宋卓夫 趙威 張雪松

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司信息通信公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

通信機(jī)房在使用過(guò)程中，在外界各種因素的影響下，通常會(huì)導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)的氣流組織出現(xiàn)不通暢的情況。機(jī)房中的IT設(shè)備主要是依靠空調(diào)所送入的低溫風(fēng)來(lái)與散熱進(jìn)行充分交換，進(jìn)而帶走熱量，降低機(jī)房機(jī)架的溫度，而氣流組織則是溫度交換的主要媒介。如果氣流組織運(yùn)行的不通順，那么就需要利用多配置空調(diào)來(lái)減緩由于溫度過(guò)高導(dǎo)致的機(jī)房壓力，這樣不僅會(huì)在空調(diào)設(shè)備方面投入大量的成本，同時(shí)也會(huì)提高相應(yīng)的運(yùn)行費(fèi)用，很容易在局部位置造成熱點(diǎn)，為機(jī)房帶來(lái)了很大的火災(zāi)隱患。對(duì)此，通過(guò)上送風(fēng)封閉冷通道對(duì)氣流組織進(jìn)行優(yōu)化具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，伴隨著云計(jì)算以及互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，SDN和NFV技術(shù)的應(yīng)用逐漸成熟，未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)也會(huì)走向IT化的發(fā)展道路，現(xiàn)如今，國(guó)際范圍內(nèi)已經(jīng)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商開始推出了網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)劃。比如我國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)在2016年提出了5G智能化協(xié)同網(wǎng)絡(luò)將會(huì)建立在NFV和SDN技術(shù)之上，努力向ICT技術(shù)看齊。傳統(tǒng)機(jī)房通常都是以承載專業(yè)化網(wǎng)元設(shè)備為重點(diǎn)，然而DC機(jī)房的出現(xiàn)將可以承載功耗較高且散熱量較大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這也是傳統(tǒng)機(jī)房制冷條件所面臨的巨大挑戰(zhàn)。隨著目前數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)發(fā)展速度不斷提高，我國(guó)數(shù)據(jù)中心已經(jīng)超過(guò)了近30萬(wàn)，其年耗電量在我國(guó)社會(huì)總耗電量中的比例已經(jīng)超過(guò)了2%，目前數(shù)據(jù)中心已成了能耗總量的高度集中區(qū)。然而大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE效率超出了2.0，與國(guó)際水平相比仍存在很大的差距，特別是以傳統(tǒng)機(jī)房為載體的數(shù)據(jù)中心，在傳統(tǒng)機(jī)房設(shè)備尺寸以及建設(shè)周期等原因的影響下，很難開展各種節(jié)能措施，導(dǎo)致機(jī)房的運(yùn)行效能較低。

一、傳統(tǒng)機(jī)房的現(xiàn)狀分析

（一）實(shí)踐機(jī)房的環(huán)境現(xiàn)狀

為了確保文章的真實(shí)性，本文將選取某中國(guó)聯(lián)通中的傳統(tǒng)樞紐機(jī)房作為實(shí)踐對(duì)象。該機(jī)房在2008年被正式投入使用，能夠使用的機(jī)房面積總共有2萬(wàn)平方米，電源總體設(shè)計(jì)容量為5000kvA，是中國(guó)聯(lián)通集團(tuán)公司的核心局房之一[1]。目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其業(yè)務(wù)也在不斷增加，機(jī)房的使用面積已經(jīng)超過(guò)了90%，從整體情況來(lái)看，基本已經(jīng)建設(shè)完畢。然而，當(dāng)前電源負(fù)荷率已經(jīng)超出了上限值，沒(méi)有多余的容量可提供使用。這其中實(shí)踐機(jī)房占據(jù)了近600平方米，凈高度為4米，機(jī)房主要設(shè)備都采用了上走線的方式，沒(méi)有合理規(guī)劃冷熱通道，負(fù)載量為900KW，總共配備了12臺(tái)功率為100KW的風(fēng)冷空調(diào)，全都采用上送風(fēng)的方式，PUE值為1.50。

（二）氣流組織現(xiàn)狀

該機(jī)房主要采用的是普通上送風(fēng)的氣流組織方式，該方式被稱作彌散式送風(fēng)法。雖然安裝十分靈活，但是送風(fēng)距離十分有限，覆蓋范圍非常小，只能夠?qū)照{(diào)前方的區(qū)域起到散熱效果?？照{(diào)送風(fēng)口的冷空氣在壓力差影響下，大多數(shù)冷空氣都會(huì)流入阻力較小的機(jī)房上部區(qū)域中，但是在墻體的阻擋下，很容易在機(jī)柜之間形成較大的渦流區(qū)域。部分冷空氣會(huì)通過(guò)ICT設(shè)備流入到機(jī)柜當(dāng)中，對(duì)ICT設(shè)備進(jìn)行冷卻。而另一部分冷空氣會(huì)與熱風(fēng)共同進(jìn)入到空調(diào)的回風(fēng)口中，進(jìn)而形成十分嚴(yán)重的氣流短路現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度非常不平衡，熱島效應(yīng)就是在此影響下產(chǎn)生的，局部設(shè)備會(huì)出現(xiàn)高溫故障問(wèn)題。

所以，從實(shí)際情況來(lái)看，傳統(tǒng)機(jī)房的上送風(fēng)氣流組織方式存在十分嚴(yán)重的氣流短路情況，冷風(fēng)的利用率非常低，導(dǎo)致了機(jī)房?jī)?nèi)部的制冷效果十分不理想，無(wú)法滿足現(xiàn)網(wǎng)對(duì)機(jī)房制冷條件所提出的要求，也正因如此才需要對(duì)氣流組織進(jìn)行深入優(yōu)化改造。

二、機(jī)房氣流組織的具體方式

通過(guò)分析冷風(fēng)和熱風(fēng)在機(jī)房?jī)?nèi)部的循環(huán)方式，能夠?qū)饬鹘M織分為不同的形式，分別為：房間氣流組織形式、靜壓倉(cāng)氣流組織形式以及機(jī)架氣流組織形式。

（一）房間級(jí)氣流組織形式

在機(jī)房氣流組織過(guò)程中，精密空調(diào)送風(fēng)方式十分關(guān)鍵。精密空調(diào)的送風(fēng)以及回風(fēng)方式各有不同，所以整個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)部的氣流組織形式也存在差異。

（二）靜壓倉(cāng)氣流組織形式

靜壓倉(cāng)在通信機(jī)房中的作用就是為了能夠產(chǎn)生足夠的送風(fēng)壓力，是一種創(chuàng)新型的壓力容器，同時(shí)它也是精密空調(diào)送出冷風(fēng)必須要經(jīng)過(guò)的一道氣流途徑，在此過(guò)程中精密空調(diào)的送風(fēng)速度和壓力都是不可忽略的。從下送風(fēng)角度來(lái)看，地板下為靜壓箱，只有確保靜壓箱中擁有足夠的靜壓且分布均勻的情況下，才能夠使每個(gè)機(jī)架中的氣流量保持均勻[2]。

（三）機(jī)架氣流組織形式

機(jī)架是通信中心為IT設(shè)備提供穩(wěn)定物理運(yùn)行的微環(huán)境場(chǎng)所，機(jī)架氣流的組織形式十分關(guān)鍵。同時(shí)它也是精密空調(diào)為IT設(shè)備送出冷風(fēng)的最后一道氣流渠道。

三、通信機(jī)房上送風(fēng)封閉冷通道氣流組織的優(yōu)化效果

（一）機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度情況分析

在上送風(fēng)模式下的冷通道氣流組織優(yōu)化改造前后機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度分布如圖1所示。

從圖中可以得知，在改造之前機(jī)柜進(jìn)風(fēng)的溫度分布情況很不均勻，存在大量的熱點(diǎn)和部分冷點(diǎn)，而經(jīng)過(guò)改造之后，機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度分布比較均勻集中，而且存在的方差很小。在改造之前，機(jī)柜進(jìn)風(fēng)的最高溫度能夠達(dá)到30℃，溫差也有13℃，在機(jī)房環(huán)境中普遍存在著熱島效應(yīng)，也沒(méi)有良好的制冷效果。經(jīng)過(guò)改造之后機(jī)柜進(jìn)風(fēng)的平均溫度會(huì)降低3℃，最高的溫度也會(huì)降低9℃，溫差也縮小到了3℃，熱島效應(yīng)也得到了有效解決，制冷效果有了明顯提高。

低空調(diào)中設(shè)置的整體溫度，不僅會(huì)導(dǎo)致局部溫度過(guò)低，并且還會(huì)造成能源消耗損失。冷通道封閉機(jī)房可以對(duì)氣流組織進(jìn)行改善，避免冷熱氣流出現(xiàn)相互融合，以此來(lái)更加便捷地調(diào)整空調(diào)緊密程度，提高機(jī)房制冷條件的可靠性。

（二）機(jī)房電能應(yīng)用效率分析

PUE是全球通用的數(shù)據(jù)中心電能使用情況指標(biāo)，局部電能使用效率則是在此概念基礎(chǔ)上的延伸，能夠?qū)植繀^(qū)域設(shè)備能效進(jìn)行綜合分析。在忽略能源使用路徑的前提下，根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)部區(qū)域來(lái)對(duì)比上送風(fēng)模式的封閉冷通道氣流組織情況。同時(shí)，在機(jī)房?jī)?nèi)ICT設(shè)備同等用電負(fù)荷的情況下，空調(diào)用電負(fù)荷與改造之前相比有了明顯的降低，制冷能耗得到了大幅度下降。此外，空調(diào)電負(fù)荷降低的前提下，不僅緩解了該區(qū)域配電系統(tǒng)高負(fù)荷率的壓力，同時(shí)釋放出的電力容量也能夠?yàn)闄C(jī)房提供更多ICT設(shè)備裝機(jī)容量，為相關(guān)企業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)房在同等運(yùn)行負(fù)載的情況下，傳統(tǒng)機(jī)房采用了上送風(fēng)的模式對(duì)冷通道進(jìn)行了改造，隨后，機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度就變得更加均勻，而且方差更小，進(jìn)風(fēng)時(shí)的溫度更低，在一定程度上解決了熱島效應(yīng)，提高了機(jī)柜熱的穩(wěn)定性。同時(shí)在安裝冷通道之后，如果冷通道內(nèi)機(jī)柜沒(méi)有裝滿ICT設(shè)備，那么就可以通過(guò)加裝盲板來(lái)遏制機(jī)柜背面散熱的回流情況，使冷熱通道能夠被完全隔開，進(jìn)而有效提高通信機(jī)房的能效，有效解決了熱島效應(yīng)問(wèn)題。