机房机柜精确送风系统在IDC机房中的应用

李　洋（大庆油田有限责任公司信息技术公司）



机房机柜精确送风系统在IDC机房中的应用

李洋（大庆油田有限责任公司信息技术公司）

IDC（Internet Data Center）机房普遍存在“节能减排”和“设备安全”两个关键问题，以“节能不能牺牲安全性”为宗旨，在IDC机房中同时选择了“节能减排”和“安全性”的这两项技术。通过对机房精确送风系统的研究和效果评估，总结IDC机房减排的效果和问题，达到节能减排和提高机房设备安全运行效率的最终目的。

IDC机房精确送风节能减排

IDC机房近几年发展规模巨大，发展迅速，消耗的空调制冷量增大，耗电也随之增多。IDC机房能源成本和能耗需求增多，引起业界的高度关注。因此，在保障系统设备安全的大前提下，如何提高用电利用率、提高数据中心机房的管理水平、解决机房温度过高的问题，是一个急需重点研究的领域。大部分数据中心的机房用电达到成本总额的65%以上，所以，在这个范围内进行节能减排是十分迫切的。

1　上送风机房机柜精确送风系统

IDC机房空调的用电成本占整个机房耗电总成本的一半以上，并且这种机房大部分采用了下送风空调制冷系统，电力能耗非常高，制冷效率比较低。而上送风机房机柜精确送风系统通过对IDC机柜使用精确送风的制冷方式，将空调的输出冷风送到每一个机柜，有效控制了气流流动方向，使空调制冷的效率大幅度提高，实现了节能目标。

1.1上送风机房机柜精确送风系统的特点

精确送风的技术将空调输出的冷气输送到机柜内的最热位置，温度很低的冷风直接作用于机柜设备，在热传导效应的作用下带走设备产生的热量，大大提高了热交换的效率［1］。此时的机房温度与普通上送风相比，温度较高，但机房的环境温度不会影响到通信设备的冷却；所以，先冷却设备后再降低室温，是精确送风技术的一大特点。

1.2实际效果测试

原上送风空调系统中，针对机房部分设备温控达不到要求、电能消耗大的特点，具体分析了IDC机房存在这些缺陷的原因，有针对性地采取了必要措施，使用机柜精确送风技术，将原IDC上送风机柜空调进行了改造。

1.2.1机房部分设备发热、耗电量高

机房耗能过高原因分析：由表1可知，传统机房空调下送风的散热方式，针对机房所有面积范围进行温度控制，供气源不足，使用的是落后的开放式散热方式；而不是针对某一温度高、散热需求大的设备进行封闭散热，因此，散热性差，能耗高。

表1　机房耗能过高基本起因

1.2.2采取的改造措施

基于上述原因，对不合格项采取针对性措施（表2）。

1）对现有机柜拉门进行改造：将1～3楼核心机房共计173个机柜前门改造成为门式送风器，并在机柜上方增加了密闭式储风结构的送风槽道；将导热棉粘贴到送风器内侧，这样将热交换的损耗降低到了最低程度。送风装置通过冷风的进风槽道与每个机柜连接，这样设备的进风口就会直接接收到输送过来的冷风。

2）对现有的机柜送风槽道进行技术改造：改造之前的1级送风槽道，增加2级与3级送风槽道。1级主要是针对上送风机房的主送风槽道，风口之间经常间隔3～4 m。2级槽道的一端与1级送风槽道相连接，另一端则与3级送风槽道的一段中间风管相连接。对于3级送风槽道，属于支路槽道，位置在每个机柜的顶部，用来和2级槽道连接在一起。

表2　不合格项改造措施

2　详细估测节能结果

2.1测试

1）在空调的I/O控制口，连接电表，监测空调用电状况。

2）利用红外热成像仪，测试温度是否达到改造后的标准：通常环境下，改造前，机柜前门温度为26～28℃，经过精确送风的改造后，机柜前门温度降为14～16℃。

3）对出风口的温度分布参数进行测试：出风的温度存在较大差别，致使两种制冷效果并不一样。未进行改造机柜的时候，机柜的出风温度平均为35℃左右，有些热点温度达到46℃以上，有11～21℃的上升空间。因为外部的冷空气是由设备机箱风扇吸入或自然流入的，这种冷风的流量小，送风量不可控，容易造成一部分的热空气重复被吸入设备的现象；因此，在机柜内部便形成了“热岛”现象。只能再次通过增加空调数量，在耗费大量电能的基础上降低室内空气温度，抑制产生局部“热岛”现象［2］。

经过改造之后，机柜的送风精确度大大提高。通过精准分析热成像图，可以发现相邻机柜平均出风温度保持在29℃以下，热点温度维持在39℃上下，有10～12℃的上升。相邻机柜的温度上升幅度比较平均，因为相邻机柜对送风量的大小控制比较精确，因此，对设备发热量进行控制也很精准，这样便有效地抑制了机柜产生“热岛”现象。

2.2节能效果

测试结果统计如表3所示。

表3　测试结果统计

由表3可知，对数据中心机房实施改造之后，精确送风提高了冷却效率，节能减排效果比较理想，同时降低了成本，间接为企业生产增加了效益。该设备机柜在进行改造后，企业机房空调由原来的12台减少至7台，减少了5台（其中4台为机房四壁环风空调，1台为中央新风系统空调），只保留每列机柜的1台柜头空调，将5台空调调剂给其他机房继续使用。虽然空调数量下降，但由于使用了精确送风系统，耗电量节约率达到11.2%，电费节约率达到11.3%。

2.3安全特性

经过改造之后，机柜的送风效果明显提高，机房内冷却气流得到了合理利用。通过采取调节冷却风量的措施，精确分配了制冷量，使机房内部部分温度过高的场所可以大幅度散热，将局部“热岛”效应进行了有效消除，防止设备宕机或者重启，进一步提高了设备运行的安全性。

3　节能技术的适用范围及建议

使用全封闭的机柜进行精确送风，送风的温度和送风截面积，在普通状态下不会产生很大变化，但冷气的风速要进行一定程度的调整，这样才会满足各种散热设备机柜额定的散热需求。然而，在IDC机房具体的使用过程中，也应该注意该技术的局限性。

1）此种上送风机房送风技术应该与用电功耗为5 kVA的机柜进行匹配，对大于7 kVA的机柜，就应该采取一些防护措施进行节能减排，如使用大功率的制冷节能设备机柜。

2）此种上送风设备精确送风系统节能技术，主要应用于机柜间距比较适中、空调送风条件好的环境中。例如，如果因为空调送风压力不高，将会降低机柜的节能效果，还会导致设备停机。如果机柜间距不合适，可能会增加机房设备环境温度，在机房内操作的工作人员，会发生不舒适的感觉。改造后的机房，机柜间距比较合理，IDC机房温度可以保持正常范围；而未改造的某层数据机房，机柜之间最近处距离小于800 mm。即使服务器温度维持在正常工作温度之下，人员如果在该层机房内停留较长时间，产生的热量会使其有些不舒适。

建议：本文指旧机房改造，因此只能采用上送风系统。如果新建一个数据中心机房，可以采用下送风空调的同时，全部配套使用专用下送风机柜，保证数据中心机房空调可以发挥出最佳的运行效果。

4　结论

综上所述，在数据中心机房中安装上送风精确送风系统，开展节能减排，既有利于降低能耗，也可以提高设备操作的安全性，从而产生较好的节能效果。在数据中心机房持续发展的背景下，也提出了更高的节能减排要求，应该根据生产实践，不断创新节能减排技术，最终实现保障设备运行安全性和数据中心机房节能减排的根本目标。

［1］辛小光.跨越“中等技术陷阱”促进机房节能减排可持续发展［J］.机房技术与管理，2015（4）：17-18.

［2］刘威，许新毅，邓重新.通信机房空调系统节能措施分析［J］.暖通空调，2010，40（4）：92-96.（收稿日期：2015-07-30）

辽河油田地热重大科研项目通过中检

7月6日，记者从辽河油田供水公司了解到，该公司承担的集团公司重大科研项目《中国石油地热资源规划和地热水回灌及热效率利用研究》，在经过专家听取项目汇报、现场检查后，顺利通过集团公司中期检查。

该课题是集团公司重大科研项目《可再生能源技术开发与应用研究》中的一项，由辽河油田公司和中国石油勘探开发研究院共同承担，项目周期从2014年1月至2015年12月。供水公司作为油田公司从事地热研究开发的主要单位，承担了该项目地热水热效率利用技术研究和地下水回灌技术系统研究两部分主要内容。

目前，辽河油田采油站大多采用水套加热炉为进站原油加热，具有能耗高、管理不便等缺点。供水公司在进行多年热泵技术探索应用的基础上，积极创新工艺，探索推进水源热泵和燃气热泵在工业生产中的应用，取代水套炉为原油供热。

2014年项目开展初期，该公司在小龙湾输油泵站进行了生产实践，取得了良好的效果。目前，正在曙五联开展燃气热泵技术伴热小试试验，由燃气热泵提取油田采出水中的热能，为12 m3/h进站原油换热，每天可比水套炉节约500 m3左右天然气，节省费用约1500元。据估算，如将燃气热泵应用在一座产量每天7000 m3的联合站，年可节约燃料费用1200余万元。

该公司对制约热泵技术推广应用的地下水回灌技术进行了攻关，先后开展了深、浅层地热水回灌试验，形成了自然回灌和压力回灌两种系统。完整的回灌技术成果，有效解决了制约大规模推广热泵技术的瓶颈问题。该研究在辽河平原沉积盆地进行回灌试验取得的成果，处于国内沉积盆地回灌研究行业领先水平。

据介绍，课题下一步将重点开展油田地热资源开发利用的经济评价，该课题完成后将对热泵技术在油田工业领域的推广应用起到有效的促进推动作用。

来源：中国石油网付亚荣供稿

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.008

李洋，工程师，2005年毕业于哈尔滨理工大学（通信工程专业），从事工程造价审计工作，E-mail：2065847518@qq.com，地址：黑龙江大庆让胡路区西宾路66号通信公司机关楼，163000。