浅谈信息网络设备散热和清理问题的解决

黄小昆 任慧

（南京中电熊猫液晶材料科技有限公司，江苏南京 210033）

随着信息化产业的高速发展，工业化和信息化融合正在进行，制造型企业需要大量的网络设备来支持高度自动化的生产。网络设备（交换机、服务器等）的高可靠性、高耐用性对生产来说至关重要，并且网络设备现在向着高集成、高容量、高速率、高密度的方向发展，面对企业内不同的工作环境，网络设备面临巨大的散热和清洁压力，尤其是布置在机械区、技术夹层、电气室内的网络设备，需要面临高温、多尘的工作环境。

网络设备运行时，设备机身会产生大量热量，无法有效散出，设备机身产生的静电会让灰尘吸附在设备机身的散热孔、散热风扇上，使本来就低效的散热状况更加恶劣。现在通行的做法是将网络设备布置在专业机房当中，由专业的空调冷却系统进行降温处理，依靠人力进行网络设备的清理；然而这种机房造价高昂、安装复杂、限制条件多、维护需要的人力资源多，需要耗费额外的人力维护和企业资源；同时，现有网络机柜功能单一，仅仅依靠机柜材料这种被动方式来实现降温、防尘的需求，不能同时满足多项需求：如果需要提高防尘性能，则需要选用封闭式网络机柜，在长期工作环境下，网络设备运行时产生的巨大热量只能聚集在封闭的空间内，徒增网络设备本身的散热压力，设备散热风扇长期高速旋转，使用寿命降低；如果需要提高散热性能，则需要选用采用网状结构的开放式网络机柜，然而全封闭的防尘性能尚且不足，与外界接触面积颇大的网状板会使灰尘问题更加严重，由于静电效应，大量灰尘堆积在网络设备上，设备散热风扇高负荷运转，使用寿命降低，无孔不入的灰尘还会进入到设备内部的电子元器件上，造成短路，使设备宕机。

1 主流网络机柜的介绍

1.1 基本型网络机柜

现有网络机柜的一般构造：前门、顶板、侧板、后门、网络设备（交换机、服务器等）、机柜电源、防雷接地等。结构示意如图1-5（图1：机柜前视图，图2：机柜侧视图，图3：机柜后视图，图4：打开机柜门的设备前视图，图5：拆除机柜3 侧板的设备侧视图）：网络设备使用螺丝安装固定在机柜框架上，前门、顶板、侧板、后门有玻璃、金属等多种材料可选，不同材料实现不同功能：玻璃材料的前门有利于防尘、网状金属材料的有利于散热。机柜电源上安装防脱落插座，保证网络设备供电不受影响，防雷接地保证网络设备不受瞬间大电流伤害。

图1

图2

图3

图4

图5

现有网络机柜的缺点是功能单一，多项需求不能同时满足，而且只是依靠机柜材料这种被动方式来实现降温、防尘的需求。如果需要防尘性能好，则要选用封闭的前门、侧板、后门，此时网络设备运行时产生的巨大热量只能聚集在封闭的空间内，徒增网络设备本身的散热压力，设备散热风扇长期高速旋转，使用寿命降低，在实际使用过程中发现，布置在机械区、技术夹层的网络设备没有专门的空调，网络设备所在的电气室灰尘密布，受温度、灰尘因素影响较大，全封闭机柜也无法做到隔绝灰尘。如果需要散热性能好，则要选用网状的前门、侧板、后门，全封闭的防尘性能尚且不足，与外界接触面积颇大的网状板会使灰尘问题更加严重，由于静电效应，大量灰尘堆积在网络设备上，设备散热风扇高负荷运转，使用寿命降低，无孔不入的灰尘还会进入到设备内部的电子元器件上，造成短路，使设备宕机。

交换机、服务器、存储、磁带库等是网络系统中最重要的设备，这些设备的稳定可靠运行依赖于适宜的温度和干净的使用环境。目前在常见的网络系统规划当中都是把这些设备放置在使用精密空调、新风正压系统的专业机房中。这种机房造价高昂、安装复杂、限制条件多、维护需要的人力资源多。在无法布置专业机房的地方就不能使用网络设备、在网络系统预算有限的地方就显示出专业机房的不足，只能让网络设备耐受高温和灰尘，在设备损坏时进行更换。

1.2 改进型网络机柜

不计其数的设备制造商、设备运营商在长时间的网络机柜使用过程中，逐渐发现了基本型网络机柜存在的许多不足：在户外或者不具备建设网络中心机房条件的地方放置基本型机柜，网络设备安装在其中，由于环境恶劣，网络设备宕机率大大提升，不仅更换设备使运营成本增加，而且由此产生的人力费用更是高昂；在一些自动化程度较低的企业，没有需求和预算按照规范建立网络中心机房。在此种情况下，带有一定散热功能的改进型机柜变应运而生。

如图6、图7（图6：拆除侧板的改进型网络机柜侧视图，图7：改进型网络机柜前视图）所示：此改进型网络机柜由顶板、侧板、网络设备（交换机、服务器等）、机柜电源、顶部风扇组成。

图6

图7

如图6、图7 所示，改进型网络机柜与基本型网络机柜的区别在于在顶部安装了两个风扇用于整个网络机柜散热。网络设备运行时会产生大量热量，无法有效散出，改进型网络机柜设置的顶部风扇可以带走一部分热量，鉴于风扇所安装的位置，风扇仅能对安装在靠近顶部的网络设备进行散热，对于整个网络机柜当中的设备散热只能起到很小的作用。改进型网络机柜对整个网络机柜当中聚集的灰尘没有采取任何措施，日积月累的灰尘不仅会影响网络设备，还会阻塞风扇，使网络机柜本来就不高的散热效率变得更低。

改进型网络机柜，针对基本型网络机柜的不足，吸取了长期使用的经验，在顶部安装的散热风扇，对部分网络设备的恶劣运行环境进行了一定程度的改善，是一次非常有益的尝试。在实际应用当中，我们也看到了这种改进型的网络机柜在各个地方发挥着保障信息化设备的作用。但此改进型机柜的缺点也是显而易见的：散热效率低、对网络机柜内的灰尘没有处理。因此，我们需要在此基础上寻找更好的解决方案。

2 散热和清理集成的网络机柜

上述基本型机柜对网络设备产生的热量和不断吸附的灰尘没有采取任何措施去处理。而改进型机柜有的加上了聊胜于无的顶部风扇，有的将普通空调小型化放置在机柜中，空调运转所需设备除了大量占用网络设备空间，并没有让使用成本降低多少，对吸附在网络设备上的灰尘同样也没有采取措施处理。结合长时间的机柜使用经验，产生出了一种能够解决散热和清理两大问题的简单措施。下面对这种集成散热和清理装置的网络机柜进行简单的介绍。

如图8-10（图8：拆除侧板的集成式网络机柜侧视图，图9：集成式网络机柜后视图，图10：集成式网络机柜气流示意图）所示：此集成网络机柜由前门、顶板、侧板、网络设备（交换机、服务器等）、机柜电源、集成式网络机柜清洁系统中的可拆卸更换滤网、集成式网络机柜散热系统的进风装置、机柜散热系统的冷却风机组成。

图8

图9

图10

如图8、图9 所示，此网络机柜取消了后门，放置了可拆卸更换滤网和散热系统的冷却风机。在网络设备运行时，设备机身会产生大量热量，无法有效散出，设备机身产生的静电会让灰尘吸附在设备机身的散热孔、散热风扇上，使本来就低效的散热状况更加恶劣。集成式网络机柜前门、侧板、顶板采用整板（前门为玻璃门、两侧为金属板）装配，在接缝处使用橡胶条保证机柜的密封性，拆除后门，将集成式网络机柜的后部设计为除尘、散热两部分，在机柜后部设置4 个散热系统的冷却风机，负责整个机柜的散热和气流引导，如图8 所示，顶板处放置的散热系统的进风装置产生向下的气流，将灰尘和网络设备产生的热量向下传递，机柜后置的散热系统的冷却风机产生的气流将吸附在设备机身上的灰尘以及设备运行时产生的热量向机柜外引导，从而实现机柜的清洁和降温。网络设备和散热系统的冷却风机之间设置可拆卸更换滤网，如图10 所示，在顶板设置的散热系统的进风装置产生的气流的引导下，使灰尘附着在可拆卸更换滤网上，定期更换过滤装置，实现机柜的除尘、清洁功能。机柜采用高精度的组装方式，保证整体的密闭性，使防尘、散热功能发挥出最大作用。

此型散热和清理装置集成的网络机柜，针对现有技术中使用专业机房存在的诸多限制和专业机房的不足，除了大规模服务器、交换机、存储需要专业网络中心机房，单个、小型网络设备使用专业机房不便的缺陷，提出了一种网络散热集成装置，最大程度的提升网络设备布置的便利性和高性价比。此机柜可以起到对网络设备同时进行清洁和散热的作用，减小网络设备的散热压力，不依赖外部环境，可以达到如下效果：（1）加强网络设备通风降温效果，提高网络设备耐用性；（2）提供便携、快捷的清洁方式，优化网络设备使用环境；（3）按照网络设备上架标准制造，通用性强。

结束语

随着信息行业的高速发展，尤其是与工业化融合的更加深入，大量的工业机器人、标准化的流水生产线、计算机辅助设计、计算机辅助生产、计算机辅助管理等设备将被整合到一起。如此一来，对信息网络的要求越来越高，尤其在高度自动化生产的车间里，对信息网络设备的可靠性提出了更高的要求。信息网络设备能否高可靠性运行面临的散热、清理问题就显得非常突出。如果资金、场地、环境等条件满足，按照有关设计规范建设若干信息网络中心，自然可以解决上述问题。如果条件不允许，本文论述的这种集散热、清理功能为一体的网络机柜可以提供一个较为合适的解决方案。

世界知名计算机软硬件供应商已经有此类产品出现、并正在向用户推荐。与其他计算机设备相比，这并不算是高精尖技术，但是此设备却是保障高精尖设备的关键。在未来的实践运用中，肯定还会有更加先进可靠的方案推出，通过这类技术的研究，可以推动我国信息网络技术向更好的方向发展。