上海移动某数据机房空调精确送风系统

1、1前言“节能减排”已成为人们耳熟能详的一个词，与之相对应的“生态文明”也已深入人心。信产部相关官员近日表示，2006年我国规模以上电子信息产品制造业综合能源消耗量为1357万吨标准煤。单就通信行业来讲，目前我国的通信网络中仅空调，每年的耗电量就达70亿kWh ，整个通信行业耗电达到200亿kWh 以上。通信行业不仅是一个高科技的行业，也是一个高耗能行业。我国通信业迅猛发展，通信网络基础建设资金大量投入，网络规模位于世界首位，通信行业已经成为推动国民经济增长的主要行业。同时，通信行业不间断运行与维护，尤其是大量通信设备汇集的机房和覆盖全国的无线基站等能源成本日益增长，占运营企业经营投入的比例越来

2、越大。通信运营企业纷纷就节能减排推出新举措。上海移动积极响应中国移动集团公司的号召，对某数据机房空调系统进行改造，降低了能耗。2某数据机房空调能耗现状及分析1）机房发热设备运行环境及能耗情况根据对某数据机房现场温度实测，机柜进风温度如图1所示。从图1可以看出：大部分机柜进风温度在2428之间，有部分的机柜进风温度已高于28，最高温度达到了36.5，而各个厂家目前要求的冷通道温度在2025之间，这样的进风温度使服务器在恶劣环境温度下运行，直接后果是增加停机风险。目前钦州数据机房总面积为518m 2，IT 设备总功率是111.8kW ，平均0.22kW/m2，这样的装机容量远低于1kW/m2的一般

3、标准。按照一般IT 设备的耗能情况，散热风扇占用的能耗比例在20%30%之间，因此一般厂家设备的能耗发热量在70%80%，按照80%的发热量估算，IT 设备的发热量为：118.8kW ×80%=95.04KW 。2 机房空调设计情况针对某机房过热的情况，首先对某机房的空调系统进行评估。某机房设计采用8台精密专用空调，单台制冷量为60.5KW ，其送风量为19000m 3/h。8台精密专用空调节器机合计制冷量为484Kw ，送风量为152000m 3/h。按照设计标准，理论制冷量和送风量是满足使用需求的，但发现实际的送风量和制冷量远远上海移动某数据机房空调精确送风系统中国移动上海公司黄

4、赟图1某数据机房现场温度实测图【作者简介】黄赟，毕业于同济大学暖通专业工程硕士从事通信楼宇电源空调监控工作26上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 2009年第2期Shanghai Energy Conservation上海节能节能技术低于设计指标。3 原因分析经过对目前空调送风系统的研究发现，某机房采用上送风方式，通过静压箱再将冷风送到分支风管，每个风管做了若干个送风散流器，平均分布在机房上空。这样的布局造成IT 设备密度高的区域冷量分配不够，造成了局部过热。同时，发现目前的IT 设备机柜摆放是正面朝向相同，所有机柜的方向相同。由于大部分的IT 设备机柜内安装有服

5、务器，服务器设备自身有的散热系统是冷却风从机柜正面进，散热风从机柜背面出，如图2所示。由于前排IT 服务器本身的散热气流，影响了后排IT 服务器冷却气流，形成混流后温升，造成了后排机柜局部环境过热。尤其在前排IT 设备安装密度高的时候，这种情况尤为明显。3机房送风系统优化设计机柜精确送风系统1）送风系统优化数据机房原采用管道上送风方式，后来改造送风管，将空调冷风直接输送到每个机柜（见图3），通过精密空调调整送风的温度和风压（风速），给每个机柜安装一套精确送风分配系统，按照每个机柜的实际设备发热量，实时调整送风量以及送风温度，彻底解决了机房过热问题并降低了空调能耗。2）送风控制原理送风控制器的主

6、要控制原理是：通过实时监测和控制精密空调的风机转速来调整总送风量。总风量由全智能控制核心计算得到。当其中部分机柜精确送风控制器的需求风量发生变化时，精密空调设计总风量V1和需求总风量V2也会有差异。精密空调送风控制器通过调整风机设计转速S1到预期转速S2使需求总风量达到V2。在机柜的实际风量达到需求风量后，风机转速恒定在S2继续运转。控制器由变频部分和控制部分组成，两部分相互隔离，如控制部分失效变频部分仍能继续运行，不影响空调设备。如变频部分失效，控制部分即刻可将报警信号传送到精密空调，控制精密空调关机。3）安装要求对于机柜排间距足够的机柜，可以直接将送风罩安装在每个设备机柜的正面进风网孔门，

7、鉴于机房内设备机柜都是全通风的网孔门，一般直接将其安装在网孔门上。送风器采用喷塑钢板定制成型，上端为直径为200mm 的圆形管，通过螺旋软管连接主风管，安装送风器后，机柜前门可以照常开关。空调冷风通过软管直接通过送风器送到每个机柜，可以完全隔离前排机柜热气流的影响。对于机柜排间距小于1000mm 的机柜，不能直接安装机柜门送风罩，必须安装顶置送风器，每个顶置送风器具有隔离前排机柜热风影响的帘式风幕和给每个机柜送风的可调送风口。送风器安装在机柜顶，不影响机柜前后门的日常操作和维护。我们通过送风静压箱（分风机型和无风机型两种），送风静压箱接入口采用法兰，很方便地与原有送风百叶短管连接。每台送风静压

8、箱可以连接三台机柜，通过全智能机柜送风控制器控制按照每个机柜的发热量，精确分配精密空调的制冷量。整个送图2机柜进出风温度图示图3精确送风系统示意图27上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2009年第2期Shanghai Energy Conservation上海节能节能技术技术专利为广电集团降本节能地处奉贤的输配电设备生产巨头上海广电集团，建立了一整套完整的知识产权工作机构，把开发具有自主知识产权的专利产品和专利技术，作为技术创新的重要内容。集团已申请专利32项，其中已授权25项，包括发明专利2项，实用新型专利13项，外观设计专利10项。这些专利大大提高了产品质量，

9、降低了原材料成本。高压线圈风道专利（专利号ZL01239253.7）使箔绕树脂绝缘干式变压器高压线圈温升降低，节约铜材成本。以一台2000KVA 干式变压器为例，每台节约铜箔208公斤，以每公斤80元、每年生产100台计，每年可节约成本166.4万元。异型母线的连接头专利（专利号ZL200620044011.0）使高压开关连接头接触更为良好，极大提高了产品稳定性，又节约了铜材成本。以每个连接头节省2公斤，每公斤60元，每年使用5000个为例，每年可节约成本60万元。2008年上海广电集团缴纳税收1.6亿余元，位居奉贤区财富百强企业第一。（新良）风系统结构示意图如图4。4送风系统优化后的实际效益

10、改造后采用送风控制模式，控制每个设备机柜的送风温湿度。按照设备厂家要求和参考ASHRAE 美国暖通工程师协会的最新建议标准，设定每个机柜的送风温度为20，相对湿度为55%。按照IT 设备的送风要求，每1kW 设备送风量为200m 3/h，现某数据机房共有机柜75个，按每个机柜平均功耗4kW 计算，精密空调总送风量需达到60000m 3/h。目前计费中心IT 设备总功率111.8kW ，改造后机房总容量超过300kW ，大约是目前的3倍。由于目前8台精密专用空调合计制冷量为484kW ，理论送风量为152000m 3/h，能基本满足扩容后需求，因此无需增加空调设备，节约了投资成本。安装全智能精确

11、送风系统给某数据机房带来直接效益有以下几点。1）改善目前设备运行环境。目前机房内部分设备已经严重过热，不能满足有关IT 设备运行规范和厂家的运行条件要求。通过改造优化，可以按照每个机柜的实际发热量精确分配冷量，按需供给，满足各个区域的IT 设备发热要求。2）直接提高机房的装机容量。目前机房的IT 设备安装容量为111.8kW, 精密空调制冷量为484kW ，由于局部过热，目前机房已经无法安装设备。通过改造优化，可以将精密空调的制冷量全部用于对付IT 设备发热，按照目前在用IT 设备95KW 的发热量估算，假设2台精密空调约120kW 制冷量作为备用的情况下，目前6台精密空调还可额外承担约360kW 的IT 设备发热量，大约是目前的装机容量的4倍。也就是说通过改造优化，可以增加IT 设备装机容量约340W