宋卓夫 赵威 张雪松

（国网黑龙江省电力有限公司信息通信公司，黑龙江 哈尔滨 150090）

通信机房在使用过程中，在外界各种因素的影响下，通常会导致机房内的气流组织出现不通畅的情况。机房中的IT设备主要是依靠空调所送入的低温风来与散热进行充分交换，进而带走热量，降低机房机架的温度，而气流组织则是温度交换的主要媒介。如果气流组织运行的不通顺，那么就需要利用多配置空调来减缓由于温度过高导致的机房压力，这样不仅会在空调设备方面投入大量的成本，同时也会提高相应的运行费用，很容易在局部位置造成热点，为机房带来了很大的火灾隐患。对此，通过上送风封闭冷通道对气流组织进行优化具有十分重要的现实意义。

目前，伴随着云计算以及互联网等业务的快速增长，SDN和NFV技术的应用逐渐成熟，未来的通信网络也会走向IT化的发展道路，现如今，国际范围内已经有多个网络运营商开始推出了网络重构计划。比如我国联通网络在2016年提出了5G智能化协同网络将会建立在NFV和SDN技术之上，努力向ICT技术看齐。传统机房通常都是以承载专业化网元设备为重点，然而DC机房的出现将可以承载功耗较高且散热量较大的网络设备，这也是传统机房制冷条件所面临的巨大挑战。随着目前数据中心业务发展速度不断提高，我国数据中心已经超过了近30万，其年耗电量在我国社会总耗电量中的比例已经超过了2%，目前数据中心已成了能耗总量的高度集中区。然而大多数数据中心的PUE效率超出了2.0，与国际水平相比仍存在很大的差距，特别是以传统机房为载体的数据中心，在传统机房设备尺寸以及建设周期等原因的影响下，很难开展各种节能措施，导致机房的运行效能较低。

一、传统机房的现状分析

（一）实践机房的环境现状

为了确保文章的真实性，本文将选取某中国联通中的传统枢纽机房作为实践对象。该机房在2008年被正式投入使用，能够使用的机房面积总共有2万平方米，电源总体设计容量为5000kvA，是中国联通集团公司的核心局房之一[1]。目前，随着社会经济的快速发展，其业务也在不断增加，机房的使用面积已经超过了90%，从整体情况来看，基本已经建设完毕。然而，当前电源负荷率已经超出了上限值，没有多余的容量可提供使用。这其中实践机房占据了近600平方米，净高度为4米，机房主要设备都采用了上走线的方式，没有合理规划冷热通道，负载量为900KW，总共配备了12台功率为100KW的风冷空调，全都采用上送风的方式，PUE值为1.50。

（二）气流组织现状

该机房主要采用的是普通上送风的气流组织方式，该方式被称作弥散式送风法。虽然安装十分灵活，但是送风距离十分有限，覆盖范围非常小，只能够对空调前方的区域起到散热效果。空调送风口的冷空气在压力差影响下，大多数冷空气都会流入阻力较小的机房上部区域中，但是在墙体的阻挡下，很容易在机柜之间形成较大的涡流区域。部分冷空气会通过ICT设备流入到机柜当中，对ICT设备进行冷却。而另一部分冷空气会与热风共同进入到空调的回风口中，进而形成十分严重的气流短路现象，导致机柜进风温度非常不平衡，热岛效应就是在此影响下产生的，局部设备会出现高温故障问题。

所以，从实际情况来看，传统机房的上送风气流组织方式存在十分严重的气流短路情况，冷风的利用率非常低，导致了机房内部的制冷效果十分不理想，无法满足现网对机房制冷条件所提出的要求，也正因如此才需要对气流组织进行深入优化改造。

二、机房气流组织的具体方式

通过分析冷风和热风在机房内部的循环方式，能够将气流组织分为不同的形式，分别为：房间气流组织形式、静压仓气流组织形式以及机架气流组织形式。

（一）房间级气流组织形式

在机房气流组织过程中，精密空调送风方式十分关键。精密空调的送风以及回风方式各有不同，所以整个机房内部的气流组织形式也存在差异。

（二）静压仓气流组织形式

静压仓在通信机房中的作用就是为了能够产生足够的送风压力，是一种创新型的压力容器，同时它也是精密空调送出冷风必须要经过的一道气流途径，在此过程中精密空调的送风速度和压力都是不可忽略的。从下送风角度来看，地板下为静压箱，只有确保静压箱中拥有足够的静压且分布均匀的情况下，才能够使每个机架中的气流量保持均匀[2]。

（三）机架气流组织形式

机架是通信中心为IT设备提供稳定物理运行的微环境场所，机架气流的组织形式十分关键。同时它也是精密空调为IT设备送出冷风的最后一道气流渠道。

三、通信机房上送风封闭冷通道气流组织的优化效果

（一）机柜进风温度情况分析

在上送风模式下的冷通道气流组织优化改造前后机柜进风温度分布如图1所示。

从图中可以得知，在改造之前机柜进风的温度分布情况很不均匀，存在大量的热点和部分冷点，而经过改造之后，机柜进风温度分布比较均匀集中，而且存在的方差很小。在改造之前，机柜进风的最高温度能够达到30℃，温差也有13℃，在机房环境中普遍存在着热岛效应，也没有良好的制冷效果。经过改造之后机柜进风的平均温度会降低3℃，最高的温度也会降低9℃，温差也缩小到了3℃，热岛效应也得到了有效解决，制冷效果有了明显提高。

低空调中设置的整体温度，不仅会导致局部温度过低，并且还会造成能源消耗损失。冷通道封闭机房可以对气流组织进行改善，避免冷热气流出现相互融合，以此来更加便捷地调整空调紧密程度，提高机房制冷条件的可靠性。

（二）机房电能应用效率分析

PUE是全球通用的数据中心电能使用情况指标，局部电能使用效率则是在此概念基础上的延伸，能够对局部区域设备能效进行综合分析。在忽略能源使用路径的前提下，根据机房内部区域来对比上送风模式的封闭冷通道气流组织情况。同时，在机房内ICT设备同等用电负荷的情况下，空调用电负荷与改造之前相比有了明显的降低，制冷能耗得到了大幅度下降。此外，空调电负荷降低的前提下，不仅缓解了该区域配电系统高负荷率的压力，同时释放出的电力容量也能够为机房提供更多ICT设备装机容量，为相关企业的发展提供了有力支持。

四、结束语

综上所述，机房在同等运行负载的情况下，传统机房采用了上送风的模式对冷通道进行了改造，随后，机柜进风温度就变得更加均匀，而且方差更小，进风时的温度更低，在一定程度上解决了热岛效应，提高了机柜热的稳定性。同时在安装冷通道之后，如果冷通道内机柜没有装满ICT设备，那么就可以通过加装盲板来遏制机柜背面散热的回流情况，使冷热通道能够被完全隔开，进而有效提高通信机房的能效，有效解决了热岛效应问题。