中國電信下送風和前進風機柜

三、中國電信對數據用網絡機柜的技術創(chuàng)新

從前面所述可以看出，在大型IDC機房采用傳統(tǒng)網絡機柜不但解決不了設備制冷問題，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，在數據用網絡機柜方面進行了大量技術創(chuàng)新工作。

1、確定精確送風的基本原則

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

1）把冷氣輸送到機柜里面去：因為是機柜內設備最需要冷氣。

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

3）精確調節(jié)每個機柜的進氣量：因為機柜內設備發(fā)熱量不同，需要的冷量也不同。

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

2、確定了不同氣流組織的機柜類型的結構和功能要求

中國電信2005年發(fā)布的《中國電信數據中心機房電源、空調環(huán)境設計規(guī)范》（下簡稱《設計規(guī)范》）中已經明確要求在大型IDC機房首選下送風方式，但也有一些在用的上送風IDC機房、不具備下送風條件的IDC機房無法采用下送風方式，因此根據精確送風的原則在《技術規(guī)范》中分別確定了上送風和下送風方式的使用要求并詳細規(guī)定了下進風機柜、上進風機柜及前進風機柜的結構和功能要求。

1）下進風機柜的結構和功能

從機柜底部進風的機柜，稱為下進風機柜，其結構和氣流組織布局詳見圖3。

a)下進風機柜外觀結構b)下進風機柜氣流組織

圖3下進風機柜結構及氣流組織對于下進風機柜，中國電信的《技術規(guī)范》做了詳細規(guī)定：

（I）柜底進風口大小可調節(jié)

機柜進風口有風量調節(jié)板，調節(jié)板全打開時面積最小應≥400mm（寬）×350mm（深），其前沿距機柜下部框架內側不超過30mm。進風口設置調節(jié)裝置（如滑動蓋板），使得進風口大小可在全開和全閉之間連續(xù)調節(jié)。調節(jié)板操作便捷、順暢，與機架底部銜接緊密，調節(jié)板全關閉時應保證無冷氣泄漏到機柜內；同時進風口側面邊框上標注有最小單位5mm的刻度，以便于準確計算風口面積、實現精確管理。

調節(jié)板全打開時，面積達0.14m2，假設冷氣出口風速4m/s來計算，也就是有0.56m3/s風量進入機柜內，按進出溫差15℃計算，則可帶入10.8kW冷量。當然，實際上真正的瓶頸在于服務器前面的冷氣通道，那里無法輸送這么多冷氣。

（II）進風口與最底層板之間要有導流板

在機柜進風口上方設置了一個高度為180mm～260mm的曲面導流罩，引導冷風進入機柜前門與設備面板之間的區(qū)域。導流罩應設計合理，除了前開口外，其他地方應與機柜底部密封，既要防止冷風直接流向機架后部或兩側，又要盡可能減少空氣阻力。

（III）服務器正面平面要安裝假面板

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

3）前進風機柜的結構和功能

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

前進風機柜一般采用半封閉式機柜，對于前進風機柜，中國電信《技術規(guī)范》也規(guī)定了如下要求：

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

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

由于前進風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管吹出還是從過道架空地板吹出，在一部分冷氣被服務器吸入的同時，有大量冷氣沿過道頂空或其他空間溜走了，直接回到空調設備中去了，因此前進風機柜的制冷效率也是比較低的。從理論計算得知，前進風機柜至多只能解決2.55kW功率制冷降溫問題，在一些大型IDC機房前進風機柜實際應用案例中也可看出，制冷效果遠差于下進風機柜，這也是中國電信在《設計規(guī)范》中規(guī)定上送風方式（即前進風機柜）只用在1kW/m2的機房的原因。

真正有效率的前進風機柜應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，而冷池無法進行個性化調節(jié)，因此其制冷效率還是比可以精確調節(jié)冷氣量的下進風機柜要差一些。下進風機柜排列布局、前進風機柜與冷池的排列布局詳見圖5。

圖5下進風機柜、前進風機柜與冷池的外觀結構和氣流組織四、機柜的配電方法

為了合理解決機柜的配電問題，中國電信不但詳細規(guī)定了網絡機柜的配電方法，還專門制定了《數據用電源列柜技術規(guī)范》，以便從整個供電回路徹底解決網絡機柜的配電難題。

網絡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《技術規(guī)范》中規(guī)定了網絡機柜電源回路數、電源端子或插座數量、通流量、安規(guī)要求；還規(guī)定了網絡機柜中每一路電源的電

a)前進風