定点精确送风在IDC机房中的应用
0 前言
IDC(Internet Data Center)即互联网数据中心。它是伴随着互联网不断发展的需求而迅速发展起来的，已成为了互联网产业中不可或缺的重要一环。它为互联网内容提供商（ICP）、企业、媒体和各类网站提供大规模、高质量、安全可靠的专业化服务器托管、空间租用、网络批发带宽以及ASP、EC等业务。 IDC机房主要为数据设备，而数据设备具有功耗大，发热量大等特点。为了维持IDC机房恒温恒湿的环境，IDC机房空调需全年不间断运行，且空调容量大，因此其能耗巨大。 为了降低IDC机房能耗，江苏省邮电规划设计院有限责任公司承接了多个IDC机房的改造项目。在分析与评估的基础上，提出了定点精确送风的概念。本文从定点精确送风的理念、实施及评估等多个方面对其进行了全面论述与探讨。
1 定点精确送风的理念
早期的IDC机房多采用风管送风或风帽送风方式，这种传统气流组织方式的理念是先冷环境，再冷设备，通过维持环境温度而将设备发热量排出机房外。由于这种气流组织本身的特点，在风量分配过程中并不能完全将风量平均分配到机房的各个区域，同时机房内设备功耗也不尽相同，有的机架设备配置较多，其功耗就大，发热量也大，而有的机架设备配置较少，功耗就小，发热量也小。因此这种传统的风管送风或风帽送风方式很容易造成局部过热问题，且为了消除可能存在的这种局部过热问题，IDC机房空调需配置更多，且机房环境温度也需控制得更低，从而更加造成机房能源浪费。 精确送风的设计理念是以机为本，冷却设备为先。这种方案改变了传统的风管或风帽上送风的设计理念，不再以冷却环境为先，而是冷风先冷却设备再冷却环境。 机房空调最终目的是为保证IDC机房设备的正常运行提供适宜的温湿度环境，而控制机房环境温度不是最终目的，其仍然是为了设备的正常运行服务的。因此，定点精确送风的理念是与IDC机房的控制目标一致的。
2 定点精确送风的实施
机房定点精确送风系统由空调系统、管道系统、送风装置及监测与控制系统组成。管道系统包括：静压箱及支风管等。送风装置包括：风量调节阀、送风器及送风器与机架接口安装件。监测与控制系统包括：机房温度控制系统、机柜温度及送风量监控系统及新风监控系统。 定点精确送风通过风管、调节阀门、送风器等把冷风直接输送至机架内部进风口处；实现机架送风量的需求自动或手动风量分配。 在机柜的正门加装金属风罩，每列机架新增一支风管，风管直接安装于机架上部，在风管的下部开口，将空调冷风通过静压箱进入直风管，并直接送入机柜风罩上部。冷风在进入金属风罩后，由预先留好的机柜正门的两道窄缝进入机柜内部，对机柜内设备进行冷却后，由机柜后门排出。 空调系统由原来的回风温湿度控制策略改为送/回风温湿度同时控制策略，空调电控系统必须留有相应的RS485接口，可通过远端控制，相关通讯协议需遵从万能主从节点协议。 空调系统送风量变化范围应不导致空调蒸发器表面结冰，且送风量能够无级调节，推荐送风量调节范围：70％～100％。 机柜出风口与进风口的温度差要求≤15℃，单机柜所需风量大于下表给出的送风量。机柜最小送风量按下式计算： Q＝P/（Cp×ρ×Δt）m3/h
其中，P——机柜功耗，单位：W Cp——空气的比热容，单位：kJ/kg•℃ ρ——空气的密度，单位：kg/m3 Δt——机柜出风口与进风口的温度差，可取15℃ 当机柜进风温度为25℃时，上式可简化为Q＝3×P/Δt＝P/5 单机柜送风量与功耗关系表见下表。风量分配通过末端的风量调节阀进行进行手动或者自动调节。
表1 机柜风量分配表
图1为某IDC机房的定点精确送风实物效果图。
图1 某IDC机房定点精确送风实物效果图
3 定点精确送风的评估
IDC机房在进行精确定点精确送风改造之后，其改造效益是多方面的。首先，通过精确送风改造可直接解决机房的局部过热问题，保证了机房设备运行的安全性。其次，通过精确送风改造，由于机房热环境得到改善，因此机房可增加部分设备容量，从而提高了机房的利用率。再次，也是最直观的效益表现，就是机房的节能效益。由于实施了精确送风，可显著降低机房空调能耗。 节能效益可通过节电量、节电率、静态回收期等指标进行详细评估，以供建设方对改造方案是否具有推广价值、是否推广等决策性意见提供支持。对节能效果的评价按照节电率进行计算，参考公式如下： 年节电量=（改造前空调日用电量-改造后空调日用电量）×365 年节费量=年节电量×电价 节电率＝改造前后空调耗电量之差÷改造前空调耗电量×100％ 静态回收期的参考公式如下： 投资回收期=（改造费用+年运行维护费增加费用）/年节电量×电价
4 结语
定点精确送风实现了先冷设备，再冷环境的送风设计理念。IDC机房采用定点精确送风改造之后，其改造效益包括节能效益，提高机房利用率，解决局部过热问题等多个方面，改造效益显著。因此，定点精确送风是在IDC机房应用中值得推广的一种方案技术手段。
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