中國電信下送風(fēng)和前進(jìn)風(fēng)機柜

三、中國電信對數(shù)據(jù)用網(wǎng)絡(luò)機柜的技術(shù)創(chuàng)新

從前面所述可以看出，在大型IDC機房采用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)機柜不但解決不了設(shè)備制冷問題，而且還存在極大的能源浪費。中國電信通過大量研究和實踐，在數(shù)據(jù)用網(wǎng)絡(luò)機柜方面進(jìn)行了大量技術(shù)創(chuàng)新工作。

1、確定精確送風(fēng)的基本原則

由于IDC機房中每個機柜的設(shè)備發(fā)熱量都很大，沒有足夠的冷量進(jìn)入機柜是無法解決設(shè)備冷卻問題的，為了解決這個難題，中國電信的《技術(shù)規(guī)范》確定了精確送風(fēng)的原則：

1）把冷氣輸送到機柜里面去：因為是機柜內(nèi)設(shè)備最需要冷氣。

2）把冷氣輸送到機柜的正面去：因為冷氣只能從服務(wù)器正面進(jìn)入模塊化服務(wù)器機箱，發(fā)揮換熱作用。

3）精確調(diào)節(jié)每個機柜的進(jìn)氣量：因為機柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量不同，需要的冷量也不同。

4）不讓機柜內(nèi)的冷氣隨意流失：因為只有進(jìn)入服務(wù)器的冷氣才真正發(fā)揮散熱作用，所以應(yīng)把冷氣聚束在服務(wù)器正面空間。

2、確定了不同氣流組織的機柜類型的結(jié)構(gòu)和功能要求

中國電信2005年發(fā)布的《中國電信數(shù)據(jù)中心機房電源、空調(diào)環(huán)境設(shè)計規(guī)范》（下簡稱《設(shè)計規(guī)范》）中已經(jīng)明確要求在大型IDC機房首選下送風(fēng)方式，但也有一些在用的上送風(fēng)IDC機房、不具備下送風(fēng)條件的IDC機房無法采用下送風(fēng)方式，因此根據(jù)精確送風(fēng)的原則在《技術(shù)規(guī)范》中分別確定了上送風(fēng)和下送風(fēng)方式的使用要求并詳細(xì)規(guī)定了下進(jìn)風(fēng)機柜、上進(jìn)風(fēng)機柜及前進(jìn)風(fēng)機柜的結(jié)構(gòu)和功能要求。

1）下進(jìn)風(fēng)機柜的結(jié)構(gòu)和功能

從機柜底部進(jìn)風(fēng)的機柜，稱為下進(jìn)風(fēng)機柜，其結(jié)構(gòu)和氣流組織布局詳見圖3。

a)下進(jìn)風(fēng)機柜外觀結(jié)構(gòu)b)下進(jìn)風(fēng)機柜氣流組織

圖3下進(jìn)風(fēng)機柜結(jié)構(gòu)及氣流組織對于下進(jìn)風(fēng)機柜，中國電信的《技術(shù)規(guī)范》做了詳細(xì)規(guī)定：

（I）柜底進(jìn)風(fēng)口大小可調(diào)節(jié)

機柜進(jìn)風(fēng)口有風(fēng)量調(diào)節(jié)板，調(diào)節(jié)板全打開時面積最小應(yīng)≥400mm（寬）×350mm（深），其前沿距機柜下部框架內(nèi)側(cè)不超過30mm。進(jìn)風(fēng)口設(shè)置調(diào)節(jié)裝置（如滑動蓋板），使得進(jìn)風(fēng)口大小可在全開和全閉之間連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)板操作便捷、順暢，與機架底部銜接緊密，調(diào)節(jié)板全關(guān)閉時應(yīng)保證無冷氣泄漏到機柜內(nèi)；同時進(jìn)風(fēng)口側(cè)面邊框上標(biāo)注有最小單位5mm的刻度，以便于準(zhǔn)確計算風(fēng)口面積、實現(xiàn)精確管理。

調(diào)節(jié)板全打開時，面積達(dá)0.14m2，假設(shè)冷氣出口風(fēng)速4m/s來計算，也就是有0.56m3/s風(fēng)量進(jìn)入機柜內(nèi)，按進(jìn)出溫差15℃計算，則可帶入10.8kW冷量。當(dāng)然，實際上真正的瓶頸在于服務(wù)器前面的冷氣通道，那里無法輸送這么多冷氣。

（II）進(jìn)風(fēng)口與最底層板之間要有導(dǎo)流板

在機柜進(jìn)風(fēng)口上方設(shè)置了一個高度為180mm～260mm的曲面導(dǎo)流罩，引導(dǎo)冷風(fēng)進(jìn)入機柜前門與設(shè)備面板之間的區(qū)域。導(dǎo)流罩應(yīng)設(shè)計合理，除了前開口外，其他地方應(yīng)與機柜底部密封，既要防止冷風(fēng)直接流向機架后部或兩側(cè)，又要盡可能減少空氣阻力。

（III）服務(wù)器正面平面要安裝假面板

要想充分利用冷氣為服務(wù)器制冷，就必須讓冷氣限制在服務(wù)器正面。而在傳統(tǒng)機柜中，側(cè)密封問題都可以較好處理，也不用將面板前凸，但進(jìn)風(fēng)口截面積不夠仍然是瓶頸點。就目前看到采用梯形進(jìn)風(fēng)口的做法，其風(fēng)口最大面積也只有0.035m2，只有下進(jìn)風(fēng)機柜的瓶頸點截面積43％，對應(yīng)能帶進(jìn)的最大冷量為2.7kW。此外上進(jìn)風(fēng)方式需要在機柜頂上加大量垂直風(fēng)管，對環(huán)境外觀影響也較大，可見不是IDC機房理想的選擇。

3）前進(jìn)風(fēng)機柜的結(jié)構(gòu)和功能

從機柜正前方進(jìn)風(fēng)的機柜，稱為前進(jìn)風(fēng)機柜。前進(jìn)風(fēng)機柜的氣流組織其實也是傳統(tǒng)上送風(fēng)氣流組織。

前進(jìn)風(fēng)機柜一般采用半封閉式機柜，對于前進(jìn)風(fēng)機柜，中國電信《技術(shù)規(guī)范》也規(guī)定了如下要求：

（I）機柜前后門前后門均開網(wǎng)孔，且對網(wǎng)孔直徑大小、面板開孔率大小都有明確規(guī)定：前門開孔率應(yīng)≥60%，孔徑應(yīng)在4.5mm～8.0mm之間，開孔區(qū)域面積比應(yīng)≥80%；后門開孔率應(yīng)≥50%，孔徑應(yīng)在4.5mm～8.0mm之間，開孔區(qū)域面積比≥70%。

（II）若安全管理要求允許，也可取消前門和后門，采用開放式機柜更有利通風(fēng)散熱。

（III）機柜立柱兩側(cè)均應(yīng)用密封材料密封起來，機柜服務(wù)器正面平面應(yīng)安裝假面板，防止冷氣從前向后流失。

由于前進(jìn)風(fēng)機柜無法限制冷氣的流動方向和范圍，無論冷氣是從吊頂風(fēng)管吹出還是從過道架空地板吹出，在一部分冷氣被服務(wù)器吸入的同時，有大量冷氣沿過道頂空或其他空間溜走了，直接回到空調(diào)設(shè)備中去了，因此前進(jìn)風(fēng)機柜的制冷效率也是比較低的。從理論計算得知，前進(jìn)風(fēng)機柜至多只能解決2.55kW功率制冷降溫問題，在一些大型IDC機房前進(jìn)風(fēng)機柜實際應(yīng)用案例中也可看出，制冷效果遠(yuǎn)差于下進(jìn)風(fēng)機柜，這也是中國電信在《設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定上送風(fēng)方式（即前進(jìn)風(fēng)機柜）只用在1kW/m2的機房的原因。

真正有效率的前進(jìn)風(fēng)機柜應(yīng)采用過道冷池的方法，即采用密閉空間倉將冷氣聚束在列間過道空間中，等待服務(wù)器吸入的方法，詳見圖5。這個方法能比較有效地將冷氣聚束在整條過道中，但由于不同功率的機柜需要不同冷氣量，而冷池?zé)o法進(jìn)行個性化調(diào)節(jié)，因此其制冷效率還是比可以精確調(diào)節(jié)冷氣量的下進(jìn)風(fēng)機柜要差一些。下進(jìn)風(fēng)機柜排列布局、前進(jìn)風(fēng)機柜與冷池的排列布局詳見圖5。

圖5下進(jìn)風(fēng)機柜、前進(jìn)風(fēng)機柜與冷池的外觀結(jié)構(gòu)和氣流組織四、機柜的配電方法

為了合理解決機柜的配電問題，中國電信不但詳細(xì)規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)機柜的配電方法，還專門制定了《數(shù)據(jù)用電源列柜技術(shù)規(guī)范》，以便從整個供電回路徹底解決網(wǎng)絡(luò)機柜的配電難題。

網(wǎng)絡(luò)機柜配電重點需要考慮雙路供電和精確管理的需求，因此在中國電信《技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)機柜電源回路數(shù)、電源端子或插座數(shù)量、通流量、安規(guī)要求；還規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)機柜中每一路電源的電

a)前進(jìn)風(fēng)