李大振 梁永宽

（1.中山大学 广州 510275； 2.华为技术有限公司 深圳 518129）

引言

随着互联网的高速发展，各行各业的多数业务的处理都越来越依赖互联网系统的管理，而随着各企业规模的不断扩大，各互联网系统也随之扩容，进而给互联网机房的制冷系统以更大的压力，即对机房的制冷能力提出了更高的要求。以金融行业为例，为了满足公司处理庞大数据的需求，各金融机构都建立了完善的数据处理中心以及互联网机房，大量的机房虽然满足了企业生产经营的需求，但是机房制冷系统所消费的成本却没有引起相关企业的重视。一般来说，机房的用电总量中超过30 %都是耗费于制冷系统，因此提升互联网机房制冷效率的性能将使得整个机房的成本得到有效管理，并进而降低企业的总成本。而当前互联网机房在设计、配置和运行上都存在不同程度的问题，各企业应当根据自身的不同情况以及需求，找到其中能够有效提升机房制冷性能的关键问题，对系统进行有效的优化改良，避免在互联网机房运行上不必要的浪费。

1 影响互联网机房制冷效率提升的主要因素

1.1 机柜内空气流通路径的不合理

当前绝对大部分机房机柜内空气流通缺乏合理的路径，因而机房制冷需求没有得到有效满足。机柜内空气流通路径的不合理主要体现在一种名为空气的短路循环情况上，这种情况是指由于机柜内最下层设备排出的热空气会上升并与冷空气混合，致使设备进气口吸入的是冷热混合气体，这种情况将直接降低制冷系统的回风温度，影响制冷系统的使用效率。此外，空气短路循环也直接提高了设备的运行温度，机房维护人员经常通过进一步降低制冷系统的输出温度来解决该问题，而输出温度设定的降低一方面将直接增加机房制冷效率损失，另一方面机房管理人员也将采取额外的除湿工作，机房用电量显著增加，能源浪费问题突出。此外，一个机柜内通常会被放置多台设备，这些设备所排出的热气体将无法迅速排出进而在机柜产生局部高温，而为了解决该问题，管理人员通常会加大机房的制冷量，这就进一步增加了用电量。

1.2 机柜布局不当

如今大部分企业互联网机房的机柜在布局时通常存在明显的不合理，这种布局的不当也影响了机房制冷系统性能的充分发挥。企业在对机柜进行布局时，往往只考虑摆放的美观性、使用的便捷性以及空间利用的有效性，而忽略了不恰当的机柜布局对制冷系统送风口与回风口的影响。当前仍有大量机房的机柜是向同一方向摆放的（如图1所示），以为机房管理人员的管理工作以及机房内人员走动提供便利，但是这种机柜布局将必然在机柜内出现“热点”，并引发严重的短路循环。此外，面向统一方向的机柜布局也将导致冷热空气提前混合，这是因为这种布局将产生机柜与空气进出风口错位的问题，在空调的冷空气进入IT设备进风口之前，设备排出的热空气因无法在传输过程中直接抵达制冷系统的回风口而与冷空气混合，进而影响机房制冷性能发挥的有效性，机房用电量增加，增加了企业的能源耗费成本。

1.3 高密度机柜分布增加机房制冷压力

互联网机房在设计之初普遍存在的高密度机柜分布将引发机柜的散热问题，在很大程度上增加了机房的制冷压力。在互联网机房的设计阶段，为了增强管理的便捷性，通常按照设备的类型进行分组摆放，即大量高功率或高负载密度的服务器安装在距离较近的机柜内，而大量低功率的服务器也进行了集中安装，但是这种管理方式却忽略了机房的制冷需求。高负载密度设备群极易在机房内产生热点，而为了解决该问题，机房管理人员又会通过设置更低的空气温度来降低机房温度，但是这类措施通常不能对有效提高高密度区域的制冷效果，反而会使得其他非高密度机柜区域产生多余溢出的制冷量，能源被大量浪费，机房的制冷效率降低。

1.4 互联网机房内不合适的湿度设置

互联网机房不合适的湿度设置也将影响机房的制冷效率。如果机房内设定高于合理的湿度，将对机房内制冷系统产生一系列影响。首先，机房内湿度降低，则需要利用加湿器来提高机房内空气的水含量，而相应的加湿器也将成为机房内主要的散热源，降低制冷系统的制冷效率；其次，如果机房内存在冷热空气的混合，则不良的湿度设置可能导致机房内水分凝结，不仅降低了制冷效率，也可能引发机房设备的故障甚至是损坏；最后，如在机房内多台制冷设备配有加湿器，不同的制冷系统存在的不同回流气体的湿温度将导致制冷系统的相互抵触。

2 提升互联网机房制冷性能的方法

2.1 安装盲板以优化机柜内空气流通路径

图1 机柜面向统一方向时冷热空气流动

图2 安装盲板前后机柜内气流循环示意图

安装盲板将直接优化机柜内空气流通路径，避免空气短路循环的发生。这种做法是将盲板设置在机柜上下层服务器之间（如图2所示），此时机柜下层服务器排出的热空气因挡板的阻碍而难以继续上升，设备所排出的热空气不会与冷空气混合，设备进气口将吸入纯冷空气，机房制冷性能得到了显著提升，机房管理人员也无需再采取额外的措施来解决空气短路循环造成的各项问题，减少了用电量的消耗，充分提高了机房制冷效率。

2.2 优化机房内机柜布局

针对机柜布局不当产生的问题，可以通过优化机房内机构布局来解决，主要有两种方法，一是改变机柜的排列布置方式，二是合理设置地板栅栏。在机柜的排列布置上，当机柜数量不多时，可以将机柜以行排列并背靠背放置（如图3所示），从而形成冷热通道，降低空气短路循环发生的可能性，而如机柜数量较多，则宜交替排列机房内热通道机柜和冷通道机柜。而在地板栅栏的设置上，为达到热空气排放到热通道中，则应当在冷通道内放置地板栅栏，机柜服务器的空气入口面朝冷通道。

2.3 互联网机房应当考虑高密度机柜造成的散热问题

为了缓解高密度机柜分布引发的机房制冷压力，互联网机房的管理人员应当在机房设计或扩容时充分考虑高密度机柜造成的散热问题。要降低该问题对机房制冷效率的影响，可以考虑采取以下几点措施：一是在设备的放置设计过程中根据机柜负载的平均值注意将高负载的设备合理分开，从而使得机房内各机架空间的冷却需要量得以平均；二是为功率密度较高的机柜设置必要的辅助散热设备；三是在互联网机房内设置专门的高密度机柜区域，并为该区域提供其所需的散热能力；四是计算机房内各机柜的总散热量，并提供相应的散热能力。

图3 机柜背靠背时冷热空气流动

2.4 对互联网机房进行合理的湿度控制

对互联网机房进行合理的湿度控制将有效解决机房内不合理湿度引起的制冷系统制冷效率低下的问题。针对该方面，可以采取如下措施：一是只在机房内设置一个加湿器，关闭其他加湿器，以防止制冷系统相互之间的抵触；二是在机房安装中央湿度控制系统，以有效保持机房恒定在一个湿度值；三是注意协调不同制冷设备相互不同的湿度值。

2.5 合理设计机柜内风道

机柜内的风道设计即机柜送风口和回风口的设置是否合理，将直接影响机柜内冷热空气的路径，因此要想提升机房制冷系统的效率就应该合理设计风道。为了提高机房制冷系统的工作效率，减少机房运行成本，在送风口和回风口的设置上就必须减少空气短路循环的发生，前置进风后置出风是最常采用的机柜设计方式，因此缩短机柜送风口与进风口之间的距离能够有效减少冷空气穿越机柜的路径，加快冷空气带走机柜热负荷的速度，从而将冷空气和热空气分别控制在冷通道和热通道内。

3 结束语

互联网机房制冷效率提升性随着信息化的快速发展也已经得到越来越多企业或机构的重视，节能已经成为了决定机房设计方式以及维护手段的重要因素，也开始作为企业运营成本的一项关键性来予以管理。合理互联网机房以及机房设备的设计、规范机房内的各项操作和管理行为，降低不合理设计以及减少错误的操作和维护措施对制冷系统性能发挥产生的负面影响，将在保证制冷系统良好使用的前提下降低互联网机房的运行成本。