小型机房制冷呼唤“专业化”

艾默生网络能源有限公司

 

    近年来，随着通信产业的发展以及企业信息化的加速，机房的建设也出现了新的模式，分散式小型机房――如移动基站、户外机房、网管中心、小型计算机室等，呈现快速增长的势头。然而，小型机房的发展并没有相应地带来面向这一环境的制冷系统彻底变革，相反，小型机房制冷一直是普通舒适型空调大行其道。据统计，目前，国内每年大约新建机房10万个，其中80%属于面积小于100平米的中、小型机房，而这些机房绝大多数使用的是普通的舒适性空调。
精确控制，体现“专业”
    诚然,小型机房,比如网管中心、小型计算机室等,由于面积较小,设备不多,发热量不大,一般情况下,普通的舒适型空调似乎已经可以将温度控制在一定的范围内,“达到”了降温的效果。但细究之，温度控制只是机房环境调节的一个方面，除此之外，温度控制精度、湿度调节、空气过滤等也是机房环境对制冷系统的重要指标要求。普通舒适型空调的设计针对家庭环境或一般的办公环境，无法达到上述指标要求。
    在温度控制精度方面，由于舒适型空调的换气次数仅为每小时5-15次，温度调节精度为依±3-5℃，这基本可以满足普通环境的温度调节要求，但机房内由于温度场分布不均匀，这种调节精度仅能保证控制空调近端设备处的温度。相比而言，机房精密空调的换气次数为每小时30-60次，高效率的换气能力使空调系统能够感应整个机房的温度波动，保证了机房温度的调节精度维持在1℃左右，从而保证了机房的整体降温。
   在湿度控制方面，舒适型空调基本没有加湿功能，只能进行除湿，因此无法进行湿度控制。在机房当中，湿度过高会凝结成水雾甚至水滴，湿度过低会产生静电，这两种情况对设备运行都非常不利。对于机房专用空调而言，湿度控制为其重要的参数，其湿度控制精度一般可达±5。高换气效率还能保持湿度恒定，使相对湿度波动控制在50%±5%RH之内，保证了机房设备运行性能。
    除了温度和湿度，机房对空气的洁净度也有着严格的要求。空气中的尘埃、腐蚀性气体等会严重损坏电子元器件的寿命，引起接触不良和短路等问题。普通的舒适型空调的过滤器，无法达到机房的洁净度要求。而机房精密空调具有高效的空气过滤能力，能够按相关标准对流通空气进行除尘、过滤，使机房保证需要的洁净度，从而保障设备的安全运行。
高度可靠，提升“专业”
    小型机房的性质决定了其对空调系统同样具有高可靠性的要求。一般的场合出现制冷问题影响不大，而机房空调的可靠性不高则会威胁整个机房设备甚至整个网络的安全。因此在设计上，机房专用空调的可靠性比普通空调要高许多，在结构与控制系统设计和制造以及空调系统组成等方面都采取一系列保障措施遥。比如艾默生网络能源的Data鄄mate3000系列空调，采用了高效稳定的Copeland柔性涡旋式压缩机，按照每年365天，每天24小时运行设计，并且每件产品均经过严格的出厂试验，能够保证设备常年无故障运行。
    机房精密空调的电网适应能力也是判断其性能的一个重要指标。以移动基站、户外机房等小机房为例，一般处于较恶劣的电网环境，电网电压波动幅度大，这就需要相应的制冷系统具有很好的电网适应性。艾默生网络能源的Datamate3000产品就充分考虑到了这一实际情况，比如采用超宽输入电压设计，允许电压波动范围为±20；具有独特的缺相保护功能和相序检测功能，高低电压自动监测和保护功能；具有相序错位自动调整功能，可实现来电自动启动。这种独特的设计，保证了制冷系统在恶劣的电网环境中高效可靠运行。
    控制系统的性能与空调系统的整体性能密切相关，高度精密的控制系统能够保证机房空调的可靠性。不少机房专用空调机生产企业都专门开发出一系列的控制器作为空调系统的组成部分。采用电子控制器或微机控制已经十分普遍，有些企业已经把模糊控制技术应用在计算机房专用空调系统中。比如艾默生网络能源的Datamate3000系列产品就采用了精确的微电脑控制系统。该系统能够记录各主要部件的运行时间，并进行故障诊断；管理人员还可以设置参数自动保护，即使停电也可以保存运行参数和告警记录；系统能够储存30条历史告警信息。此外，优秀的人机交互界面，能够使管理人员方便快捷地将系统的性能发挥到最佳。
高效节能，强化“专业”
    绿色环保、节能降耗已经成为各行业共同的目标，因此也是数据中心或计算机机房建设上的一个重要考量因素，而其中制冷系统尤其受到更多的关注。根据美国环保署提交给美国国会的一份研究报告，在数据中心的全部电能消耗中，制冷系统占40%左右。而IDC的研究也显示，在数据中心，冷却系统比服务器本身运行更耗电，当服务器成倍增加的时候，配套用电量将呈指数级上升。因此制冷系统采用高效节能的产品，对于数据中心或计算机房的节能降耗具有重要意义。
    在高效节能方面，普通的舒适性空调显然无法与机房专用空调相比肩。从显热比上看，机房专用空调显热比高达80%-90%，也就是说，有90%的效率用于为设备有效降温，只有10%左右的能耗用于适度除湿；而舒适性空调的显热比为60%-70%，有30%-40%的效率用于过度除湿。这种情况容易导致机房湿度过低，不但设备受到静电的威胁，而且极大地浪费了电能。从能效比上看，机房专用空调选用的工业等级压缩机能效比高达3.3以上，而舒适性空调目前业界选用的压缩机能效比约为2.9，大大低于机房专用空调。再以艾默生网络能源为例，其Datemate3000系列产品采用的Copeland柔性涡旋式压缩机，能效比业内领先；另外还采用高效的制冷系统设计，并具备节能运行功能，比普通舒适性空调节省20-30%的能耗。
    调查表明，使用舒适性空调的机房问题较多，主要表现为机房内电子设备故障率高以及舒适性空调设备本身的维护量大。产生这些问题的原因在于舒适性空调的设计标准不适合机房对温湿度的要求，更不符合高可靠性以及绿色高效的要求。作为一个特殊的环境，小型机房更应得到机房专业空调的呵护，更应实现制冷野专业化冶。