送风落地点对传输机房热环境的影响及实测分析

刘双双，田 甜

（1.中网优能 （北京）技术有限公司，北京100027；2.中国制冷学会，北京100142）

0 引言

人们对网络需求不断提高，网络传输业务不断扩大，导致网络需求区域密集度增大，大规模、高密度的通信设备部署增多［1－2］。传输汇聚机房作为通信网络的重要载体及组成部分，机房内通信设备及配套设备不断增加，频繁出现高温现象。因此在机房高速发展的巨大需求下，对机房的空间利用、设备布置、冷量、气流等方面的要求更为严格，如何合理规划和利用机房资源成为研究重点［3］。

为了提高机房节能性和缓解机房高温现象，本文对空调出风温度和机房热环境［4－8］温度进行实测［9－10］，分析传输汇聚机房热环境温度的变化，间接指导传输设备的布放位置、朝向、距离［11－15］，提出缓解机房高温现象的建议和优化方向。

1 实测方案

1.1 机房概况

本文以某传输汇聚机房作为实测机房，一般传输汇聚机房布置的设备有电池组、整流器、光纤配线架、空调、传输设备及其他设备，机房设备布置如图1所示。

1.2 设备概况

机房空调为柜式空调，送风方式为上送风下回风，属于漫灌式送风，柜式空调的设定温度为25℃，额定功率为2.98kW，制冷量为7.2kW；配置的机架结构参数为600mm×300mm×2000mm；传输设备为OSN6800，进出风方式为下进风上出风，设备外形尺寸 （宽 ×深 ×高）为497mm×295mm×400mm，典型功耗为850W，满配置最大功耗为1200W，额定电流25A（－48V），设备重量较大不宜挪动。

1.3 机房参数

该实测机房满足通信机房的环境条件要求：

（1）选定老旧传输汇聚机房，先降环境温度后降设备温度。

（2）柜式空调对应的单列机柜长度为5.6m，满足单列机柜最长距离≤6m的要求。

（3）柜式空调的送风射程受匹配的风量影响，本文选定为3HP空调，其性能参数决定送冷范围不会超过单列机柜长度。

（4）机房设备正常运行时的环境温度要求为10～26℃，指在地面上2m处的测量值。

图1 机房设备布置效果图

2 测点布置

机房内测点布置如图2所示。图2所示包含了机房内柜式空调、机架、传输设备及测点位置。选取6个温度测点，1个室外机的电流测点为分析测点，设备温度测点位置为距离地面0.3m处。

各测点的测量精度及位置如表1所示。

图2 机房内测点布置

表1 测量精度

测点布置方案主要考虑以下因素：

（1）测点布置在机架下部设备处，测出设备环境进风的真实数据；

（2）测点可以反映空调对应通道单列机架内设备的环境温度变化，便于找出设备环境进风温度与空调距离的变化规律；

（3）测点不影响空调系统的性能及可靠性，减少不必要的成本；

（4）设备环境温度测点布置在设备宽度的中部，以测得设备区域进风温度。

3 测试结果与分析

3.1 整体热环境测试结果与分析

图3 空调电流随时间的变化

图4 传输设备环境进风温度随时间的变化

本文采用在线实时监测的方式，选取空调对应的单列机架设备的进风口温度和出风口温度进行数据采集，仅对设备运行业务相对稳定时段的采集数据进行分析，得到空调电流随时间的变化和传输设备环境进风温度随时间的变化分别如图3、图4所示。

由图3和图4可知，空调的启停呈现周期性规律变化，说明对应时段的热量需求呈现一定规律；在空调关机时段内，热环境内温度呈逐渐上升趋势。在空调刚启机后，热环境内温度呈陡降趋势。

3.2 空调启停完整周期内热环境测试结果与分析

从上述设备运行业务稳定时段的数据中抽取空调完整周期的电流数据和温度数据，分析可得空调一个启停周期内电流和出风温度的变化分别如图5和图6所示，同列的传输设备环境进风温度的变化如图7所示。

结合图5和图7可知，在柜式空调的一个启停周期内，分析实验机房内距离地面0.3m处设备的环境进风温度和空调电流的变化，得出如下规律：

（1）空调一个启停周期时间约为21min。空调的工作时长约为15min，电流波动范围为3～4A，其中2min内传输设备进风温度出现陡降，其余时段工作相对稳定。空调的关机时长约为6min，传输设备进风温度呈逐渐攀升趋势；

（2）空调开启时段内，距离空调由近及远的对应机架D4、D3、D2下部设备的环境进风拟合温度约为22.7℃、23.2℃、24.7℃，呈逐渐递增趋势；

（3）空调开启时段内，对应机架D4、D3、D2下部设备的环境进风温度拟合差值分别约为△T3－4＝0.5℃，△T2－3＝1.5℃，△T1－2＝1.5℃；

图5 空调一个启停周期内电流的变化

图6 空调一个启停周期内出风温度的变化

图7 空调一个启停周期内传输设备环境进风温度的变化

（4）对应机架D8和D2下部设备的环境进风温度变化规律和数值基本一致。

由此可知，结合空调开始时段的温度数值和温差数值可推测，若机房D7＼D6＼D5位置上放置机架和下部设备，环境进风温度约为 23.4℃、23.4℃、22.8℃，说明空调送风送达处位于D5机架范围内，落地点的温度约为22℃，距离空调为3～3.5m。

对比图5和图6空调开启时段内空调出风温度数值可知，出风温度与落地点温度温差为11℃，说明空调冷量先降低环境温度再降设备温度，且冷量损失严重。

因此，对于此类老旧传输汇聚机房布置设备时，建议将运行业务负载较大的设备放置于送风落地点3～3.5m处，相对运行业务负载较小的设备放置于距离空调最近和最远的位置处，达到合理利用能源的目的。

4 结论

综上所述，本文对夏季传输汇聚机房室内热环境进行了实际有限测点数据的分析，得出同列机架内下部传输设备环境进风温度的变化规律，研究和探讨了空调送风落地点对传输机房热环境及设备布置的影响，间接指导空调与传输设备之间的布置方式，得到如下结论：

（1）对于老旧传输汇聚机房，一般配置3HP柜式空调放置于通道间，送风路径中无遮挡，空调送风的落地点范围一般为3～3.5m处。

（2）对于柜式空调上送下回方式，机房内气流组织混乱，设备环境进风温度从送风落地点处向两侧呈逐渐递增趋势。

（3）空调送风温度与空调落地点处温度的温差约10℃。

（4）布置传输设备时，建议在送风落地点处对应的机架下部位置，放置相对运行功率较大的传输设备；在距离空调最近和最远的位置处对应的机架下部设备，放置相对运行业务负载较小的设备放置。