李大振 梁永寬

（1.中山大學(xué) 廣州 510275； 2.華為技術(shù)有限公司 深圳 518129）

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，各行各業(yè)的多數(shù)業(yè)務(wù)的處理都越來越依賴互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的管理，而隨著各企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也隨之?dāng)U容，進(jìn)而給互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房的制冷系統(tǒng)以更大的壓力，即對(duì)機(jī)房的制冷能力提出了更高的要求。以金融行業(yè)為例，為了滿足公司處理龐大數(shù)據(jù)的需求，各金融機(jī)構(gòu)都建立了完善的數(shù)據(jù)處理中心以及互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房，大量的機(jī)房雖然滿足了企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的需求，但是機(jī)房制冷系統(tǒng)所消費(fèi)的成本卻沒有引起相關(guān)企業(yè)的重視。一般來說，機(jī)房的用電總量中超過30 %都是耗費(fèi)于制冷系統(tǒng)，因此提升互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房制冷效率的性能將使得整個(gè)機(jī)房的成本得到有效管理，并進(jìn)而降低企業(yè)的總成本。而當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房在設(shè)計(jì)、配置和運(yùn)行上都存在不同程度的問題，各企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身的不同情況以及需求，找到其中能夠有效提升機(jī)房制冷性能的關(guān)鍵問題，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的優(yōu)化改良，避免在互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房運(yùn)行上不必要的浪費(fèi)。

1 影響互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房制冷效率提升的主要因素

1.1 機(jī)柜內(nèi)空氣流通路徑的不合理

當(dāng)前絕對(duì)大部分機(jī)房機(jī)柜內(nèi)空氣流通缺乏合理的路徑，因而機(jī)房制冷需求沒有得到有效滿足。機(jī)柜內(nèi)空氣流通路徑的不合理主要體現(xiàn)在一種名為空氣的短路循環(huán)情況上，這種情況是指由于機(jī)柜內(nèi)最下層設(shè)備排出的熱空氣會(huì)上升并與冷空氣混合，致使設(shè)備進(jìn)氣口吸入的是冷熱混合氣體，這種情況將直接降低制冷系統(tǒng)的回風(fēng)溫度，影響制冷系統(tǒng)的使用效率。此外，空氣短路循環(huán)也直接提高了設(shè)備的運(yùn)行溫度，機(jī)房維護(hù)人員經(jīng)常通過進(jìn)一步降低制冷系統(tǒng)的輸出溫度來解決該問題，而輸出溫度設(shè)定的降低一方面將直接增加機(jī)房制冷效率損失，另一方面機(jī)房管理人員也將采取額外的除濕工作，機(jī)房用電量顯著增加，能源浪費(fèi)問題突出。此外，一個(gè)機(jī)柜內(nèi)通常會(huì)被放置多臺(tái)設(shè)備，這些設(shè)備所排出的熱氣體將無法迅速排出進(jìn)而在機(jī)柜產(chǎn)生局部高溫，而為了解決該問題，管理人員通常會(huì)加大機(jī)房的制冷量，這就進(jìn)一步增加了用電量。

1.2 機(jī)柜布局不當(dāng)

如今大部分企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房的機(jī)柜在布局時(shí)通常存在明顯的不合理，這種布局的不當(dāng)也影響了機(jī)房制冷系統(tǒng)性能的充分發(fā)揮。企業(yè)在對(duì)機(jī)柜進(jìn)行布局時(shí)，往往只考慮擺放的美觀性、使用的便捷性以及空間利用的有效性，而忽略了不恰當(dāng)?shù)臋C(jī)柜布局對(duì)制冷系統(tǒng)送風(fēng)口與回風(fēng)口的影響。當(dāng)前仍有大量機(jī)房的機(jī)柜是向同一方向擺放的（如圖1所示），以為機(jī)房管理人員的管理工作以及機(jī)房?jī)?nèi)人員走動(dòng)提供便利，但是這種機(jī)柜布局將必然在機(jī)柜內(nèi)出現(xiàn)“熱點(diǎn)”，并引發(fā)嚴(yán)重的短路循環(huán)。此外，面向統(tǒng)一方向的機(jī)柜布局也將導(dǎo)致冷熱空氣提前混合，這是因?yàn)檫@種布局將產(chǎn)生機(jī)柜與空氣進(jìn)出風(fēng)口錯(cuò)位的問題，在空調(diào)的冷空氣進(jìn)入IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)口之前，設(shè)備排出的熱空氣因無法在傳輸過程中直接抵達(dá)制冷系統(tǒng)的回風(fēng)口而與冷空氣混合，進(jìn)而影響機(jī)房制冷性能發(fā)揮的有效性，機(jī)房用電量增加，增加了企業(yè)的能源耗費(fèi)成本。

1.3 高密度機(jī)柜分布增加機(jī)房制冷壓力

互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房在設(shè)計(jì)之初普遍存在的高密度機(jī)柜分布將引發(fā)機(jī)柜的散熱問題，在很大程度上增加了機(jī)房的制冷壓力。在互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房的設(shè)計(jì)階段，為了增強(qiáng)管理的便捷性，通常按照設(shè)備的類型進(jìn)行分組擺放，即大量高功率或高負(fù)載密度的服務(wù)器安裝在距離較近的機(jī)柜內(nèi)，而大量低功率的服務(wù)器也進(jìn)行了集中安裝，但是這種管理方式卻忽略了機(jī)房的制冷需求。高負(fù)載密度設(shè)備群極易在機(jī)房?jī)?nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)，而為了解決該問題，機(jī)房管理人員又會(huì)通過設(shè)置更低的空氣溫度來降低機(jī)房溫度，但是這類措施通常不能對(duì)有效提高高密度區(qū)域的制冷效果，反而會(huì)使得其他非高密度機(jī)柜區(qū)域產(chǎn)生多余溢出的制冷量，能源被大量浪費(fèi)，機(jī)房的制冷效率降低。

1.4 互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房?jī)?nèi)不合適的濕度設(shè)置

互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房不合適的濕度設(shè)置也將影響機(jī)房的制冷效率。如果機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)定高于合理的濕度，將對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)制冷系統(tǒng)產(chǎn)生一系列影響。首先，機(jī)房?jī)?nèi)濕度降低，則需要利用加濕器來提高機(jī)房?jī)?nèi)空氣的水含量，而相應(yīng)的加濕器也將成為機(jī)房?jī)?nèi)主要的散熱源，降低制冷系統(tǒng)的制冷效率；其次，如果機(jī)房?jī)?nèi)存在冷熱空氣的混合，則不良的濕度設(shè)置可能導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)水分凝結(jié)，不僅降低了制冷效率，也可能引發(fā)機(jī)房設(shè)備的故障甚至是損壞；最后，如在機(jī)房?jī)?nèi)多臺(tái)制冷設(shè)備配有加濕器，不同的制冷系統(tǒng)存在的不同回流氣體的濕溫度將導(dǎo)致制冷系統(tǒng)的相互抵觸。

2 提升互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房制冷性能的方法

2.1 安裝盲板以優(yōu)化機(jī)柜內(nèi)空氣流通路徑

圖1 機(jī)柜面向統(tǒng)一方向時(shí)冷熱空氣流動(dòng)

圖2 安裝盲板前后機(jī)柜內(nèi)氣流循環(huán)示意圖

安裝盲板將直接優(yōu)化機(jī)柜內(nèi)空氣流通路徑，避免空氣短路循環(huán)的發(fā)生。這種做法是將盲板設(shè)置在機(jī)柜上下層服務(wù)器之間（如圖2所示），此時(shí)機(jī)柜下層服務(wù)器排出的熱空氣因擋板的阻礙而難以繼續(xù)上升，設(shè)備所排出的熱空氣不會(huì)與冷空氣混合，設(shè)備進(jìn)氣口將吸入純冷空氣，機(jī)房制冷性能得到了顯著提升，機(jī)房管理人員也無需再采取額外的措施來解決空氣短路循環(huán)造成的各項(xiàng)問題，減少了用電量的消耗，充分提高了機(jī)房制冷效率。

2.2 優(yōu)化機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜布局

針對(duì)機(jī)柜布局不當(dāng)產(chǎn)生的問題，可以通過優(yōu)化機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)構(gòu)布局來解決，主要有兩種方法，一是改變機(jī)柜的排列布置方式，二是合理設(shè)置地板柵欄。在機(jī)柜的排列布置上，當(dāng)機(jī)柜數(shù)量不多時(shí)，可以將機(jī)柜以行排列并背靠背放置（如圖3所示），從而形成冷熱通道，降低空氣短路循環(huán)發(fā)生的可能性，而如機(jī)柜數(shù)量較多，則宜交替排列機(jī)房?jī)?nèi)熱通道機(jī)柜和冷通道機(jī)柜。而在地板柵欄的設(shè)置上，為達(dá)到熱空氣排放到熱通道中，則應(yīng)當(dāng)在冷通道內(nèi)放置地板柵欄，機(jī)柜服務(wù)器的空氣入口面朝冷通道。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房應(yīng)當(dāng)考慮高密度機(jī)柜造成的散熱問題

為了緩解高密度機(jī)柜分布引發(fā)的機(jī)房制冷壓力，互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房的管理人員應(yīng)當(dāng)在機(jī)房設(shè)計(jì)或擴(kuò)容時(shí)充分考慮高密度機(jī)柜造成的散熱問題。要降低該問題對(duì)機(jī)房制冷效率的影響，可以考慮采取以下幾點(diǎn)措施：一是在設(shè)備的放置設(shè)計(jì)過程中根據(jù)機(jī)柜負(fù)載的平均值注意將高負(fù)載的設(shè)備合理分開，從而使得機(jī)房?jī)?nèi)各機(jī)架空間的冷卻需要量得以平均；二是為功率密度較高的機(jī)柜設(shè)置必要的輔助散熱設(shè)備；三是在互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置專門的高密度機(jī)柜區(qū)域，并為該區(qū)域提供其所需的散熱能力；四是計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)各機(jī)柜的總散熱量，并提供相應(yīng)的散熱能力。

圖3 機(jī)柜背靠背時(shí)冷熱空氣流動(dòng)

2.4 對(duì)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房進(jìn)行合理的濕度控制

對(duì)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房進(jìn)行合理的濕度控制將有效解決機(jī)房?jī)?nèi)不合理濕度引起的制冷系統(tǒng)制冷效率低下的問題。針對(duì)該方面，可以采取如下措施：一是只在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置一個(gè)加濕器，關(guān)閉其他加濕器，以防止制冷系統(tǒng)相互之間的抵觸；二是在機(jī)房安裝中央濕度控制系統(tǒng)，以有效保持機(jī)房恒定在一個(gè)濕度值；三是注意協(xié)調(diào)不同制冷設(shè)備相互不同的濕度值。

2.5 合理設(shè)計(jì)機(jī)柜內(nèi)風(fēng)道

機(jī)柜內(nèi)的風(fēng)道設(shè)計(jì)即機(jī)柜送風(fēng)口和回風(fēng)口的設(shè)置是否合理，將直接影響機(jī)柜內(nèi)冷熱空氣的路徑，因此要想提升機(jī)房制冷系統(tǒng)的效率就應(yīng)該合理設(shè)計(jì)風(fēng)道。為了提高機(jī)房制冷系統(tǒng)的工作效率，減少機(jī)房運(yùn)行成本，在送風(fēng)口和回風(fēng)口的設(shè)置上就必須減少空氣短路循環(huán)的發(fā)生，前置進(jìn)風(fēng)后置出風(fēng)是最常采用的機(jī)柜設(shè)計(jì)方式，因此縮短機(jī)柜送風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口之間的距離能夠有效減少冷空氣穿越機(jī)柜的路徑，加快冷空氣帶走機(jī)柜熱負(fù)荷的速度，從而將冷空氣和熱空氣分別控制在冷通道和熱通道內(nèi)。

3 結(jié)束語

互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房制冷效率提升性隨著信息化的快速發(fā)展也已經(jīng)得到越來越多企業(yè)或機(jī)構(gòu)的重視，節(jié)能已經(jīng)成為了決定機(jī)房設(shè)計(jì)方式以及維護(hù)手段的重要因素，也開始作為企業(yè)運(yùn)營成本的一項(xiàng)關(guān)鍵性來予以管理。合理互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房以及機(jī)房設(shè)備的設(shè)計(jì)、規(guī)范機(jī)房?jī)?nèi)的各項(xiàng)操作和管理行為，降低不合理設(shè)計(jì)以及減少錯(cuò)誤的操作和維護(hù)措施對(duì)制冷系統(tǒng)性能發(fā)揮產(chǎn)生的負(fù)面影響，將在保證制冷系統(tǒng)良好使用的前提下降低互聯(lián)網(wǎng)機(jī)房的運(yùn)行成本。