王莎莎

（呼和浩特鐵路局，工程師，內(nèi)蒙古　呼和浩特市　010050）

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信息機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)改造應(yīng)用

王莎莎

（呼和浩特鐵路局，工程師，內(nèi)蒙古呼和浩特市010050）

摘要：本文從分析現(xiàn)有機房能耗入手，研究信息機房節(jié)能降耗的技術(shù)措施。分析當(dāng)前影響該信息機房能耗的主要因素，確定空調(diào)系統(tǒng)是改造的重點，提出了應(yīng)用機房空調(diào)系統(tǒng)的效能管理、合理規(guī)劃機房布局等節(jié)能減排技術(shù)并對其相關(guān)因素進(jìn)行技術(shù)改造的措施，取得了良好的效果，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：信息機房節(jié)能減排空調(diào)系統(tǒng)

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.03.011

鐵路信息機房是鐵路調(diào)度行車指揮、生產(chǎn)運輸、客運營銷等個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，是鐵路部門保證正常生產(chǎn)工作的重中之重，而承載信息系統(tǒng)各類軟硬件資源的信息機房的運行和維護(hù)顯得愈發(fā)重要。信息機房的安全可靠運行成為保障鐵路調(diào)度等各系統(tǒng)正常運行的重要保證。

當(dāng)前，信息機房的建設(shè)規(guī)模日益擴大，信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷增多，已成為鐵路能耗的“大戶”。同時，機房的用電及散熱量急劇增加，各種服務(wù)器、機柜、空調(diào)等設(shè)備的過熱問題日益顯現(xiàn)。以某鐵路信息機房為例，隨著機房的不斷建設(shè)升級，信息和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備密度也不斷增加，這些設(shè)備要為用戶提供連續(xù)不間斷的7×24h服務(wù)，產(chǎn)生大量的熱負(fù)荷，不僅帶來耗電增加及運行成本的急劇攀升，而且產(chǎn)生沉重的碳排量負(fù)擔(dān)。因此，如何在保障機房運行安全穩(wěn)定的前提下，降低能量消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排是當(dāng)前機房管理研究的一個重要課題。

1　信息機房的設(shè)備組成及能耗現(xiàn)狀

1.1信息機房設(shè)備組成筆者以所在的某鐵路信息機房為例，該機房現(xiàn)有面積120 m2，布置有小型機、存儲、微機服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機房場地輔助設(shè)備等100多臺套，機柜30余個。作為鐵路信息系統(tǒng)運行基礎(chǔ)的信息機房，擔(dān)負(fù)著為鐵路各信息系統(tǒng)提供安全穩(wěn)定運行環(huán)境的責(zé)任，因此，機房運行的好壞直接影響鐵路運輸安全。該鐵路信息房主要由設(shè)備系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和場地動力監(jiān)控系統(tǒng)5個部分組成。

1.1.1設(shè)備系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)是機房的主要組成部分，是指信息系統(tǒng)所依托的網(wǎng)絡(luò)和計算機設(shè)備，為用戶提供7×24h不間斷的網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)服務(wù)，主要包括服務(wù)器、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等信息系統(tǒng)資產(chǎn)。

1.1.2空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)指提供制冷、通風(fēng)和加濕功能，用以維持信息機房溫度和濕度在既定范圍內(nèi)的精密空調(diào)。為保持溫濕度恒定，空調(diào)需要全年不間斷高負(fù)荷運行。

1.1.3供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng)是為信息機房精密設(shè)備和重要負(fù)載提供純凈的、不間斷電力供應(yīng)，并確保供電的安全、可靠。包括供電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和不間斷電源（UPS）。

1.1.4照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)是為機房提供照明。

1.1.5場地動力監(jiān)控系統(tǒng)場地動力監(jiān)控系統(tǒng)用于機房運行維護(hù)的探測、監(jiān)控、管理，主要由為維持機房安全正常運轉(zhuǎn)，確保機房各項環(huán)境因素滿足信息系統(tǒng)設(shè)備運行要求的各類設(shè)施設(shè)備組成，是機房高可用性的基礎(chǔ)。包括環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)。

1.2能耗現(xiàn)狀該機房能耗主要指由上述5個系統(tǒng)運行所耗散的電力。機房各系統(tǒng)的能耗情況見表1所示。

表1　信息機房各個系統(tǒng)能耗情況表

由表1可知，該鐵路信息機房設(shè)備系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)所占能耗占機房總能耗的90%以上，是節(jié)能降耗的主要部分。對該機房來說，設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)能降耗已不太現(xiàn)實，因此，加強機房空調(diào)系統(tǒng)管理，提高空調(diào)系統(tǒng)利用率，是現(xiàn)有機房節(jié)能減排的重點。

該鐵路信息機房始建于上世紀(jì)90年代。當(dāng)前在鐵路信息化大發(fā)展的背景下，信息系統(tǒng)設(shè)備和規(guī)模不斷擴大，機房內(nèi)設(shè)備不斷增多，機房運維中存在的問題日益凸顯，主要體現(xiàn)在以下3個方面：

1）建設(shè)初期運維經(jīng)驗不足，機房設(shè)計不盡合理。隨著服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷增多，設(shè)備密度加大，機柜數(shù)量急劇增加存在制冷設(shè)備不能按實際設(shè)備需要進(jìn)行分配而導(dǎo)致局部過熱現(xiàn)象。

2）機房內(nèi)機柜布置不合理。機房建設(shè)之初，為保持機房內(nèi)的設(shè)備整潔、美觀，機房內(nèi)每列機柜均為同向布置。而機柜的背面為散熱面，溫度較正面高，這樣就造成前排機柜散出的熱風(fēng)被后排機柜從正面吸入，后排機柜進(jìn)風(fēng)溫度會明顯高于前排，使機房內(nèi)溫度分布不均衡。

3）精密空調(diào)間為半封閉空間，在現(xiàn)有機房內(nèi)單獨劃間設(shè)立，設(shè)雙向玻璃門，影響空調(diào)回風(fēng)。

2　機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)

2.1機房空調(diào)系統(tǒng)的效能管理機房有多套專用空調(diào)，對多臺空調(diào)進(jìn)行有效合理的節(jié)能控制管理，是機房制冷系統(tǒng)主要的節(jié)能措施。當(dāng)前，信息機房空調(diào)配備采用的是N+M（M=1，2，3……）的冗余方式。如果多臺空調(diào)同時運行，勢必造成資源的浪費。因此，將多臺空調(diào)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理，設(shè)置主備機，多臺空調(diào)溫濕度傳感讀數(shù)共享，由主機計算制冷需求，決定總體輸出方向，其他機組根據(jù)制冷需求決定是否提供制冷輸出，具有富裕的制冷能力的機組可選擇自動休眠功能，進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)；而當(dāng)制冷需求上升時可自動蘇醒投入運行〔2，3〕。2.2合理規(guī)劃機房布局合理規(guī)劃機房布局，尤其是機柜的擺放方式，能有效地組織機房內(nèi)氣流的良性流動。氣流組織設(shè)計不良時會降低空調(diào)的利用效率，即使機房總制冷量足夠仍存在局部高溫?zé)崴傈c〔5，6〕。

由于機柜的正面為進(jìn)氣口，背面為散熱面，因此，應(yīng)采用冷/熱通道設(shè)計方式進(jìn)行機柜布局（如圖1所示）。機柜的擺放按照面對面、背對背的方式布置，使兩個機柜的正面面對面、背面背對背，分別建立起熱量的冷熱通道，使冷空氣通過這個通道直達(dá)服務(wù)器前面的通風(fēng)口，并能使來自服務(wù)器背面的熱氣流通過管道排出，從而避免同向布置的機柜制冷空氣和散熱空氣混合所造成的混風(fēng)現(xiàn)象，提高空調(diào)制冷效率，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗〔4〕。

圖1　機柜冷/熱通道布置方式

3　現(xiàn)有機房節(jié)能減排技術(shù)改造

空調(diào)系統(tǒng)作為信息機房運維安全的重要保障，其作用非常重要。一旦空調(diào)發(fā)生故障，甚至停機，影響機房制冷，機房內(nèi)的溫度會迅速升溫，大部分設(shè)備都會因為過熱而宕機，甚至造成系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重影響信息系統(tǒng)的運行。2012年發(fā)生在某鐵路信息機房的空調(diào)故障，就曾經(jīng)導(dǎo)致該機房所在的客票業(yè)務(wù)網(wǎng)站屢次出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了客票發(fā)售業(yè)務(wù)。因此，應(yīng)保障信息機房空調(diào)的良好運維，加強空調(diào)系統(tǒng)的管控，提高機組利用效率，同時盡可能節(jié)能減排。結(jié)合以上問題，該機房主要進(jìn)行了以下幾個方面的改造：

1）將機房機柜布置進(jìn)行改造，區(qū)分散熱區(qū)和非散熱區(qū)，將配電柜、UPS等散熱較低的設(shè)備和其他服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備分散開來，設(shè)備按照功能劃分，單獨設(shè)立電源室，網(wǎng)絡(luò)間和服務(wù)器區(qū)，以利于空調(diào)系統(tǒng)的組織設(shè)計。

2）機房內(nèi)的機柜安裝均采用面對面、背靠背方式，將相鄰兩排機柜按照“面對面”和“背靠背”的方式排列，進(jìn)行氣流組織，機柜正面為冷通道，背面為熱通道，冷空氣從機柜正面進(jìn)入機柜，經(jīng)過給機柜內(nèi)冷卻后，由機柜背面流出機柜，形成冷熱氣流的通道，最終至空調(diào)機組回風(fēng)口。同時，將空調(diào)布置在冷通道所在的列尾，從而避免局部過熱現(xiàn)象，提高空調(diào)制冷利用效率。

3）合理擺放空調(diào)的位置，拆除原有空調(diào)的玻璃門，與機柜形成開間，以利于空調(diào)回風(fēng)，提高制冷效果。

4）強化現(xiàn)有精密空調(diào)的管理，將空調(diào)進(jìn)行群控聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，理設(shè)置空調(diào)使用的主備模式，自動檢測機房溫濕度變化，當(dāng)溫濕度不滿足需求時，自動對聯(lián)網(wǎng)空調(diào)進(jìn)行開關(guān)機管理。當(dāng)溫濕度需求發(fā)生變化或者有一臺發(fā)生故障時，休眠設(shè)備自動投入，以滿足機房運行環(huán)境的要求。在保證機房溫濕度符合要求的情況下，有效減少了空調(diào)的運行時間，節(jié)省了能耗。同時，對聯(lián)網(wǎng)的空調(diào)機組設(shè)置輪巡，提高了各個空調(diào)的利用效率。

經(jīng)過改造后的機房運行一段時間后，不僅保障了機房設(shè)備運行的環(huán)境條件，提高了維護(hù)效率，在節(jié)能降耗上也取得了一定的成果。從節(jié)電的角度來看，每年節(jié)省了約25%的電費，有效地節(jié)約了電能，達(dá)到了減排的目的。

4　結(jié)束語

結(jié)合現(xiàn)有鐵路信息機房特點，進(jìn)行以空調(diào)系統(tǒng)為主的節(jié)能改造，在合理利用電力資源的同時，充分保障機房的溫濕度平衡，既高效又節(jié)能。當(dāng)然，信息機房的節(jié)能是個系統(tǒng)工程，節(jié)能技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只上述提到的這種技術(shù)，隨著信息機房的業(yè)務(wù)發(fā)展，需要不斷研究新的節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)機房節(jié)能減排、高效安全的最終目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：（ 序號要在文中相關(guān)字句右上角標(biāo)出）

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中圖分類號：F206

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）01-0030-03