智能化網絡機房的節能環保設計

鄒成

四川消安智能工程有限公司 四川 成都 610041

引言

隨著互聯網技術和計算機技術的飛速發展，網絡已經滲透到人們生活的各個方面，使得人們的傳統的生產方式、交往方式及生存方式均發生了極大的改變。在這一背景下，人們對網絡的服務質量提出了更高的要求。由于網絡五花八門，極易受到各種因素的影響而出現卡頓、斷網及網絡不穩定等問題，為了解決這些問題，就需要在網絡中配備更多的硬件資源，提高網絡的處理速度，并配置高性能的網絡服務設施，而這就會帶來大量的能源消耗。基于此，我國提出了綠色數據中心的建設理念，即從網絡運營管理、能源效率及建筑節能等方面出發，將節能環保理念有效滲透到智能化網絡機房工程建設之中，從而打造綠色數據中心，有效提高能源利用率，減少對機房周圍環境的不良影響。

1 機房空調系統的節能環保設計

智能化網絡機房主要是負責對所有數據的收集、處理及匯總，其內部安裝了計算機、路由器、交換機等諸多的設備設施，而這些設備設施普遍對運行環境有著極高的要求，一般而言，機房內的潔凈度、濕度及溫度是最為關鍵的3個方面。尤其是計算機機房內對溫濕度等環境因素有著非常高的控制要求，所以必須安裝專用的空調系統，以對機房內的溫濕度進行精準的調控。

目前我國智能化網絡機房的空調系統主要分為：①機房精密空調，如：Vertiv、STULZ、Schneider等，這類空調系統由水冷空調機組、風冷空調機組及雙冷源空調機組構成；②工業級無人值守空調，通常應用于基站機房，如：DAIKIN、HITACHI、Haler等。在具體選用過程中，需要結合智能化網絡機房工程的運行環境及使用需求，選擇最為合適的空調系統，并對相關參數進行合理設置，從而確保空調系統在智能化網絡機房中發揮應有的作用。

2 機柜內制冷系統的節能設計

在智能化網絡機房工程建設過程中，可以通過優化機房內部的空氣循環管理，并在極大程度上減低數據中心總能耗/IT設備能耗值，來切實提高整個智能化網絡機房的節能性與環保性。也就是選擇靈活、可行且多功能的機柜冷熱通道分隔解決方案，選擇下送風方式精密空調，以“冷熱通道”的布置形式對機架、內部設備等進行安裝，所有機柜的擺放必須做到背靠背、面對面，且需在兩排機柜的正面通道中間預留一個大小適宜的冷風出口，打造一個冷空氣區“冷通道”，當冷空氣流經過機房設備以后，就會轉變成熱空氣，隨后進入到兩排機柜背面的“熱通道”中，再由熱通道上方的回風口流入到空調系統，從而確保整個智能化網絡機房內的能力流、氣流的通暢流動，提高精密空調的利用效果，獲得更加理想的制冷效果[1]。

機房冷通道的應用優勢主要體現為：①很強的靈活性：冷通道屬于單元模塊式設計,每兩臺機柜占用一個單元，各個單元都是獨立存在的，可以獨立安裝與拆卸，且可以和相鄰的單元連接，拆裝簡便，也不會影響到通道上方的其他設備的維護管理；②良好的密封性：冷熱通道兩端密閉，可以有效避免氣流泄漏。通道頭尾所使用的半自動系統平移門、機柜側門，均由具備良好密封性的鋁合金材料制成。柜門的玻璃選用了鋼化玻璃，能夠有效避免產品霧化情況的發生，還具備較為理想的隔熱與隔音效果。門框之間選用了具有良好密封性的密封條，能夠避免冷通道的冷氣泄漏[2]；③較強的安全性：冷熱通道頂棚采用開放式結構，能夠確保通道內的光線充足。當遇上火警時，能夠在第一時間啟動氣體消防裝置，防止火災事故的發生；④節能型高：智能化網絡機房中設計的封閉冷熱通道，能夠防止冷熱空氣相混合，并提高空調冷送風的利用率，在有效節約能源的情況下，還能夠確保機房的整體運行性能安全、可靠。

3 供配電系統的節能環保設計

供配電系統作為智能化網絡機房工程中非常重要的一部分，主要為智能化網絡機房的運行提供源源不斷的電能。而機房的運行往往會消耗大量的電能，所以為能夠實現節能環保的目的，就必須重視機房內部供配電系統的節能環保設計，即設計人員需要利用專門的用電管理軟件，來計算智能化網絡機房工程的用電功率，然后結合計算結果來對機電的用電情況進行智能化調控，從而切實提升電能的利用率。針對供配電系統節約用電的方案，通常是結合機房的實際運行需求來實時調節電壓，并在機房內部安裝合適的配電變壓器，合理利用無功補償技術等。

4 不間斷電源的節能設計

不間斷電源的節能具有系統性、復雜性的特點，要求設計人員綜合考慮方案、UPS、電源等多方面因素。首先，針對不間斷電源的供電方案設計，設計人員需要對遠期IT負荷值進行科學估量，通常該值不可超過800kVA，然后進行不間斷電源供配電系統設計，盡量選擇輸入與輸出一體化模塊化方式。為能夠確保不間斷電源供配電系統具備較好的可用性，建議選擇模塊化冗余手段；通常智能化網絡機房工程中會使用兩模塊化不間斷電源，其可以分為不同型號的負載單獨供電；針對模塊化不間斷電源而言，其能夠結合具體的負載需求安置功率模塊，從而確保不間斷電源的輸出與負載之間彼此適應，在保證機電工程正常運行的同時，盡可能降低運行成本。

其中，針對不間斷電源在線并機擴容功能的設計，當前IT設備中已經廣泛應用了模塊化結構，最具代表性的是服務器與小型機，通過合理使用模塊化結構，有利于厘清系統結構的邏輯，在極大程度上減低其復雜程度，還能夠顯著提升系統運行的可靠性；同時，當遇到機房運行中發生故障問題時，模塊化結構能夠幫助相關人員及時找到故障位置，有效縮短維修時間，并在不尋求生產商工程師幫助的情況下，迅速解決故障問題，確保機房的正常運行；另外，模塊化結構的應用還可以實現單機冗余，且冗余度可以結合具體的使用需求加以自動調節，可見其具有非常理想的可用性；模塊化結構能夠在一定程度上削減備件數量，這就大量降低了庫存，節省運營成本；模塊化結構能夠進一步優化電池的配置，實現并機60分鐘[3]。最后，注重提高不間斷電源的能效，優化其負載效率曲線，目前不間斷電源主要采用在線式雙變換構架，該模式在具體使用過程中會造成較大的功率消耗，所以在不間斷電源的選型過程中，應當盡量選用效率更高的不間斷電源，從而在極大程度上降低機房的能耗。

5 新風系統的節能環保設計

對于智能化網絡機房中新風系統的節能環保設計，設計人員需要參考《電子計算機機房設計規范》中的相關要求，即新風量取值必須占整個空間中總送風量的5%，機房內單人按40m3/h設計，新風量必須能夠讓機房內保持正壓狀態。進入到智能化網絡機房中的新風需要經過三級處理，必要情況下需要安裝一個紫外線滅菌設備，以提高新風質量。當已處理的新風進入到空調的回風口后，將會與一次回風同時進入到空調機組，再由空調系統將其送入到機房內。在新風和回風混合前，必須采取有效措施對其溫濕度進行處理，以防止在炎熱夏季電加熱器和壓縮機均保持運行狀態，從而有效減少電能的消耗，延長空調系統的使用年限。

現有的新風系統主要適用于秋冬溫度較低的區域，這一區域的冬季周期較長，且氣溫較低，能夠借助室外空氣和機房空氣之間的熱交換來有效降低機房內的溫度。由于當前數據中心在夏季尚未研發出針對空調的節能產品，所以機房內空調運行過程中往往會產生大量的冷凝水，需要采取措施對自來水進行霧化處理，然后噴灑在空調室外機翅片周圍，以達到降低空調溫度和周圍空氣溫度的目的，從而緩解空調系統的運行壓力，降低其冷凝溫度，并減少空調壓縮機的運行時間，最終獲得更加理想的節能效果[4]。

6 數據中心管理系統的節能環保設計

在智能化網絡機房設計過程中，為能夠提高數據中心管理系統的節能環保效果，設計人員需要重視電能管理軟件的節能設計，即通過合理利用智能機柜用電源分配插座，來對機房內所有設備設施的用電情況進行監控管理，并對所有設備設施的耗電量進行精準采集，所采集的數據不論是對用電量的管控，還是對電費的繳納均發揮著極為重要的作用。

相較于以往的機柜用電源分配插座，智能機柜用電源分配插座的優勢包括：可實現遠程操作，即便沒有工作人員親身到達現場，也可以對電源進行開啟和關閉操作；還能夠實現故障的修復，更加有效地確保機房內各設備設施的穩定運行。機柜用電源分配插座空閑插座可以人為設定成無電狀態，這樣做能夠避免由于人為誤插設備而引發過載跳閘故障[5]。設計人員需要加強對數據中心電源管理系統的節能環保設計，該環節涉及4個部分：①連接。保證電源的可靠供應；②計量。精準記錄機房內所有設備設施的電量使用情況；③分析。明確影響電源效率的因素；④智能分配。按照智能化網絡機房的實際運行需求，對電能進行科學分配，以有效提高資源的利用率。

7 機房基礎設施的節能環保設計

在智能化網絡機房的建設的過程中，應當加強對基礎設施的節能環保設計，其中對于機房裝飾的設計，需要選擇具備良好隔熱效果的裝飾材料，然后通過立體式的處理方式，包括地面、墻面及頂面來提高機房裝飾的隔熱效果。

對于機房頂面，需要先使用厚度合適的保溫板，對其進行刷漆處理，以達到保溫絕熱、防塵的目的。然后安裝天花邊角線、全鋁噴塑微孔天花扣板，注意必須與隔斷保溫位置、墻面進行緊密連接。

對于機房墻面，必須對外墻窗戶進行封閉處理，保證具備良好的遮陽防水效果，再將高級防水乳膠漆噴涂到墻面上，然后把填有巖棉的鍍鋅龍骨安裝到墻面上，最后使用金屬面夾芯板進行裝飾，從而讓機房墻面具備良好的抗靜電能力、隔聲能力、隔熱防火能力、隔潮能力，還能夠有效減少塵埃附著。對于機房內的隔斷部分，建議選擇8+9A+8中空雙面鋼化鎧甲防火玻璃、西飛55型斷橋鋁合金進行隔斷，并選擇鋼架結構作為隔斷頂與地的基礎支撐。

對于機房地面，可通過智能通風地板來達到節能環保效果，這類地板能夠在不同季節結合具備的溫度儀的讀數，由相關操作人員將通風地板進行開啟或是關閉，以對通風地板進行不斷調節，使地板下方的氣流、冷量及氣壓處于一個合理穩定的狀態，從而為智能化網絡機房提供合理的能源使用效率，避免機房內出現局部熱島效應，有效降低機房的能源消耗。常見的智能通風地板包括：①智能溫控送風地板：通過采集安裝機柜上的溫濕度傳感器監測裝置數據，可變風量的EC風機根據實時數據向機柜輸送可控的冷量；②智能溫控導向型送風地板：為了有效減少送風旁流，而在地板送風裝置中加入0～15；③智能溫控風閥地板：結合安裝在機柜上的溫濕度傳感檢測裝置，對封閉的冷通道或者熱通道做出及時有效反應。

8 結束語

綜上所述，智能化網絡機房工程建設具有較大的復雜性，為能夠確保機房的安全穩定的運行，并提高其節能環保效果，設計人員需要從機房空調系統、機柜內制冷系統、供配電系統、不間斷電源等方面出發，構建綠色數據中心，從而提高整個機房的可用性與可靠性，獲得更加理想的節能效果。