)熱現(xiàn)象，提高空調(diào)制冷利用效率。

（3）合理擺放空調(diào)的位置，將空調(diào)直接放置于散熱區(qū)域內(nèi)，與機(jī)柜形成開(kāi)間，以利于空調(diào)回風(fēng)，提高制冷效果。

（4）強(qiáng)化現(xiàn)有精密空調(diào)的管理，有條件的情況下可以對(duì)空調(diào)實(shí)施群控聯(lián)網(wǎng)管理，設(shè)置空調(diào)使用的主備模式，自動(dòng)檢測(cè)機(jī)房溫濕度變化。當(dāng)溫濕度不滿足需求時(shí)，自動(dòng)對(duì)聯(lián)網(wǎng)空調(diào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)管理。當(dāng)溫濕度需求發(fā)生變化或者有一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，休眠設(shè)備自動(dòng)投入，以滿足機(jī)房運(yùn)行環(huán)境的要求。在保證機(jī)房溫濕度符合要求的情況下，減少空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間，節(jié)省能耗。同時(shí)，對(duì)聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)機(jī)組設(shè)置輪巡，提高各個(gè)空調(diào)的利用效率。

3 結(jié)論

信息機(jī)房的散熱是個(gè)系統(tǒng)工程。散熱技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只上述提到的這些措施。隨著信息機(jī)房的業(yè)務(wù)發(fā)展，需要不斷研究新的散熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房節(jié)能減排、高效安全的最終目標(biāo)。

[1]翁年鳳.貞亨集團(tuán)新建電子信息機(jī)房節(jié)能降耗的分析[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012（13）：24，26.

[2]陳偉民.供電企業(yè)信息機(jī)房綠色節(jié)能方法的研究[J].電力信息化，2013（6）：86-89.

[3]吳雪莉，慈宏昕.大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能及熱源回收的應(yīng)用探索[J].中國(guó)管理信息化，2014（24）：46-47.

Discussion on Heat Dissipation of Information Room

Ma Peng

Yunnan Power Grid Co., Ltd., Lincang Power Supply Bureau, Yunnan Lincang 677000

With the development of the times, science and technology are constantly innovating and reforming. Information networks are an important feature of the current era. Information room is an important carrier for the realization of information and network work in the current era. Especially in colleges, industries, and service industries, the information room has become large-scale and popular. In the operation process of the information room, there are often many problems that need to be resolved. Therefore, the analysis and discussion were conducted on the heat dissipation of the information room.

information room; heat dissipation; power consumption

TU834.5

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