通信机柜常用控温方案及特点.doc

通信机柜常用控温方案及特点前言：随着全球范围内的能源使用日趋紧张，各行各业都越来越重视节能降耗工作，通信行业亦不例外。近年来，由于铜资源的日益缺乏，基于丰富氧化硅资源的光纤技术成为各国通信行业大力发展的方向。而由通信业界主导运营商倡导的“光进铜退、DSLAM下移”，无可置疑正成为“光纤到户”的演进步骤大趋势。随着“光纤到户”技术的逐渐商用化，越来越多的用户光纤汇聚到电信接入机房中，合理规划和部署中心机房的光纤配线和管理系统，为未来提供电信级的FTTH做准备成为迫在眉睫需要面临和解决的问题，而同时为了确保电信机房及通讯基站始终处于稳定的运行状态，解决因热量管理不善带来的种种故障和隐患，各大电信运营商对于电信机房、通讯基站及作为直接承载IT设备的机柜的建设和维护日益重视。服务器机柜内温度过高是目前数据中心普遍存在的问题，由于服务器内温度过高导致服务器宕机的例子也不鲜见。有机构对数据中心服务器宕机的原因做过统计，发现除了服务器本身出现故障导致宕机外，另外两个最主要的原因分别是环境温度过高（占32%）和断电（占22%）。导致机柜内温度过高有两个原因: 一是由于服务器的数量不断增加，使得数据中心内空间越来越紧张，不得已在机柜中摆放越来越多的服务器。而且，目前计算机的发展方向是越来越小、越来越紧凑，特别是刀片式服务器的出现，导致数据中心机柜内的温度远远超过计算机等设备可以承受的范围。另一个原因是目前的服务器通风大多采用前进后出（而传统的服务器是下进风、上出风），但这些机柜还是像教室里的课桌一样一排排摆放，前面的热气传递给了后排的机柜，冷热空气的混合很不合理。 为了解决电信机房、通信基站及设备机柜的热量管理问题，常用的控温方式不乏机柜空调器系列、热交换器系列、集成有热交换器的机柜空调器系列、空调门控制箱系列、数码可变多联技术空调系统、液冷系统、地下耦合热泵系列等通信机柜常用控温产品。1、 机柜空调器系列传统的机房空调很少考虑机柜内部的温度，仅能保证机房内温度符合要求。但实际上，由于刀片服务器的使用，机柜内较容易出现局部热点。对此，传统的空调只能靠进一步降低机房温度来解决，由此造成浪费也在所难免。机柜空调，可通过压缩式制冷来实现吸热降温，从而使机柜在密闭的情况下，将柜内空气中的热量及水份向柜外转移。由于冷风直接送至热源附近，可以保证机柜内不出现热点，并能阻止灰尘、湿气及腐蚀性气体进入机柜内部，适用于可靠性较高的通信机柜的温、湿度控制，是电控系统可靠工作的有力保障。由于机柜空调器可以根据机柜中具体温度情况决定是否送风，因此其效率更高。据统计，与传统的制冷系统相比，机柜空调器制冷系统的电力消耗会节省50%以上。(1) 方仓壁挂式机柜空调器 特点: 采用特种换热器，换热量增大40%，风阻降低50%，整体结构坚固、抗尘、抗油污、防腐； 使用不含FCKW(氟利昂)的冷却介质，环保、节能、高效； 精巧的专利快装固定结构，安装过程简便快捷； 远程自动化智能监控系统可随时对机柜控温现场信息进行在线监测和交互控制； 较高的防护等级（达到国标内部IP55、外部IP34要求）提高了机柜使用的安全、可靠性。(2) 户外嵌入式机柜空调器 特点： 简约外形、完美工艺，独特的嵌入式结构无需添加通信机柜方仓，节约空间、降低成本并具备良好的防风、防雨、防盗功能； 采用特种换热器，换热量增大40%，风阻降低50%，整体结构坚固、抗尘、抗油污、防腐； 使用不含FCKW(氟利昂)的冷却介质，环保、节能、高效； 精巧的专利快装固定结构，安装过程简便快捷； 远程自动化智能监控系统可随时对机柜控温现场信息进行在线监测和交互控制； 较高的防护等级（达到国标内部IP55、外部IP34要求）提高了机柜使用的安全、可靠性。2、热交换器系列 概念：热交换器装置是一种利用低于柜内温度的柜外空气，通过热交换芯进行有效交换，实现温度调节，进而满足控制柜在密闭状态下散热要求，避免了采用新风的高污染等问题。特点： 独有的高效平行流热交换芯，具有优越的热交换效率。 密闭式循环冷却系统设计,内外空气隔绝，有效隔离外部空气中的污染源。 机柜内部不会因过冷而结露。 核心冷控件均选用国际知名品牌，提高了机组可靠性及保证低噪音功效。 自由灵活的安装方式：机组尺寸大小不等、安装方式多样，一机多用，可以壁挂、内嵌、顶置。 外形紧凑轻巧，无过滤网设计降低成本并无需定期维护保养。 产品通过CE认证并符合欧盟RoHS指令的要求。 产品出厂前均通过严格测试，性能指标具有可靠保证。 安装简单，在接通电源后即可使用，面板拆卸方便，所有元件都便于维护。 为昼夜持续运行而设计，适应性强、工作稳定可靠。C3、集成有热交换器的机柜空调系列集成有热交换器的机柜空调的降温基本思路就是充分利用室外空气中的冷量，通过热交换的手段对机房进行降温。只利用室外新风的冷量，室内空气通过换热冷却后再被送回室内。通过控制系统使热交换器与机柜空调设备联动，当室外温度过高，新风无法满足排出全部冷负荷目的时，机柜空调设备将自动启动，保证机柜内部温度在正常范围内。特点： 采用独有的热交换器、机柜空调器双机系统，具有极高的可靠性，尤其适用于通信行业； 在不同的温度环境中，两套独立控制的制冷系统可选择单独或同时工作； 使用不含FCKW(氟利昂)的冷却介质，环保、节能、高效； 高效节能，热交换器较大一部分时间内可代替机柜空调对机柜进行制冷，效果比较明显，一般节电效果在30%以上，降低了通信机房的电能消耗； 相对减少机柜空调器的工作时间，从而延长其使用寿命，降低机房的投资成本及维护费用。4、空调门控制箱系列空调门控制箱是由控制箱及空调装置结合起来组成的完美的控温设备，该控温方案一般有两种形式，一种是将控制箱的整个门体做成一个空调装置，另一种方案是将门体的一部分做成空调装置，两种形式均使控制箱支架、空调装置及空调门组装、构成一个完整的解决方案，其中空调装置隐蔽地嵌装在门里，成为最理想的“冷却站”，配有空调装置的深度型材空调门，又是控制箱不可分割的一部分。空调门控制箱冷却形式完全不需要切割或出口空气管路，省去了重新在控制箱上安装制冷设备的麻烦，从而节省了客户的时间和安装费用。5、数码可变多联技术空调系统 数码可变多联技术空调系统，是由采用了数码宽度脉冲调节控制技术的变容量涡旋压缩机的室外机与多台可单独控制的室内机组成,简称DVM，是新一代模块化多联机系统，属空调先进技术，其安装维护的简便性、灵活性使其更能满足空调市场的需求，该机组最大可配管长度为100米，高低差可达60米。由于该机组集约化程度高，又无需设置机房，为使用者节约了有效的空间。宽度脉冲调节式数码涡旋压缩机技术(PWM)，可根据负载自动调节制冷和制热容量，从而有效降低运行成本。该技术的精华在于压缩机本身具有“轴向柔性”的特点，当定涡旋盘向上移动时，压缩机无质流量通过，压缩机此时容量为零，不对制冷剂做功，即“卸载状态”；当定涡旋盘恢复原位啮合时，就是普通涡旋压缩机运行时的状态，制冷剂全部通过压缩机，压缩机对制冷剂做功，此时，压缩机容量为100，被称为 “负载状态”。数码涡旋压缩机就是通过精密控制的PWM阀的动作和时间来实现的涡旋盘的微小移动（轴向移动0.61），从而不断的变换定涡旋盘的升起和啮合，即改变“负载”和“卸载”的周期时间来实现变容量的调节，外部电磁阀根据系统容量的要求通过系统信号控制涡旋盘的“上升”和“复原”，使压缩机自动调节开启关闭时间的比例，实现“0-1”输出，体现出数码功能，有效地降低运行成本。数码涡旋压缩机从“负载状态”到“卸载状态”的变换损耗只有10，低于变频压缩机的综合能源损耗，且数码涡旋技术能让压缩机在10至100容量范围下运行，实现了整个范围内的无级调节，使能量调节范围更广。特点： 可以根据实际能量需要，灵活组合； 整个组合系统采用集散控制，各个机组采用独立制冷系统，在不同季节和气温下可以自动调整负荷，保证运行在节能状态； 提供无级容量输出，可将温度的控制精度保证在0.5，其它类型空调2-3； 以单一速度运行，不会产生额外的噪音和振动并对周围环境造成不良影响。室内机噪音极低，远远低于国家对室内噪音要求标准； 数码涡旋压缩机运行时，涡盘的负载卸载，均为一个简单的机械运动，不会产生高次谐波，亦不会产生电磁干扰； 无需油分离器或回油循环系统，利用气体流速让润滑油充分流向压缩机，不会因回油不良，而烧毁压缩机。6、液冷系统液冷系统的制冷原理是，把冷水送达到液体冷却柜。先用柜内风机将热风从服务器后部抽到液体冷却柜中，用液冷系统内部水管制冷热风，然后将冷风吹到服务器前部，而热水再回流到室外的循环制冷设备，通过这一过程不停循环达到制冷效果。使用液冷系统的节能效果十分明显，服务器前部必须要保持25以下才能稳定工作，在机柜外增设房间，再安装空调设备对房间进行降温，想要保持这个温度，必须在空调冷风口达到18到20才可以，而液冷设备只要能达到20到25即可。另一方面，远程制冷的效率比较低，液冷系统在相对封闭的运行环境中，效率较高。形象的理解，液冷设备与机房空调的区别，就像冰箱制冷与冷库制冷的区别。对机房来说，液冷系统将每个机柜包装成为一个“冰箱”，而精密空调则把整个机房制冷为一个“冷库”，其能耗的差别不言而喻。使用液冷系统节能的效果不仅仅在于制冷方面。其有一个与众不同的系统，叫Free cooling（自然冷却系统）。液冷系统的进水口温度需要低于15，而当环境温度低于15，就可以不需要通过循环制冷设备来制冷液体，仅仅用自然冷量制冷即可。这一切都是自动调节的，不需要人工操作。以上海地区为例，每年至少有三个月的环境温度低于15摄氏度，也就是说每年有约四分之一的时间可以“天然制冷”，总体而言，相对于传统制冷设备节能30%。 由于使用液冷设备能够解决高密度的散热问题，无须将本可安装在一个机柜内的服务器分多个机柜安装，从而大大减小了数据中心所需的空间，仅此一点，即可节约大量的空间投资成本，同时又解决了节能、环保等多方面的问题。特点： 节能效果十分明显； 在相对封闭的运行环境中，效率较高； 节约能源、空间成本、运行成本和维护成本。7、地下耦合热泵系列地下耦合热泵又称为“土壤源热泵”，或直接称为“地源热泵”。其是以大地作为热源和热汇，利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统，通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的冷热交换。在冬季供热过程中，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过系统将热量送到地下岩土中。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换，几乎是一种能量的“搬运”过程，因而其能量转换效率高、运营成本低。地下耦合热泵适用于夏热冬冷地区、低容积率、低负荷密度350KW以下的冷热负荷积累量平衡的项目，不适用于严寒地区或夏热冬暖地区。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇形埋管三类。垂直埋管换热器通常采用的是U型方式，按其埋管深度可分为浅层（100m）三种。埋管深，地下岩土温度比较稳定，钻孔占地面积较少，总的来说，垂直埋管换热器热泵系统优势在于：（1）占地面积小；（2）土壤的温度和热特性变化小；（3）需要的管材最少，泵耗能低；（4）能效比很高。水平埋管换热器有单管和多管两种形式。其中单管水平换热器占地面积最大，虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少，但管长应相应增加来补偿