淺談信息網絡設備散熱和清理問題的解決

黃小昆 任慧

（南京中電熊貓液晶材料科技有限公司，江蘇南京 210033）

隨著信息化產業的高速發展，工業化和信息化融合正在進行，制造型企業需要大量的網絡設備來支持高度自動化的生產。網絡設備（交換機、服務器等）的高可靠性、高耐用性對生產來說至關重要，并且網絡設備現在向著高集成、高容量、高速率、高密度的方向發展，面對企業內不同的工作環境，網絡設備面臨巨大的散熱和清潔壓力，尤其是布置在機械區、技術夾層、電氣室內的網絡設備，需要面臨高溫、多塵的工作環境。

網絡設備運行時，設備機身會產生大量熱量，無法有效散出，設備機身產生的靜電會讓灰塵吸附在設備機身的散熱孔、散熱風扇上，使本來就低效的散熱狀況更加惡劣。現在通行的做法是將網絡設備布置在專業機房當中，由專業的空調冷卻系統進行降溫處理，依靠人力進行網絡設備的清理；然而這種機房造價高昂、安裝復雜、限制條件多、維護需要的人力資源多，需要耗費額外的人力維護和企業資源；同時，現有網絡機柜功能單一，僅僅依靠機柜材料這種被動方式來實現降溫、防塵的需求，不能同時滿足多項需求：如果需要提高防塵性能，則需要選用封閉式網絡機柜，在長期工作環境下，網絡設備運行時產生的巨大熱量只能聚集在封閉的空間內，徒增網絡設備本身的散熱壓力，設備散熱風扇長期高速旋轉，使用壽命降低；如果需要提高散熱性能，則需要選用采用網狀結構的開放式網絡機柜，然而全封閉的防塵性能尚且不足，與外界接觸面積頗大的網狀板會使灰塵問題更加嚴重，由于靜電效應，大量灰塵堆積在網絡設備上，設備散熱風扇高負荷運轉，使用壽命降低，無孔不入的灰塵還會進入到設備內部的電子元器件上，造成短路，使設備宕機。

1 主流網絡機柜的介紹

1.1 基本型網絡機柜

現有網絡機柜的一般構造：前門、頂板、側板、后門、網絡設備（交換機、服務器等）、機柜電源、防雷接地等。結構示意如圖1-5（圖1：機柜前視圖，圖2：機柜側視圖，圖3：機柜后視圖，圖4：打開機柜門的設備前視圖，圖5：拆除機柜3 側板的設備側視圖）：網絡設備使用螺絲安裝固定在機柜框架上，前門、頂板、側板、后門有玻璃、金屬等多種材料可選，不同材料實現不同功能：玻璃材料的前門有利于防塵、網狀金屬材料的有利于散熱。機柜電源上安裝防脫落插座，保證網絡設備供電不受影響，防雷接地保證網絡設備不受瞬間大電流傷害。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

現有網絡機柜的缺點是功能單一，多項需求不能同時滿足，而且只是依靠機柜材料這種被動方式來實現降溫、防塵的需求。如果需要防塵性能好，則要選用封閉的前門、側板、后門，此時網絡設備運行時產生的巨大熱量只能聚集在封閉的空間內，徒增網絡設備本身的散熱壓力，設備散熱風扇長期高速旋轉，使用壽命降低，在實際使用過程中發現，布置在機械區、技術夾層的網絡設備沒有專門的空調，網絡設備所在的電氣室灰塵密布，受溫度、灰塵因素影響較大，全封閉機柜也無法做到隔絕灰塵。如果需要散熱性能好，則要選用網狀的前門、側板、后門，全封閉的防塵性能尚且不足，與外界接觸面積頗大的網狀板會使灰塵問題更加嚴重，由于靜電效應，大量灰塵堆積在網絡設備上，設備散熱風扇高負荷運轉，使用壽命降低，無孔不入的灰塵還會進入到設備內部的電子元器件上，造成短路，使設備宕機。

交換機、服務器、存儲、磁帶庫等是網絡系統中最重要的設備，這些設備的穩定可靠運行依賴于適宜的溫度和干凈的使用環境。目前在常見的網絡系統規劃當中都是把這些設備放置在使用精密空調、新風正壓系統的專業機房中。這種機房造價高昂、安裝復雜、限制條件多、維護需要的人力資源多。在無法布置專業機房的地方就不能使用網絡設備、在網絡系統預算有限的地方就顯示出專業機房的不足，只能讓網絡設備耐受高溫和灰塵，在設備損壞時進行更換。

1.2 改進型網絡機柜

不計其數的設備制造商、設備運營商在長時間的網絡機柜使用過程中，逐漸發現了基本型網絡機柜存在的許多不足：在戶外或者不具備建設網絡中心機房條件的地方放置基本型機柜，網絡設備安裝在其中，由于環境惡劣，網絡設備宕機率大大提升，不僅更換設備使運營成本增加，而且由此產生的人力費用更是高昂；在一些自動化程度較低的企業，沒有需求和預算按照規范建立網絡中心機房。在此種情況下，帶有一定散熱功能的改進型機柜變應運而生。

如圖6、圖7（圖6：拆除側板的改進型網絡機柜側視圖，圖7：改進型網絡機柜前視圖）所示：此改進型網絡機柜由頂板、側板、網絡設備（交換機、服務器等）、機柜電源、頂部風扇組成。

圖6

圖7

如圖6、圖7 所示，改進型網絡機柜與基本型網絡機柜的區別在于在頂部安裝了兩個風扇用于整個網絡機柜散熱。網絡設備運行時會產生大量熱量，無法有效散出，改進型網絡機柜設置的頂部風扇可以帶走一部分熱量，鑒于風扇所安裝的位置，風扇僅能對安裝在靠近頂部的網絡設備進行散熱，對于整個網絡機柜當中的設備散熱只能起到很小的作用。改進型網絡機柜對整個網絡機柜當中聚集的灰塵沒有采取任何措施，日積月累的灰塵不僅會影響網絡設備，還會阻塞風扇，使網絡機柜本來就不高的散熱效率變得更低。

改進型網絡機柜，針對基本型網絡機柜的不足，吸取了長期使用的經驗，在頂部安裝的散熱風扇，對部分網絡設備的惡劣運行環境進行了一定程度的改善，是一次非常有益的嘗試。在實際應用當中，我們也看到了這種改進型的網絡機柜在各個地方發揮著保障信息化設備的作用。但此改進型機柜的缺點也是顯而易見的：散熱效率低、對網絡機柜內的灰塵沒有處理。因此，我們需要在此基礎上尋找更好的解決方案。

2 散熱和清理集成的網絡機柜

上述基本型機柜對網絡設備產生的熱量和不斷吸附的灰塵沒有采取任何措施去處理。而改進型機柜有的加上了聊勝于無的頂部風扇，有的將普通空調小型化放置在機柜中，空調運轉所需設備除了大量占用網絡設備空間，并沒有讓使用成本降低多少，對吸附在網絡設備上的灰塵同樣也沒有采取措施處理。結合長時間的機柜使用經驗，產生出了一種能夠解決散熱和清理兩大問題的簡單措施。下面對這種集成散熱和清理裝置的網絡機柜進行簡單的介紹。

如圖8-10（圖8：拆除側板的集成式網絡機柜側視圖，圖9：集成式網絡機柜后視圖，圖10：集成式網絡機柜氣流示意圖）所示：此集成網絡機柜由前門、頂板、側板、網絡設備（交換機、服務器等）、機柜電源、集成式網絡機柜清潔系統中的可拆卸更換濾網、集成式網絡機柜散熱系統的進風裝置、機柜散熱系統的冷卻風機組成。

圖8

圖9

圖10

如圖8、圖9 所示，此網絡機柜取消了后門，放置了可拆卸更換濾網和散熱系統的冷卻風機。在網絡設備運行時，設備機身會產生大量熱量，無法有效散出，設備機身產生的靜電會讓灰塵吸附在設備機身的散熱孔、散熱風扇上，使本來就低效的散熱狀況更加惡劣。集成式網絡機柜前門、側板、頂板采用整板（前門為玻璃門、兩側為金屬板）裝配，在接縫處使用橡膠條保證機柜的密封性，拆除后門，將集成式網絡機柜的后部設計為除塵、散熱兩部分，在機柜后部設置4 個散熱系統的冷卻風機，負責整個機柜的散熱和氣流引導，如圖8 所示，頂板處放置的散熱系統的進風裝置產生向下的氣流，將灰塵和網絡設備產生的熱量向下傳遞，機柜后置的散熱系統的冷卻風機產生的氣流將吸附在設備機身上的灰塵以及設備運行時產生的熱量向機柜外引導，從而實現機柜的清潔和降溫。網絡設備和散熱系統的冷卻風機之間設置可拆卸更換濾網，如圖10 所示，在頂板設置的散熱系統的進風裝置產生的氣流的引導下，使灰塵附著在可拆卸更換濾網上，定期更換過濾裝置，實現機柜的除塵、清潔功能。機柜采用高精度的組裝方式，保證整體的密閉性，使防塵、散熱功能發揮出最大作用。

此型散熱和清理裝置集成的網絡機柜，針對現有技術中使用專業機房存在的諸多限制和專業機房的不足，除了大規模服務器、交換機、存儲需要專業網絡中心機房，單個、小型網絡設備使用專業機房不便的缺陷，提出了一種網絡散熱集成裝置，最大程度的提升網絡設備布置的便利性和高性價比。此機柜可以起到對網絡設備同時進行清潔和散熱的作用，減小網絡設備的散熱壓力，不依賴外部環境，可以達到如下效果：（1）加強網絡設備通風降溫效果，提高網絡設備耐用性；（2）提供便攜、快捷的清潔方式，優化網絡設備使用環境；（3）按照網絡設備上架標準制造，通用性強。

結束語

隨著信息行業的高速發展，尤其是與工業化融合的更加深入，大量的工業機器人、標準化的流水生產線、計算機輔助設計、計算機輔助生產、計算機輔助管理等設備將被整合到一起。如此一來，對信息網絡的要求越來越高，尤其在高度自動化生產的車間里，對信息網絡設備的可靠性提出了更高的要求。信息網絡設備能否高可靠性運行面臨的散熱、清理問題就顯得非常突出。如果資金、場地、環境等條件滿足，按照有關設計規范建設若干信息網絡中心，自然可以解決上述問題。如果條件不允許，本文論述的這種集散熱、清理功能為一體的網絡機柜可以提供一個較為合適的解決方案。

世界知名計算機軟硬件供應商已經有此類產品出現、并正在向用戶推薦。與其他計算機設備相比，這并不算是高精尖技術，但是此設備卻是保障高精尖設備的關鍵。在未來的實踐運用中，肯定還會有更加先進可靠的方案推出，通過這類技術的研究，可以推動我國信息網絡技術向更好的方向發展。