李　洋（大慶油田有限責(zé)任公司信息技術(shù)公司）

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機(jī)房機(jī)柜精確送風(fēng)系統(tǒng)在IDC機(jī)房中的應(yīng)用

李洋（大慶油田有限責(zé)任公司信息技術(shù)公司）

IDC（Internet Data Center）機(jī)房普遍存在“節(jié)能減排”和“設(shè)備安全”兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，以“節(jié)能不能犧牲安全性”為宗旨，在IDC機(jī)房中同時(shí)選擇了“節(jié)能減排”和“安全性”的這兩項(xiàng)技術(shù)。通過(guò)對(duì)機(jī)房精確送風(fēng)系統(tǒng)的研究和效果評(píng)估，總結(jié)IDC機(jī)房減排的效果和問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能減排和提高機(jī)房設(shè)備安全運(yùn)行效率的最終目的。

IDC機(jī)房精確送風(fēng)節(jié)能減排

IDC機(jī)房近幾年發(fā)展規(guī)模巨大，發(fā)展迅速，消耗的空調(diào)制冷量增大，耗電也隨之增多。IDC機(jī)房能源成本和能耗需求增多，引起業(yè)界的高度關(guān)注。因此，在保障系統(tǒng)設(shè)備安全的大前提下，如何提高用電利用率、提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房的管理水平、解決機(jī)房溫度過(guò)高的問(wèn)題，是一個(gè)急需重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的機(jī)房用電達(dá)到成本總額的65%以上，所以，在這個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行節(jié)能減排是十分迫切的。

1　上送風(fēng)機(jī)房機(jī)柜精確送風(fēng)系統(tǒng)

IDC機(jī)房空調(diào)的用電成本占整個(gè)機(jī)房耗電總成本的一半以上，并且這種機(jī)房大部分采用了下送風(fēng)空調(diào)制冷系統(tǒng)，電力能耗非常高，制冷效率比較低。而上送風(fēng)機(jī)房機(jī)柜精確送風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)IDC機(jī)柜使用精確送風(fēng)的制冷方式，將空調(diào)的輸出冷風(fēng)送到每一個(gè)機(jī)柜，有效控制了氣流流動(dòng)方向，使空調(diào)制冷的效率大幅度提高，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo)。

1.1上送風(fēng)機(jī)房機(jī)柜精確送風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

精確送風(fēng)的技術(shù)將空調(diào)輸出的冷氣輸送到機(jī)柜內(nèi)的最熱位置，溫度很低的冷風(fēng)直接作用于機(jī)柜設(shè)備，在熱傳導(dǎo)效應(yīng)的作用下帶走設(shè)備產(chǎn)生的熱量，大大提高了熱交換的效率［1］。此時(shí)的機(jī)房溫度與普通上送風(fēng)相比，溫度較高，但機(jī)房的環(huán)境溫度不會(huì)影響到通信設(shè)備的冷卻；所以，先冷卻設(shè)備后再降低室溫，是精確送風(fēng)技術(shù)的一大特點(diǎn)。

1.2實(shí)際效果測(cè)試

原上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，針對(duì)機(jī)房部分設(shè)備溫控達(dá)不到要求、電能消耗大的特點(diǎn)，具體分析了IDC機(jī)房存在這些缺陷的原因，有針對(duì)性地采取了必要措施，使用機(jī)柜精確送風(fēng)技術(shù)，將原IDC上送風(fēng)機(jī)柜空調(diào)進(jìn)行了改造。

1.2.1機(jī)房部分設(shè)備發(fā)熱、耗電量高

機(jī)房耗能過(guò)高原因分析：由表1可知，傳統(tǒng)機(jī)房空調(diào)下送風(fēng)的散熱方式，針對(duì)機(jī)房所有面積范圍進(jìn)行溫度控制，供氣源不足，使用的是落后的開(kāi)放式散熱方式；而不是針對(duì)某一溫度高、散熱需求大的設(shè)備進(jìn)行封閉散熱，因此，散熱性差，能耗高。

表1　機(jī)房耗能過(guò)高基本起因

1.2.2采取的改造措施

基于上述原因，對(duì)不合格項(xiàng)采取針對(duì)性措施（表2）。

1）對(duì)現(xiàn)有機(jī)柜拉門(mén)進(jìn)行改造：將1～3樓核心機(jī)房共計(jì)173個(gè)機(jī)柜前門(mén)改造成為門(mén)式送風(fēng)器，并在機(jī)柜上方增加了密閉式儲(chǔ)風(fēng)結(jié)構(gòu)的送風(fēng)槽道；將導(dǎo)熱棉粘貼到送風(fēng)器內(nèi)側(cè)，這樣將熱交換的損耗降低到了最低程度。送風(fēng)裝置通過(guò)冷風(fēng)的進(jìn)風(fēng)槽道與每個(gè)機(jī)柜連接，這樣設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口就會(huì)直接接收到輸送過(guò)來(lái)的冷風(fēng)。

2）對(duì)現(xiàn)有的機(jī)柜送風(fēng)槽道進(jìn)行技術(shù)改造：改造之前的1級(jí)送風(fēng)槽道，增加2級(jí)與3級(jí)送風(fēng)槽道。1級(jí)主要是針對(duì)上送風(fēng)機(jī)房的主送風(fēng)槽道，風(fēng)口之間經(jīng)常間隔3～4 m。2級(jí)槽道的一端與1級(jí)送風(fēng)槽道相連接，另一端則與3級(jí)送風(fēng)槽道的一段中間風(fēng)管相連接。對(duì)于3級(jí)送風(fēng)槽道，屬于支路槽道，位置在每個(gè)機(jī)柜的頂部，用來(lái)和2級(jí)槽道連接在一起。

表2　不合格項(xiàng)改造措施

2　詳細(xì)估測(cè)節(jié)能結(jié)果

2.1測(cè)試

1）在空調(diào)的I/O控制口，連接電表，監(jiān)測(cè)空調(diào)用電狀況。

2）利用紅外熱成像儀，測(cè)試溫度是否達(dá)到改造后的標(biāo)準(zhǔn)：通常環(huán)境下，改造前，機(jī)柜前門(mén)溫度為26～28℃，經(jīng)過(guò)精確送風(fēng)的改造后，機(jī)柜前門(mén)溫度降為14～16℃。

3）對(duì)出風(fēng)口的溫度分布參數(shù)進(jìn)行測(cè)試：出風(fēng)的溫度存在較大差別，致使兩種制冷效果并不一樣。未進(jìn)行改造機(jī)柜的時(shí)候，機(jī)柜的出風(fēng)溫度平均為35℃左右，有些熱點(diǎn)溫度達(dá)到46℃以上，有11～21℃的上升空間。因?yàn)橥獠康睦淇諝馐怯稍O(shè)備機(jī)箱風(fēng)扇吸入或自然流入的，這種冷風(fēng)的流量小，送風(fēng)量不可控，容易造成一部分的熱空氣重復(fù)被吸入設(shè)備的現(xiàn)象；因此，在機(jī)柜內(nèi)部便形成了“熱島”現(xiàn)象。只能再次通過(guò)增加空調(diào)數(shù)量，在耗費(fèi)大量電能的基礎(chǔ)上降低室內(nèi)空氣溫度，抑制產(chǎn)生局部“熱島”現(xiàn)象［2］。

經(jīng)過(guò)改造之后，機(jī)柜的送風(fēng)精確度大大提高。通過(guò)精準(zhǔn)分析熱成像圖，可以發(fā)現(xiàn)相鄰機(jī)柜平均出風(fēng)溫度保持在29℃以下，熱點(diǎn)溫度維持在39℃上下，有10～12℃的上升。相鄰機(jī)柜的溫度上升幅度比較平均，因?yàn)橄噜彊C(jī)柜對(duì)送風(fēng)量的大小控制比較精確，因此，對(duì)設(shè)備發(fā)熱量進(jìn)行控制也很精準(zhǔn)，這樣便有效地抑制了機(jī)柜產(chǎn)生“熱島”現(xiàn)象。

2.2節(jié)能效果

測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3　測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)

由表3可知，對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房實(shí)施改造之后，精確送風(fēng)提高了冷卻效率，節(jié)能減排效果比較理想，同時(shí)降低了成本，間接為企業(yè)生產(chǎn)增加了效益。該設(shè)備機(jī)柜在進(jìn)行改造后，企業(yè)機(jī)房空調(diào)由原來(lái)的12臺(tái)減少至7臺(tái)，減少了5臺(tái)（其中4臺(tái)為機(jī)房四壁環(huán)風(fēng)空調(diào)，1臺(tái)為中央新風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)），只保留每列機(jī)柜的1臺(tái)柜頭空調(diào)，將5臺(tái)空調(diào)調(diào)劑給其他機(jī)房繼續(xù)使用。雖然空調(diào)數(shù)量下降，但由于使用了精確送風(fēng)系統(tǒng)，耗電量節(jié)約率達(dá)到11.2%，電費(fèi)節(jié)約率達(dá)到11.3%。

2.3安全特性

經(jīng)過(guò)改造之后，機(jī)柜的送風(fēng)效果明顯提高，機(jī)房?jī)?nèi)冷卻氣流得到了合理利用。通過(guò)采取調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量的措施，精確分配了制冷量，使機(jī)房?jī)?nèi)部部分溫度過(guò)高的場(chǎng)所可以大幅度散熱，將局部“熱島”效應(yīng)進(jìn)行了有效消除，防止設(shè)備宕機(jī)或者重啟，進(jìn)一步提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。

3　節(jié)能技術(shù)的適用范圍及建議

使用全封閉的機(jī)柜進(jìn)行精確送風(fēng)，送風(fēng)的溫度和送風(fēng)截面積，在普通狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生很大變化，但冷氣的風(fēng)速要進(jìn)行一定程度的調(diào)整，這樣才會(huì)滿足各種散熱設(shè)備機(jī)柜額定的散熱需求。然而，在IDC機(jī)房具體的使用過(guò)程中，也應(yīng)該注意該技術(shù)的局限性。

1）此種上送風(fēng)機(jī)房送風(fēng)技術(shù)應(yīng)該與用電功耗為5 kVA的機(jī)柜進(jìn)行匹配，對(duì)大于7 kVA的機(jī)柜，就應(yīng)該采取一些防護(hù)措施進(jìn)行節(jié)能減排，如使用大功率的制冷節(jié)能設(shè)備機(jī)柜。

2）此種上送風(fēng)設(shè)備精確送風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，主要應(yīng)用于機(jī)柜間距比較適中、空調(diào)送風(fēng)條件好的環(huán)境中。例如，如果因?yàn)榭照{(diào)送風(fēng)壓力不高，將會(huì)降低機(jī)柜的節(jié)能效果，還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。如果機(jī)柜間距不合適，可能會(huì)增加機(jī)房設(shè)備環(huán)境溫度，在機(jī)房?jī)?nèi)操作的工作人員，會(huì)發(fā)生不舒適的感覺(jué)。改造后的機(jī)房，機(jī)柜間距比較合理，IDC機(jī)房溫度可以保持正常范圍；而未改造的某層數(shù)據(jù)機(jī)房，機(jī)柜之間最近處距離小于800 mm。即使服務(wù)器溫度維持在正常工作溫度之下，人員如果在該層機(jī)房?jī)?nèi)停留較長(zhǎng)時(shí)間，產(chǎn)生的熱量會(huì)使其有些不舒適。

建議：本文指舊機(jī)房改造，因此只能采用上送風(fēng)系統(tǒng)。如果新建一個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房，可以采用下送風(fēng)空調(diào)的同時(shí)，全部配套使用專用下送風(fēng)機(jī)柜，保證數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)可以發(fā)揮出最佳的運(yùn)行效果。

4　結(jié)論

綜上所述，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中安裝上送風(fēng)精確送風(fēng)系統(tǒng)，開(kāi)展節(jié)能減排，既有利于降低能耗，也可以提高設(shè)備操作的安全性，從而產(chǎn)生較好的節(jié)能效果。在數(shù)據(jù)中心機(jī)房持續(xù)發(fā)展的背景下，也提出了更高的節(jié)能減排要求，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，不斷創(chuàng)新節(jié)能減排技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)保障設(shè)備運(yùn)行安全性和數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能減排的根本目標(biāo)。

［1］辛小光.跨越“中等技術(shù)陷阱”促進(jìn)機(jī)房節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展［J］.機(jī)房技術(shù)與管理，2015（4）：17-18.

［2］劉威，許新毅，鄧重新.通信機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施分析［J］.暖通空調(diào)，2010，40（4）：92-96.（收稿日期：2015-07-30）

遼河油田地?zé)嶂卮罂蒲许?xiàng)目通過(guò)中檢

7月6日，記者從遼河油田供水公司了解到，該公司承擔(dān)的集團(tuán)公司重大科研項(xiàng)目《中國(guó)石油地?zé)豳Y源規(guī)劃和地?zé)崴毓嗉盁嵝世醚芯俊罚诮?jīng)過(guò)專家聽(tīng)取項(xiàng)目匯報(bào)、現(xiàn)場(chǎng)檢查后，順利通過(guò)集團(tuán)公司中期檢查。

該課題是集團(tuán)公司重大科研項(xiàng)目《可再生能源技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究》中的一項(xiàng)，由遼河油田公司和中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院共同承擔(dān)，項(xiàng)目周期從2014年1月至2015年12月。供水公司作為油田公司從事地?zé)嵫芯块_(kāi)發(fā)的主要單位，承擔(dān)了該項(xiàng)目地?zé)崴疅嵝世眉夹g(shù)研究和地下水回灌技術(shù)系統(tǒng)研究?jī)刹糠种饕獌?nèi)容。

目前，遼河油田采油站大多采用水套加熱爐為進(jìn)站原油加熱，具有能耗高、管理不便等缺點(diǎn)。供水公司在進(jìn)行多年熱泵技術(shù)探索應(yīng)用的基礎(chǔ)上，積極創(chuàng)新工藝，探索推進(jìn)水源熱泵和燃?xì)鉄岜迷诠I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，取代水套爐為原油供熱。

2014年項(xiàng)目開(kāi)展初期，該公司在小龍灣輸油泵站進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)踐，取得了良好的效果。目前，正在曙五聯(lián)開(kāi)展燃?xì)鉄岜眉夹g(shù)伴熱小試試驗(yàn)，由燃?xì)鉄岜锰崛∮吞锊沙鏊械臒崮?，?2 m3/h進(jìn)站原油換熱，每天可比水套爐節(jié)約500 m3左右天然氣，節(jié)省費(fèi)用約1500元。據(jù)估算，如將燃?xì)鉄岜脩?yīng)用在一座產(chǎn)量每天7000 m3的聯(lián)合站，年可節(jié)約燃料費(fèi)用1200余萬(wàn)元。

該公司對(duì)制約熱泵技術(shù)推廣應(yīng)用的地下水回灌技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)，先后開(kāi)展了深、淺層地?zé)崴毓嘣囼?yàn)，形成了自然回灌和壓力回灌兩種系統(tǒng)。完整的回灌技術(shù)成果，有效解決了制約大規(guī)模推廣熱泵技術(shù)的瓶頸問(wèn)題。該研究在遼河平原沉積盆地進(jìn)行回灌試驗(yàn)取得的成果，處于國(guó)內(nèi)沉積盆地回灌研究行業(yè)領(lǐng)先水平。

據(jù)介紹，課題下一步將重點(diǎn)開(kāi)展油田地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，該課題完成后將對(duì)熱泵技術(shù)在油田工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用起到有效的促進(jìn)推動(dòng)作用。

來(lái)源：中國(guó)石油網(wǎng)付亞榮供稿

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.10.008

李洋，工程師，2005年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)（通信工程專業(yè)），從事工程造價(jià)審計(jì)工作，E-mail：2065847518@qq.com，地址：黑龍江大慶讓胡路區(qū)西賓路66號(hào)通信公司機(jī)關(guān)樓，163000。