前言：隨信息技術(shù)的深入應(yīng)用，在新一代的數(shù)據(jù)中心的建設(shè)中，將網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)一步集中，由此，對數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)環(huán)境提出了新的要求。首先是設(shè)備的密集度增加了，隨之帶來了電力供配、制冷散熱和能耗管理等一系列的問題，同時(shí)，還需要考慮長遠(yuǎn)的發(fā)展，所建的新數(shù)據(jù)中心的規(guī)模要容納今后較長一段時(shí)間的信息化發(fā)展的需求和機(jī)房設(shè)備增長的過程。
本文結(jié)合某高校的網(wǎng)絡(luò)信息中心新一代高校數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，特別是對數(shù)據(jù)中心冷熱通道隔離封閉式機(jī)房的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，進(jìn)行工程案例的研究。
1 整體規(guī)劃設(shè)計(jì)原則
１.１ 關(guān)鍵設(shè)備對機(jī)房的發(fā)展要求
對高校的網(wǎng)絡(luò)信息中心（數(shù)據(jù)中心）而言，需要有眾多的服務(wù)器供教學(xué)教務(wù)等的業(yè)務(wù)部門使用，而且今后的發(fā)展規(guī)模也是一個不確定的因素。信息中心的主要服務(wù)設(shè)備有存貯系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)、高性能機(jī)架式服務(wù)器和刀片式服務(wù)器等。發(fā)展方向是提高機(jī)器的空間密集度達(dá)到節(jié)約機(jī)房空間和相對的能耗減少；特別是一個機(jī)柜中配制刀片服務(wù)器時(shí)，電力的需求大大增加，一個“滿配”的刀片服務(wù)器，其所需要的電力大約為5~10KW，一個機(jī)柜部署多臺刀片服務(wù)器時(shí)，電力不足的矛盾非常突出，散熱問題也突顯出來。因此運(yùn)行虛擬服務(wù)器系統(tǒng)也是今后解決這個問題的方法之一。
通過高性能服務(wù)器和虛擬服務(wù)器系統(tǒng)的使用，可大大減少實(shí)體服務(wù)器的數(shù)量，在滿足業(yè)務(wù)使用要求的前提下，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，并使機(jī)房配套設(shè)備的投資也大大減少。
１.２ 節(jié)能減排
越來越強(qiáng)處理能力的服務(wù)器，越來越大容量的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，需要消耗更多的電能。而集成度越來越高的設(shè)備，發(fā)熱量越加集中，導(dǎo)致機(jī)房溫度控制是個很大的問題。只有對降低機(jī)房能耗的新技術(shù)與新方法進(jìn)行研究，力求通過合理選用服務(wù)器機(jī)架、合理進(jìn)行散熱規(guī)劃、優(yōu)化機(jī)房設(shè)計(jì)、布局、使用等方面，提高機(jī)房散熱效率，降低數(shù)據(jù)中心機(jī)房的整體能耗，才能達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
１.３ UPS電源
由數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)可知，雖然數(shù)據(jù)中心是整體建設(shè)的，但數(shù)據(jù)中心的設(shè)備的增加是逐步的，因此供電能力也應(yīng)該是階段式提高才行。為此， 我們在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，讓UPS機(jī)房相對獨(dú)立，并留有UPS設(shè)備的擴(kuò)展空間。數(shù)據(jù)中心機(jī)房的機(jī)柜一次性到位，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的電源分配列頭柜與UPS電源房的電源輸出配電柜之間的電纜的容量按全部機(jī)柜“滿載”容量的供電量配置設(shè)計(jì)，UPS設(shè)備的供電能力則不滿配。UPS供電能力按機(jī)房的設(shè)備量階段性地增加，有擴(kuò)展的余地。U P S 供電系統(tǒng)， 可采用2 N 或者2（N+1）方式，確保供電可靠性和擴(kuò)展性。通過UPS電源的按需階段式擴(kuò)展，可以避免大馬拉小車的現(xiàn)象，UPS電源設(shè)備的投資減少的同時(shí)，也達(dá)到了節(jié)能減排的目的。
１.４ 機(jī)房空調(diào)
機(jī)房的散熱冷卻是確保數(shù)據(jù)中心安全可靠運(yùn)行的基本條件之一，通常是在機(jī)房內(nèi)安裝精密空調(diào)。對于數(shù)據(jù)中心而言，當(dāng)機(jī)房的設(shè)備“滿載”運(yùn)行時(shí)，會有較大的發(fā)熱量；但對新建的數(shù)據(jù)中心而言，由于設(shè)備的增加會有一個較長的時(shí)間過程，而且一年中不同季節(jié)的空調(diào)的負(fù)荷量也是在變化的，要適應(yīng)于散熱容量變化量較大的發(fā)展需求，為了達(dá)到節(jié)能減排的目的，我們在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，選配了兩臺空調(diào)，空調(diào)總?cè)萘恳獫M足機(jī)房設(shè)計(jì)“滿載”時(shí)的調(diào)節(jié)能力，每臺空調(diào)有雙機(jī)組、能分組獨(dú)立運(yùn)行，這樣2臺空調(diào)4個機(jī)組能按熱容量自動地動態(tài)調(diào)整，按需自動運(yùn)行不同數(shù)量機(jī)組來滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而完成了空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的節(jié)能減排。
１.５ 場地布局
本案例中， 由于新建的數(shù)據(jù)中心的場地，并不是專為數(shù)據(jù)中心考慮的建筑場地，而是要把兩個教室打通后改建成數(shù)據(jù)中心的場地。這就涉及到兩個重要的問題， 一是承重，二是層高。承重的問題是通過在機(jī)柜地板下加散力架的方式解決，這樣使空間高度不足的問題更突出，需要更好地組織氣流，以致不阻礙于冷通道的氣流流動，為此機(jī)柜的排列就很關(guān)鍵，我們在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，使散力架不位于冷通道上。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)采用了下送風(fēng)上排風(fēng)的氣流組織方式，強(qiáng)電與弱電的布線都采用了上走線的方式，這樣為今后維護(hù)帶來方便的同時(shí)，冷通道的阻力大為減少，有可能降低地板高度，通過上述措施，把地板的安裝高度控制在35cm。
但由于原教室不但是高度不足，而且大梁高度等也產(chǎn)生了很大的影響，天花板上部的上層空間中還要布置氣體滅火管道和新風(fēng)換氣管道等，熱回風(fēng)通道的安排較困難，大截面的熱回風(fēng)管道在工程施工中難以實(shí)施，而且因機(jī)房的機(jī)柜排列方向的長度較大，回風(fēng)的勻衡也很難保證，需將天花板的上層空間經(jīng)特殊處理作為熱回風(fēng)管道來解決了這個問題。
機(jī)房中機(jī)柜的排列形式的安排，從美觀和節(jié)能性上進(jìn)行考慮，規(guī)劃設(shè)計(jì)中沒有采用常用的多列機(jī)柜排列的方式，而是采用雙列機(jī)柜面對面的長排列方式，這樣的布置在不減少機(jī)柜排列密度的情況下，美觀性非常好，無論是從監(jiān)控機(jī)房看進(jìn)去，還是在機(jī)房內(nèi)部，通透性都很好，為減少冷熱風(fēng)主通道上的阻力也提供了方便。
１.６ 冷熱通道隔離封閉
機(jī)柜長排列的方式也為低成本處理冷熱通道的隔離提供了條件，在機(jī)房內(nèi)氣流組織完成冷熱通道隔離，這樣最大限度地提高能效，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。在本案例中，機(jī)房內(nèi)冷熱通道隔離的設(shè)計(jì)是在機(jī)柜的上部安裝了鋼化玻璃，拉長了機(jī)柜的排列長度，并且高密度地安置了上回風(fēng)口，在機(jī)柜列的頭部不安排回風(fēng)口，使冷熱氣流不經(jīng)過機(jī)柜而直接短路的可能性減少到最小，相對地做到了讓冷熱氣流隔離
2 工程的實(shí)施與實(shí)踐
２.１ 機(jī)房的機(jī)柜布置
該高校的網(wǎng)絡(luò)信息中心機(jī)房呈長方形布置，機(jī)房內(nèi)設(shè)兩列機(jī)柜，機(jī)柜的間距達(dá)3米，很寬暢，通透性好。
機(jī)柜呈面對面排列，形成冷通道，出風(fēng)口在機(jī)柜面部的地板上?；仫L(fēng)口在A2~A16、B2~B16機(jī)柜的背面上方，B18機(jī)柜的上部放置垂直的弱電橋架經(jīng)天花板上部空間與外部走廊的弱電橋架相連；機(jī)柜的左側(cè)安置2個配電列頭柜（A1、B2），2個配電列頭柜的上部各設(shè)置了一個垂直橋架通往天花板上部，在天花板上部2個配電列頭柜通過水平橋架互連（機(jī)房內(nèi)看不到），并與外部走廊的強(qiáng)電橋架相連；機(jī)柜采用面板開孔率>63%的寬800mm（600mm的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜加200mm的側(cè)柜）、深1150mm的機(jī)柜，在每個機(jī)柜除了有600mm的設(shè)備安裝空間外，兩側(cè)有200mm的布線空間，可預(yù)置大量網(wǎng)絡(luò)線和多芯萬兆預(yù)連接光纜，直接放置到這個側(cè)柜的空間內(nèi)，這樣弱電的連接線經(jīng)機(jī)柜背部左側(cè)柜可以直接連接到服務(wù)器，可靠性大大提高，由于沒用到的預(yù)放線纜在側(cè)柜內(nèi)，前后有面板蓋住，所以多余的線纜看不到，美觀性很好。
在機(jī)房的中間，安置了2個水平的弱電橋架位于天花板的下面，主要是考慮到日常維修的方便。這樣的安排是為了盡可能減少橋架的露出量，又不影響日常的使用，美觀性好。
２.２ 冷熱通道隔離封閉措施
機(jī)房內(nèi)若不采取冷熱通隔離時(shí)，存在著一個較大的溫度梯度，為了滿足機(jī)柜中上部的關(guān)鍵設(shè)備能較好的散熱效果，有必要降低空調(diào)出風(fēng)的溫度，這樣就增加了空調(diào)的能耗。而通常的在機(jī)柜頂部加蓋的冷熱通道隔離封閉方式，存在著視覺效果壓抑和消防許可的問題。
該高校的網(wǎng)絡(luò)信息中心機(jī)房采取了獨(dú)特的冷熱通道隔離封閉措施，在機(jī)柜的上部至天花板做完全封閉的冷熱通道隔離，即在機(jī)柜的上部加了鋼化玻璃，使冷熱氣流隔離。這樣可使冷通道的上下溫度梯度就很小，空調(diào)的出風(fēng)溫度就能適當(dāng)提高，從而達(dá)到節(jié)能的目的。在冷通道的上部的天花板，仍使用統(tǒng)一的微孔天花板，以保持全機(jī)房的美觀；并在冷通道和機(jī)房的左右兩側(cè)，需要形成冷通道的每塊天花板上部加一張鍍鋅鐵皮（595×595），以防止冷通道上部的有孔天花板進(jìn)行回風(fēng)。在機(jī)柜的兩列熱通道的上部，使用了較多的回風(fēng)口，以保證回風(fēng)口的吸風(fēng)量。在空調(diào)的上部回風(fēng)口加了一個與空調(diào)投影面積相同的回風(fēng)管，直通天花板上部空間，與天花板的上部空間一起形成了一個截面積很大的回風(fēng)主管道，因熱通道的回風(fēng)口面積遠(yuǎn)小于這個回風(fēng)主管道，所以保證了各回風(fēng)口的吸風(fēng)均衡。在天花板上部安裝獨(dú)立的新風(fēng)冷熱系統(tǒng)不受影響。這種冷熱通道隔離的措施，成本很低，而且燈光系統(tǒng)和氣體消防系統(tǒng)的處理方式可按通常的設(shè)計(jì)，機(jī)房的整體視覺效果和美觀性極好，熱通道回風(fēng)的效果也很好。
3 結(jié)論
在對新一代數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐當(dāng)中，通過全面的整體規(guī)劃，對機(jī)房的關(guān)鍵設(shè)備、ＵＰＳ電源、機(jī)房空調(diào)、場地布局等進(jìn)行綜合的考慮和節(jié)能設(shè)計(jì)是能達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
冷熱通道隔離封閉是機(jī)房節(jié)能減排的有效措施之一。機(jī)柜布置可以適當(dāng)改變排列方式以及采取適當(dāng)?shù)拇胧┬纬衫錈嵬ǖ赖母綦x，改變環(huán)境氣流組織和減低冷通道的溫度梯度，改良機(jī)柜內(nèi)的有效制冷效果，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
