何寶磊，張 暉

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

近年來，我國各行各業(yè)積極響應(yīng)政府號召開展節(jié)能減排工作，綠色節(jié)能觀念逐漸深入人心。為了落實科學(xué)發(fā)展觀，通信行業(yè)已經(jīng)將節(jié)能減排工作納入到日常重要事項中。隨著通信技術(shù)的逐步發(fā)展，各類通信設(shè)備集成度、功耗等相比以往成倍提高，各運營商機房均存在部分機房空調(diào)制冷效率低、局部高溫的問題，機房內(nèi)設(shè)備因過熱而故障，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)安全和用戶體驗，降低服務(wù)質(zhì)量[1]。通信機房作為節(jié)能減排的重點對象，在運營商節(jié)能減排工作中應(yīng)引起高度重視。

1 通信匯聚機房用電分析

傳送網(wǎng)按層級可以分為核心層、匯聚層、接入層，其中匯聚層起到承上啟下的作用。匯聚機房作為承載匯聚層設(shè)備的物理載體，根據(jù)重要性、覆蓋區(qū)域、收斂疏導(dǎo)業(yè)務(wù)量可分為重要匯聚機房、普通匯聚機房、業(yè)務(wù)匯聚機房[2]。匯聚機房分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 匯聚機房分層結(jié)構(gòu)圖

重要匯聚機房用于單個或多個匯聚區(qū)業(yè)務(wù)收斂，實現(xiàn)與核心節(jié)點互聯(lián)，重要性和安全等級要求較高，主要安裝傳送網(wǎng)設(shè)備、核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)面設(shè)備、數(shù)據(jù)承載網(wǎng)寬帶接入服務(wù)器（Broadband Remote Access Server，BRAS）以及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network，CDN）等下沉設(shè)備。

普通匯聚機房用于收斂單個匯聚區(qū)域業(yè)務(wù)，可以結(jié)合綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的規(guī)劃進行部署，主要安裝傳送網(wǎng)設(shè)備、無線網(wǎng)集中部署設(shè)備，按需部署數(shù)據(jù)承載網(wǎng)BRAS[3]。

業(yè)務(wù)匯聚機房用于匯聚某些業(yè)務(wù)集中區(qū)域的局部業(yè)務(wù)，以節(jié)省上連的管線資源，主要安裝傳送網(wǎng)設(shè)備、無線網(wǎng)集中部署設(shè)備以及集客接入設(shè)備等[4]。

匯聚機房用電可以分為通信設(shè)備用電和機房環(huán)境用電。其中通信設(shè)備用電主要分為傳輸設(shè)備用電、數(shù)據(jù)設(shè)備用電、無線設(shè)備用電等，機房環(huán)境用電主要分為機房空調(diào)用電、機房照明用電等[5,6]。通過對比分析近年來匯聚機房通信設(shè)備用電量和機房環(huán)境用電量數(shù)據(jù)，得出通信設(shè)備用電量、空調(diào)設(shè)備用電量、照明設(shè)備用電量在機房總用電量中的占比如表1所示。

表1 各類設(shè)備用電量占比

根據(jù)在網(wǎng)匯聚機房使用情況的調(diào)研，通過優(yōu)化空調(diào)制冷方案、提高制冷效率、降低空調(diào)數(shù)量的方式可以有效降低空調(diào)用電，從而實現(xiàn)通信匯聚機房的節(jié)能減排。

2 通信匯聚機房存在的問題

匯聚機房內(nèi)有源設(shè)備區(qū)域和無源設(shè)備區(qū)域未加以區(qū)分，混合布置，共用機房空間?？照{(diào)需要為整個機房服務(wù)，制冷要求較低的無源設(shè)備區(qū)域也在消耗空調(diào)資源，制冷空間過大，導(dǎo)致空調(diào)制冷效率低[7]。

新建匯聚機房的設(shè)備數(shù)量隨著業(yè)務(wù)發(fā)展不斷增加，除了基礎(chǔ)配套設(shè)備外，業(yè)務(wù)設(shè)備在前中期數(shù)量偏少，僅集中安裝于機房部分區(qū)域，實際占用的機房空間有限，而空調(diào)需要對整體空間進行制冷，造成了不必要的冷量損失。

現(xiàn)階段，匯聚機房新增的各類設(shè)備集成度高、功耗大、產(chǎn)生的熱量大，傳統(tǒng)設(shè)計中雖然空調(diào)的制冷量能滿足要求，但由于機房設(shè)備安裝位置不合理，中高功率設(shè)備遠(yuǎn)離最佳制冷區(qū)間，導(dǎo)致機房局部高溫問題，后期維護部門只能通過限制機房使用或新增空調(diào)解決局部過熱問題，大大增加了機房用電量，無法滿足機房電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）的要求，違背了節(jié)能減排的原則[8]。

設(shè)備機柜的進出風(fēng)方式、散熱模塊的配置等與機房總體氣流組織的設(shè)計方式相悖，設(shè)備自身散熱不暢導(dǎo)致產(chǎn)生的熱風(fēng)無法高效排出，在機柜內(nèi)部形成渦流，導(dǎo)致機柜內(nèi)局部高熱，極易引起設(shè)備過熱宕機造成通信故障或設(shè)備損壞，產(chǎn)生不可計量的經(jīng)濟損失。

3 匯聚機房綠色節(jié)能設(shè)計

結(jié)合通信匯聚機房自身的實際情況，選用合適的設(shè)計方案，減少匯聚機房在工作中的無效電能消耗，實現(xiàn)機房PUE值降低和節(jié)能減排的目的。

（1）采用有源設(shè)備和無源設(shè)備分離的分區(qū)方式，合理分配需要空調(diào)制冷的空間，減少冷量損失。具體設(shè)計時，綜合考慮機房形狀、尺寸、光纜進局以及空調(diào)安裝等條件，將機房劃分為有源設(shè)備區(qū)域、無線設(shè)備區(qū)域。有源設(shè)備區(qū)域盡量方正，便于安裝設(shè)備、空調(diào)等。無源設(shè)備區(qū)域盡量選擇機房邊角區(qū)域，靠近光纜進局等[9]。

以某匯聚機房為例，機房整體面積約107 m2，機房內(nèi)有剪力墻等結(jié)構(gòu)，無法拆除。選取機房最內(nèi)部的方正區(qū)域（約40 m2）作為有源區(qū)域；機房右側(cè)狹長區(qū)域不便于安裝有源設(shè)備，且機房入局管孔在右側(cè)，故劃定右側(cè)區(qū)域為無源光纖配線架（Optical Distribution Frame，ODF）區(qū)域（約24 m2）；剩余區(qū)域（43 m2）作為后期機房擴容預(yù)留區(qū)域。匯聚機房區(qū)域劃分如圖2所示。

圖2 匯聚機房區(qū)域劃分

（2）采用靈活可調(diào)控的軟隔斷方式，將冷風(fēng)空間縮小，解決初期空調(diào)粗獷式送風(fēng)、制冷區(qū)域大的弊端，緩解機房維護壓力。設(shè)計時對有源區(qū)域進一步規(guī)劃，劃定未來3～5年內(nèi)設(shè)備安裝區(qū)域和各類設(shè)備數(shù)量，將該區(qū)域與其他空閑有源區(qū)域采用防火軟隔斷材料進一步分離，縮小制冷區(qū)域，提高空調(diào)制冷效率。

以某匯聚機房為例，未來3～5年內(nèi)普通建設(shè)方式下的機房制冷量需求測算結(jié)果為26.8 kW。而通過軟隔斷進一步縮小制冷區(qū)域后，制冷量需求測算結(jié)果為24.976 kW。根據(jù)測算結(jié)果，軟隔斷方式能夠進一步減少維護空間，降低冷量損失。此外，經(jīng)實際測量，軟隔斷內(nèi)部空間溫度比外部溫度低3 ℃以上，有利于在用設(shè)備散熱。匯聚機房軟隔斷方案如圖3所示。

圖3 匯聚機房軟隔斷方案

（3）根據(jù)有源區(qū)域設(shè)備平面布局，擬定不同設(shè)備的安裝位置，分離高熱量設(shè)備。波分電子架、BRAS設(shè)備等高功耗、高熱量設(shè)備盡量靠近空調(diào)安裝，保證設(shè)備的散熱條件，避免部分設(shè)備出現(xiàn)局部高溫，提高機房使用率，降低機房內(nèi)設(shè)備故障率。

（4）采用各種新型空調(diào)，如小型精密空調(diào)、氟泵空調(diào)、節(jié)能雙循環(huán)空調(diào)，降低空調(diào)全年電功率，達到節(jié)能減排的目的。在設(shè)計時應(yīng)注意氣流組織布局，采用防靜電地板下送風(fēng)、風(fēng)管精確送風(fēng)、封閉冷通道等建設(shè)方式，避免氣流組織混亂、氣流短路等問題，提高制冷效率[10]。

（5）對于局部過熱的設(shè)備，應(yīng)結(jié)合實際情況進行具體設(shè)計。對機柜中未安裝設(shè)備的空余槽位進行封堵，防止氣流紊亂。此外，對同一列相鄰機柜之間的空隙、機柜底部與防靜電地板之間的空間進行封堵，阻止熱氣流的回流。當(dāng)機柜內(nèi)設(shè)備較多或原有散熱方式不暢時，可通過加裝額外的散熱單元來改善。

4 結(jié) 論

通過對有源設(shè)備和無源設(shè)備分區(qū)、新增靈活可調(diào)控的軟隔斷區(qū)域以及擬定設(shè)備位置等方式，分離使用區(qū)域，縮小制冷區(qū)間，合理配置設(shè)備位置，從而提高空調(diào)制冷效率，解決機房局部過熱、能效低的問題。通過通信匯聚機房綠色節(jié)能設(shè)計，提升機房使用效率，保障后期各類業(yè)務(wù)的順利持續(xù)接入。