信息机房空调系统节能减排技术改造应用

王莎莎

（呼和浩特铁路局，工程师，内蒙古　呼和浩特市　010050）



信息机房空调系统节能减排技术改造应用

王莎莎

（呼和浩特铁路局，工程师，内蒙古呼和浩特市010050）

摘要：本文从分析现有机房能耗入手，研究信息机房节能降耗的技术措施。分析当前影响该信息机房能耗的主要因素，确定空调系统是改造的重点，提出了应用机房空调系统的效能管理、合理规划机房布局等节能减排技术并对其相关因素进行技术改造的措施，取得了良好的效果，达到了节能减排的目的。

关键词：信息机房节能减排空调系统

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.03.011

铁路信息机房是铁路调度行车指挥、生产运输、客运营销等个系统的数据中心，是铁路部门保证正常生产工作的重中之重，而承载信息系统各类软硬件资源的信息机房的运行和维护显得愈发重要。信息机房的安全可靠运行成为保障铁路调度等各系统正常运行的重要保证。

当前，信息机房的建设规模日益扩大，信息系统及网络设备不断增多，已成为铁路能耗的“大户”。同时，机房的用电及散热量急剧增加，各种服务器、机柜、空调等设备的过热问题日益显现。以某铁路信息机房为例，随着机房的不断建设升级，信息和网络设备密度也不断增加，这些设备要为用户提供连续不间断的7×24h服务，产生大量的热负荷，不仅带来耗电增加及运行成本的急剧攀升，而且产生沉重的碳排量负担。因此，如何在保障机房运行安全稳定的前提下，降低能量消耗，实现节能减排是当前机房管理研究的一个重要课题。

1　信息机房的设备组成及能耗现状

1.1信息机房设备组成笔者以所在的某铁路信息机房为例，该机房现有面积120 m2，布置有小型机、存储、微机服务器、网络设备、机房场地辅助设备等100多台套，机柜30余个。作为铁路信息系统运行基础的信息机房，担负着为铁路各信息系统提供安全稳定运行环境的责任，因此，机房运行的好坏直接影响铁路运输安全。该铁路信息房主要由设备系统、空调系统、供配电系统、照明系统和场地动力监控系统5个部分组成。

1.1.1设备系统设备系统是机房的主要组成部分，是指信息系统所依托的网络和计算机设备，为用户提供7×24h不间断的网络和信息系统服务，主要包括服务器、存储设备和网络通信设备等信息系统资产。

1.1.2空调系统空调系统指提供制冷、通风和加湿功能，用以维持信息机房温度和湿度在既定范围内的精密空调。为保持温湿度恒定，空调需要全年不间断高负荷运行。

1.1.3供配电系统供配电系统是为信息机房精密设备和重要负载提供纯净的、不间断电力供应，并确保供电的安全、可靠。包括供电系统、配电系统和不间断电源（UPS）。

1.1.4照明系统照明系统是为机房提供照明。

1.1.5场地动力监控系统场地动力监控系统用于机房运行维护的探测、监控、管理，主要由为维持机房安全正常运转，确保机房各项环境因素满足信息系统设备运行要求的各类设施设备组成，是机房高可用性的基础。包括环境监测系统、消防系统、视频监控系统和门禁系统。

1.2能耗现状该机房能耗主要指由上述5个系统运行所耗散的电力。机房各系统的能耗情况见表1所示。

表1　信息机房各个系统能耗情况表

由表1可知，该铁路信息机房设备系统和空调系统所占能耗占机房总能耗的90%以上，是节能降耗的主要部分。对该机房来说，设备系统的节能降耗已不太现实，因此，加强机房空调系统管理，提高空调系统利用率，是现有机房节能减排的重点。

该铁路信息机房始建于上世纪90年代。当前在铁路信息化大发展的背景下，信息系统设备和规模不断扩大，机房内设备不断增多，机房运维中存在的问题日益凸显，主要体现在以下3个方面：

1）建设初期运维经验不足，机房设计不尽合理。随着服务器、存储和网络设备的不断增多，设备密度加大，机柜数量急剧增加存在制冷设备不能按实际设备需要进行分配而导致局部过热现象。

2）机房内机柜布置不合理。机房建设之初，为保持机房内的设备整洁、美观，机房内每列机柜均为同向布置。而机柜的背面为散热面，温度较正面高，这样就造成前排机柜散出的热风被后排机柜从正面吸入，后排机柜进风温度会明显高于前排，使机房内温度分布不均衡。

3）精密空调间为半封闭空间，在现有机房内单独划间设立，设双向玻璃门，影响空调回风。

2　机房空调系统节能减排技术

2.1机房空调系统的效能管理机房有多套专用空调，对多台空调进行有效合理的节能控制管理，是机房制冷系统主要的节能措施。当前，信息机房空调配备采用的是N+M（M=1，2，3……）的冗余方式。如果多台空调同时运行，势必造成资源的浪费。因此，将多台空调进行联网管理，设置主备机，多台空调温湿度传感读数共享，由主机计算制冷需求，决定总体输出方向，其他机组根据制冷需求决定是否提供制冷输出，具有富裕的制冷能力的机组可选择自动休眠功能，进入节能状态；而当制冷需求上升时可自动苏醒投入运行〔2，3〕。2.2合理规划机房布局合理规划机房布局，尤其是机柜的摆放方式，能有效地组织机房内气流的良性流动。气流组织设计不良时会降低空调的利用效率，即使机房总制冷量足够仍存在局部高温热死点〔5，6〕。

由于机柜的正面为进气口，背面为散热面，因此，应采用冷/热通道设计方式进行机柜布局（如图1所示）。机柜的摆放按照面对面、背对背的方式布置，使两个机柜的正面面对面、背面背对背，分别建立起热量的冷热通道，使冷空气通过这个通道直达服务器前面的通风口，并能使来自服务器背面的热气流通过管道排出，从而避免同向布置的机柜制冷空气和散热空气混合所造成的混风现象，提高空调制冷效率，实现空调系统的节能降耗〔4〕。

图1　机柜冷/热通道布置方式

3　现有机房节能减排技术改造

空调系统作为信息机房运维安全的重要保障，其作用非常重要。一旦空调发生故障，甚至停机，影响机房制冷，机房内的温度会迅速升温，大部分设备都会因为过热而宕机，甚至造成系统瘫痪，严重影响信息系统的运行。2012年发生在某铁路信息机房的空调故障，就曾经导致该机房所在的客票业务网站屡次出现故障，严重影响了客票发售业务。因此，应保障信息机房空调的良好运维，加强空调系统的管控，提高机组利用效率，同时尽可能节能减排。结合以上问题，该机房主要进行了以下几个方面的改造：

1）将机房机柜布置进行改造，区分散热区和非散热区，将配电柜、UPS等散热较低的设备和其他服务器、网络等设备分散开来，设备按照功能划分，单独设立电源室，网络间和服务器区，以利于空调系统的组织设计。

2）机房内的机柜安装均采用面对面、背靠背方式，将相邻两排机柜按照“面对面”和“背靠背”的方式排列，进行气流组织，机柜正面为冷通道，背面为热通道，冷空气从机柜正面进入机柜，经过给机柜内冷却后，由机柜背面流出机柜，形成冷热气流的通道，最终至空调机组回风口。同时，将空调布置在冷通道所在的列尾，从而避免局部过热现象，提高空调制冷利用效率。

3）合理摆放空调的位置，拆除原有空调的玻璃门，与机柜形成开间，以利于空调回风，提高制冷效果。

4）强化现有精密空调的管理，将空调进行群控联网联网，理设置空调使用的主备模式，自动检测机房温湿度变化，当温湿度不满足需求时，自动对联网空调进行开关机管理。当温湿度需求发生变化或者有一台发生故障时，休眠设备自动投入，以满足机房运行环境的要求。在保证机房温湿度符合要求的情况下，有效减少了空调的运行时间，节省了能耗。同时，对联网的空调机组设置轮巡，提高了各个空调的利用效率。

经过改造后的机房运行一段时间后，不仅保障了机房设备运行的环境条件，提高了维护效率，在节能降耗上也取得了一定的成果。从节电的角度来看，每年节省了约25%的电费，有效地节约了电能，达到了减排的目的。

4　结束语

结合现有铁路信息机房特点，进行以空调系统为主的节能改造，在合理利用电力资源的同时，充分保障机房的温湿度平衡，既高效又节能。当然，信息机房的节能是个系统工程，节能技术远远不只上述提到的这种技术，随着信息机房的业务发展，需要不断研究新的节能技术，实现机房节能减排、高效安全的最终目标。

参考文献：（ 序号要在文中相关字句右上角标出）

〔1〕乔一枝，闫丽珍，马瑞霞.公共网络机房的管理和维护〔J〕.实验技术与管理，2002，19（6）

〔2〕涂俊.信息机房节能减排浅谈〔J〕.城市建设理论研究（电子版）.2013（31）

〔3〕张晓东，张计龙.图书馆数据中心机房节能减排深度探讨〔J〕.电子世界2013（2）

〔4〕黄战略.IDC机房节能减排技术实际应用及效果评估〔J〕.信息通道〔J〕.2011，11（3）

〔5〕黄朱周.中小型数据中心机房降低能耗的措施探讨〔J〕.中国新通信，2010，12（2）

〔6〕王朔.基于环境温度监控实现机房节能减排的探讨〔J〕.通信电源技术，2013，30（3）

中图分类号：F206

文献标识码：B

文章编号：1006-8686（2016）01-0030-03