智能化网络机房的节能环保设计

2022-02-15邹成

科学与信息化 2022年23期

邹成

四川消安智能工程有限公司四川成都 610041

引言

随着互联网技术和计算机技术的飞速发展，网络已经渗透到人们生活的各个方面，使得人们的传统的生产方式、交往方式及生存方式均发生了极大的改变。在这一背景下，人们对网络的服务质量提出了更高的要求。由于网络五花八门，极易受到各种因素的影响而出现卡顿、断网及网络不稳定等问题，为了解决这些问题，就需要在网络中配备更多的硬件资源，提高网络的处理速度，并配置高性能的网络服务设施，而这就会带来大量的能源消耗。基于此，我国提出了绿色数据中心的建设理念，即从网络运营管理、能源效率及建筑节能等方面出发，将节能环保理念有效渗透到智能化网络机房工程建设之中，从而打造绿色数据中心，有效提高能源利用率，减少对机房周围环境的不良影响。

1 机房空调系统的节能环保设计

智能化网络机房主要是负责对所有数据的收集、处理及汇总，其内部安装了计算机、路由器、交换机等诸多的设备设施，而这些设备设施普遍对运行环境有着极高的要求，一般而言，机房内的洁净度、湿度及温度是最为关键的3个方面。尤其是计算机机房内对温湿度等环境因素有着非常高的控制要求，所以必须安装专用的空调系统，以对机房内的温湿度进行精准的调控。

目前我国智能化网络机房的空调系统主要分为：①机房精密空调，如：Vertiv、STULZ、Schneider等，这类空调系统由水冷空调机组、风冷空调机组及双冷源空调机组构成；②工业级无人值守空调，通常应用于基站机房，如：DAIKIN、HITACHI、Haler等。在具体选用过程中，需要结合智能化网络机房工程的运行环境及使用需求，选择最为合适的空调系统，并对相关参数进行合理设置，从而确保空调系统在智能化网络机房中发挥应有的作用。

2 机柜内制冷系统的节能设计

在智能化网络机房工程建设过程中，可以通过优化机房内部的空气循环管理，并在极大程度上减低数据中心总能耗/IT设备能耗值，来切实提高整个智能化网络机房的节能性与环保性。也就是选择灵活、可行且多功能的机柜冷热通道分隔解决方案，选择下送风方式精密空调，以“冷热通道”的布置形式对机架、内部设备等进行安装，所有机柜的摆放必须做到背靠背、面对面，且需在两排机柜的正面通道中间预留一个大小适宜的冷风出口，打造一个冷空气区“冷通道”，当冷空气流经过机房设备以后，就会转变成热空气，随后进入到两排机柜背面的“热通道”中，再由热通道上方的回风口流入到空调系统，从而确保整个智能化网络机房内的能力流、气流的通畅流动，提高精密空调的利用效果，获得更加理想的制冷效果[1]。

机房冷通道的应用优势主要体现为：①很强的灵活性：冷通道属于单元模块式设计,每两台机柜占用一个单元，各个单元都是独立存在的，可以独立安装与拆卸，且可以和相邻的单元连接，拆装简便，也不会影响到通道上方的其他设备的维护管理；②良好的密封性：冷热通道两端密闭，可以有效避免气流泄漏。通道头尾所使用的半自动系统平移门、机柜侧门，均由具备良好密封性的铝合金材料制成。柜门的玻璃选用了钢化玻璃，能够有效避免产品雾化情况的发生，还具备较为理想的隔热与隔音效果。门框之间选用了具有良好密封性的密封条，能够避免冷通道的冷气泄漏[2]；③较强的安全性：冷热通道顶棚采用开放式结构，能够确保通道内的光线充足。当遇上火警时，能够在第一时间启动气体消防装置，防止火灾事故的发生；④节能型高：智能化网络机房中设计的封闭冷热通道，能够防止冷热空气相混合，并提高空调冷送风的利用率，在有效节约能源的情况下，还能够确保机房的整体运行性能安全、可靠。

3 供配电系统的节能环保设计

供配电系统作为智能化网络机房工程中非常重要的一部分，主要为智能化网络机房的运行提供源源不断的电能。而机房的运行往往会消耗大量的电能，所以为能够实现节能环保的目的，就必须重视机房内部供配电系统的节能环保设计，即设计人员需要利用专门的用电管理软件，来计算智能化网络机房工程的用电功率，然后结合计算结果来对机电的用电情况进行智能化调控，从而切实提升电能的利用率。针对供配电系统节约用电的方案，通常是结合机房的实际运行需求来实时调节电压，并在机房内部安装合适的配电变压器，合理利用无功补偿技术等。

4 不间断电源的节能设计

不间断电源的节能具有系统性、复杂性的特点，要求设计人员综合考虑方案、UPS、电源等多方面因素。首先，针对不间断电源的供电方案设计，设计人员需要对远期IT负荷值进行科学估量，通常该值不可超过800kVA，然后进行不间断电源供配电系统设计，尽量选择输入与输出一体化模块化方式。为能够确保不间断电源供配电系统具备较好的可用性，建议选择模块化冗余手段；通常智能化网络机房工程中会使用两模块化不间断电源，其可以分为不同型号的负载单独供电；针对模块化不间断电源而言，其能够结合具体的负载需求安置功率模块，从而确保不间断电源的输出与负载之间彼此适应，在保证机电工程正常运行的同时，尽可能降低运行成本。

其中，针对不间断电源在线并机扩容功能的设计，当前IT设备中已经广泛应用了模块化结构，最具代表性的是服务器与小型机，通过合理使用模块化结构，有利于厘清系统结构的逻辑，在极大程度上减低其复杂程度，还能够显著提升系统运行的可靠性；同时，当遇到机房运行中发生故障问题时，模块化结构能够帮助相关人员及时找到故障位置，有效缩短维修时间，并在不寻求生产商工程师帮助的情况下，迅速解决故障问题，确保机房的正常运行；另外，模块化结构的应用还可以实现单机冗余，且冗余度可以结合具体的使用需求加以自动调节，可见其具有非常理想的可用性；模块化结构能够在一定程度上削减备件数量，这就大量降低了库存，节省运营成本；模块化结构能够进一步优化电池的配置，实现并机60分钟[3]。最后，注重提高不间断电源的能效，优化其负载效率曲线，目前不间断电源主要采用在线式双变换构架，该模式在具体使用过程中会造成较大的功率消耗，所以在不间断电源的选型过程中，应当尽量选用效率更高的不间断电源，从而在极大程度上降低机房的能耗。

5 新风系统的节能环保设计

对于智能化网络机房中新风系统的节能环保设计，设计人员需要参考《电子计算机机房设计规范》中的相关要求，即新风量取值必须占整个空间中总送风量的5%，机房内单人按40m3/h设计，新风量必须能够让机房内保持正压状态。进入到智能化网络机房中的新风需要经过三级处理，必要情况下需要安装一个紫外线灭菌设备，以提高新风质量。当已处理的新风进入到空调的回风口后，将会与一次回风同时进入到空调机组，再由空调系统将其送入到机房内。在新风和回风混合前，必须采取有效措施对其温湿度进行处理，以防止在炎热夏季电加热器和压缩机均保持运行状态，从而有效减少电能的消耗，延长空调系统的使用年限。

现有的新风系统主要适用于秋冬温度较低的区域，这一区域的冬季周期较长，且气温较低，能够借助室外空气和机房空气之间的热交换来有效降低机房内的温度。由于当前数据中心在夏季尚未研发出针对空调的节能产品，所以机房内空调运行过程中往往会产生大量的冷凝水，需要采取措施对自来水进行雾化处理，然后喷洒在空调室外机翅片周围，以达到降低空调温度和周围空气温度的目的，从而缓解空调系统的运行压力，降低其冷凝温度，并减少空调压缩机的运行时间，最终获得更加理想的节能效果[4]。

6 数据中心管理系统的节能环保设计

在智能化网络机房设计过程中，为能够提高数据中心管理系统的节能环保效果，设计人员需要重视电能管理软件的节能设计，即通过合理利用智能机柜用电源分配插座，来对机房内所有设备设施的用电情况进行监控管理，并对所有设备设施的耗电量进行精准采集，所采集的数据不论是对用电量的管控，还是对电费的缴纳均发挥着极为重要的作用。

相较于以往的机柜用电源分配插座，智能机柜用电源分配插座的优势包括：可实现远程操作，即便没有工作人员亲身到达现场，也可以对电源进行开启和关闭操作；还能够实现故障的修复，更加有效地确保机房内各设备设施的稳定运行。机柜用电源分配插座空闲插座可以人为设定成无电状态，这样做能够避免由于人为误插设备而引发过载跳闸故障[5]。设计人员需要加强对数据中心电源管理系统的节能环保设计，该环节涉及4个部分：①连接。保证电源的可靠供应；②计量。精准记录机房内所有设备设施的电量使用情况；③分析。明确影响电源效率的因素；④智能分配。按照智能化网络机房的实际运行需求，对电能进行科学分配，以有效提高资源的利用率。

7 机房基础设施的节能环保设计

在智能化网络机房的建设的过程中，应当加强对基础设施的节能环保设计，其中对于机房装饰的设计，需要选择具备良好隔热效果的装饰材料，然后通过立体式的处理方式，包括地面、墙面及顶面来提高机房装饰的隔热效果。

对于机房顶面，需要先使用厚度合适的保温板，对其进行刷漆处理，以达到保温绝热、防尘的目的。然后安装天花边角线、全铝喷塑微孔天花扣板，注意必须与隔断保温位置、墙面进行紧密连接。

对于机房墙面，必须对外墙窗户进行封闭处理，保证具备良好的遮阳防水效果，再将高级防水乳胶漆喷涂到墙面上，然后把填有岩棉的镀锌龙骨安装到墙面上，最后使用金属面夹芯板进行装饰，从而让机房墙面具备良好的抗静电能力、隔声能力、隔热防火能力、隔潮能力，还能够有效减少尘埃附着。对于机房内的隔断部分，建议选择8+9A+8中空双面钢化铠甲防火玻璃、西飞55型断桥铝合金进行隔断，并选择钢架结构作为隔断顶与地的基础支撑。

对于机房地面，可通过智能通风地板来达到节能环保效果，这类地板能够在不同季节结合具备的温度仪的读数，由相关操作人员将通风地板进行开启或是关闭，以对通风地板进行不断调节，使地板下方的气流、冷量及气压处于一个合理稳定的状态，从而为智能化网络机房提供合理的能源使用效率，避免机房内出现局部热岛效应，有效降低机房的能源消耗。常见的智能通风地板包括：①智能温控送风地板：通过采集安装机柜上的温湿度传感器监测装置数据，可变风量的EC风机根据实时数据向机柜输送可控的冷量；②智能温控导向型送风地板：为了有效减少送风旁流，而在地板送风装置中加入0～15；③智能温控风阀地板：结合安装在机柜上的温湿度传感检测装置，对封闭的冷通道或者热通道做出及时有效反应。