【摘 要】經(jīng)過中央空調(diào)集中送風(fēng)、管道式精確送風(fēng)、獨(dú)立腔體精確送風(fēng)的三代發(fā)展之后，精確送風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展走到了一個十字路口。本文通過對精確送風(fēng)發(fā)展脈絡(luò)的梳理，結(jié)合運(yùn)營商精確送風(fēng)系統(tǒng)的建制實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對機(jī)房精確送風(fēng)的下一步發(fā)展方向——智能網(wǎng)格化發(fā)展，進(jìn)行探索和論證。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能減排；精確送風(fēng)；按需送風(fēng)；智能化；網(wǎng)格化

1、概述

節(jié)能減排是國務(wù)院“十二五”規(guī)劃中的重要發(fā)展戰(zhàn)略，也是對各個行業(yè)、尤其是高科技行業(yè)的期望和要求。在電信業(yè)，2011年底工業(yè)和信息化部的通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會牽頭起草的《通信電源及機(jī)房環(huán)境節(jié)能技術(shù)指南》應(yīng)運(yùn)而生，規(guī)定了接下來一段時(shí)間內(nèi)，通信電源和機(jī)房環(huán)境節(jié)能的總體要求。

有專家測算，在數(shù)據(jù)機(jī)房的電力消耗中，IT設(shè)備、機(jī)房制冷和電源設(shè)備分別為5：4：1的關(guān)系，即服務(wù)器、存儲、交換機(jī)的電力消耗占總能源消耗的50%，而機(jī)房制冷電力消耗占40%，UPS等電源設(shè)備耗電占10%。還有更為精確的測算指出：在通信機(jī)房能耗組成中，通信設(shè)備能耗占53%，空調(diào)能耗占37% 。

針對機(jī)房制冷電力這40%左右的電力消耗，業(yè)內(nèi)諸多運(yùn)營商與廠商通過精確送風(fēng)系統(tǒng)的建制實(shí)踐，取得了諸多節(jié)能經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)效益，以及豐厚的研究成果：從初期的中央空調(diào)集中送風(fēng)，到管道式精確送風(fēng)，再到獨(dú)立腔體精確送風(fēng)，直至今天采取溫度采集器、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、熱交換、濕幕新風(fēng)等諸多技術(shù)手段，力圖在保障IT設(shè)備、電源設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，進(jìn)一步降低制冷能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

此時(shí)，精確送風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展走到了一個十字路口：機(jī)房在實(shí)現(xiàn)了管道式、乃至獨(dú)立腔體的上送風(fēng)或下送風(fēng)之后，精確送風(fēng)系統(tǒng)的下一步發(fā)展向何處去？在已充分貫徹了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”、“無局部熱島”的設(shè)計(jì)原則之后，進(jìn)一步提升能耗利用率、進(jìn)一步提升節(jié)能效果的設(shè)計(jì)原則是什么？

本文力圖通過對精確送風(fēng)發(fā)展脈絡(luò)的梳理，結(jié)合運(yùn)營商精確送風(fēng)系統(tǒng)的建制實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對機(jī)房精確送風(fēng)的下一步發(fā)展方向——智能網(wǎng)格化發(fā)展，進(jìn)行探索和論證。

2、精確送風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展沿革

回顧機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，可以分為以下三個主要階段：

1)中央空調(diào)集中送風(fēng)

在數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)初期，尚沒有明確的精確送風(fēng)概念。機(jī)房制冷同普通辦公空間制冷一樣，均是采用最基本的中央空調(diào)集中送風(fēng)，送風(fēng)通道與回風(fēng)通道與普通辦公空間的設(shè)置也基本相同，只是在溫度設(shè)定、送風(fēng)風(fēng)量等方面，根據(jù)機(jī)房功耗大小和溫度要求，與普通辦公空間執(zhí)行了不同的設(shè)定策略。

因此，這一階段的機(jī)房制冷尚不能稱之為精確送風(fēng)，仍屬于粗獷式的集中送風(fēng)：送回風(fēng)通道不獨(dú)立，冷熱氣流直接短路，常易出現(xiàn)局部熱島，因而制冷效果欠佳，用電量較大。

2)管道式精確送風(fēng)

面對粗獷式集中送風(fēng)的種種局限，業(yè)界提出了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”、“無局部熱島”的設(shè)計(jì)原則。在這些設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)下，出現(xiàn)了第一代的精確送風(fēng)：管道式精確送風(fēng)。

無論是上送風(fēng)管道式精確送風(fēng)，還是下送風(fēng)管道式精確送風(fēng)，它都第一次將送風(fēng)口延伸到機(jī)柜前面板，將回風(fēng)口延伸至機(jī)柜后面板，從而實(shí)現(xiàn)了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”。為實(shí)現(xiàn)送回風(fēng)通道的獨(dú)立，在管道式精確送風(fēng)階段，就提出了機(jī)柜面對面、背對背的排布方式，在一定程度上減少了冷熱氣流的短路。

革新的機(jī)柜排布方式，配合管道式精確送風(fēng)，提升了設(shè)備的制冷效果，也在一定程度上降低了制冷設(shè)備的能耗。

3)獨(dú)立腔體精確送風(fēng)

在管道式精確送風(fēng)的長期實(shí)踐過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)：冷熱氣流仍不時(shí)出現(xiàn)短路，機(jī)柜內(nèi)部仍有部分區(qū)域容易出現(xiàn)局部熱島。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：這是由于送回風(fēng)通道仍未完全獨(dú)立造成的，換句話說，管道式精確送風(fēng)并未將“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”的設(shè)計(jì)原則貫徹到極致。

在這個背景下，越來越多的數(shù)據(jù)機(jī)房將已經(jīng)延伸至機(jī)柜前面板的送風(fēng)通道，與機(jī)柜進(jìn)行了更緊密的密和：構(gòu)建送風(fēng)腔，使送風(fēng)通道與環(huán)境完全隔絕，從而完全實(shí)現(xiàn)了送回風(fēng)通道的獨(dú)立、避免了冷熱氣流的短路和局部熱島，真正做到了“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”。

發(fā)展至此，“先冷設(shè)備、再冷環(huán)境”、“避免冷熱氣流短路”、“無局部熱島”的設(shè)計(jì)原則已基本應(yīng)用到極致，精確送風(fēng)系統(tǒng)的下一步發(fā)展應(yīng)何去何從？

3、精確送風(fēng)系統(tǒng)的智能網(wǎng)格化發(fā)展

3.1設(shè)計(jì)原則

就在此時(shí)，節(jié)能減排被國務(wù)院提為“十二五”規(guī)劃中的重要發(fā)展戰(zhàn)略，在政府工作報(bào)告中反復(fù)提及，這為精確送風(fēng)系統(tǒng)的下一步發(fā)展引領(lǐng)了方向，提供了思路。

在當(dāng)前機(jī)房精確送風(fēng)的實(shí)踐中，我們時(shí)常遇到這樣的困惑：

1)在一個投入使用不久的新建機(jī)房，因考慮到未來擴(kuò)容需要，共建制了十排機(jī)柜，并為十排機(jī)柜都安裝了精確送風(fēng)系統(tǒng)。目前只有五排機(jī)柜內(nèi)有設(shè)備，但精確送風(fēng)系統(tǒng)一旦開啟，十排機(jī)柜都進(jìn)行了送風(fēng)制冷，能耗浪費(fèi)甚是可惜。是否有辦法根據(jù)設(shè)備的排布，靈活控制送風(fēng)的區(qū)域呢？

2)在另一排布滿設(shè)備的機(jī)柜組內(nèi)，第一個機(jī)柜與第二個機(jī)柜相比，因功能不同、硬件配置不同，發(fā)熱量相差很大。為保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，精確送風(fēng)系統(tǒng)只能以發(fā)熱量最大機(jī)柜的需求設(shè)定溫度和風(fēng)量，其他機(jī)柜過多的送風(fēng)量只能按部就班地回到了回風(fēng)通道，浪費(fèi)極大。是否有辦法根據(jù)機(jī)柜不同的發(fā)熱量，給不同機(jī)柜送出不同的風(fēng)量呢？

3)在同一個機(jī)柜內(nèi)，因前臺業(yè)務(wù)在不同時(shí)段繁忙程度不同，機(jī)柜內(nèi)的后臺設(shè)備在不同時(shí)段的能耗也相差很大。同樣，為保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，精確送風(fēng)系統(tǒng)只能以最繁忙時(shí)段的需求設(shè)定溫度和風(fēng)量，其他時(shí)段過多的送風(fēng)量造成了一定的浪費(fèi)。是否有辦法根據(jù)機(jī)柜不同的發(fā)熱量，在不同時(shí)段給同一機(jī)柜送出不同的風(fēng)量呢？

以上三點(diǎn)需求，可以概括為：送風(fēng)區(qū)域可變、不同機(jī)柜風(fēng)量大小可變、不同時(shí)段風(fēng)量大小可變。歸根結(jié)底精煉為第四代精確送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：“按需送風(fēng)”，而這樣的設(shè)計(jì)原則正是以節(jié)能減排為出發(fā)點(diǎn)的。

3.2智能網(wǎng)格化精確送風(fēng)

根據(jù)“按需送風(fēng)”的設(shè)計(jì)原則，經(jīng)過深入研發(fā)，第四代精確送風(fēng)系統(tǒng)——智能網(wǎng)格化精確送風(fēng)應(yīng)運(yùn)而生。

1）精確送風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)格化

為實(shí)現(xiàn)“送風(fēng)區(qū)域可變”，我們將機(jī)房的精確送風(fēng)管道劃分成若干網(wǎng)格狀的單元，并對每一網(wǎng)格實(shí)施動態(tài)的控制管理，這就是“網(wǎng)格化”的題中之義。

將精確送風(fēng)管道劃分成若干網(wǎng)格狀的單元，自然也就是將送風(fēng)管道對應(yīng)的機(jī)柜劃分成若干網(wǎng)格狀單元。于是，通過后臺智能控制系統(tǒng)靈活控制每個單元的氣流導(dǎo)向閥的開合狀態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)送風(fēng)區(qū)域的靈活變化。

2）精確送風(fēng)系統(tǒng)的智能化

①為實(shí)現(xiàn)“不同機(jī)柜風(fēng)量大小可變”，我們首先在機(jī)柜內(nèi)多點(diǎn)布置了精密數(shù)字溫度傳感器，通過傳感器感知設(shè)備前后、機(jī)柜上部下部各個位置的溫度，并反饋給智能控制系統(tǒng)；其次，在每個機(jī)柜與送風(fēng)管的連接處，安裝可調(diào)節(jié)葉片開合角度的智能風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。于是，智能控制系統(tǒng)根據(jù)各機(jī)柜的不同溫度，通過調(diào)節(jié)智能風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的葉片開度，控制每個機(jī)柜所需的進(jìn)風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)了每個機(jī)柜的“按需送風(fēng)”；

②根據(jù)同樣的技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)方式，在前臺業(yè)務(wù)的不同繁忙時(shí)段、即后臺設(shè)備功耗的不同時(shí)段，智能網(wǎng)格化精確送風(fēng)系統(tǒng)也可同樣根據(jù)溫度傳感器反饋的溫度變化，自動調(diào)節(jié)智能風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的送風(fēng)量，從而實(shí)現(xiàn)“不同時(shí)段風(fēng)量大小可變”。

4、總結(jié)

綜上，通過氣流導(dǎo)向閥、數(shù)字溫度傳感器、智能風(fēng)量調(diào)節(jié)閥這些前臺硬件設(shè)備，以及后臺智能控制系統(tǒng)的信息處理和自動控制，實(shí)現(xiàn)了“送風(fēng)區(qū)域可變、不同機(jī)柜風(fēng)量大小可變、不同時(shí)段風(fēng)量大小可變”這三點(diǎn)需求，從而真正實(shí)現(xiàn)了“按需送風(fēng)”。

因此，我們將“智能網(wǎng)格化”作為機(jī)房精確送風(fēng)系統(tǒng)繼管道式精確送風(fēng)和獨(dú)立腔體精確送風(fēng)后的新三個發(fā)展階段，也是機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)自中央空調(diào)集中送風(fēng)開始的第四個發(fā)展階段。

與此同時(shí)，業(yè)內(nèi)專家也在精確送風(fēng)系統(tǒng)的相關(guān)方面尋求更多的試點(diǎn)和突破：如利用室外新風(fēng)冷卻；如優(yōu)化空調(diào)室外機(jī)/設(shè)置室外機(jī)隔熱板；如通過在制冷劑中放入化合物減少磨損從而降低能耗；如室外機(jī)噴霧降溫……為精確送風(fēng)系統(tǒng)更為前瞻的發(fā)展探索道路。

精確送風(fēng)系統(tǒng)的“智能網(wǎng)格化”發(fā)展，將更先進(jìn)的IT、網(wǎng)絡(luò)、自動化等多方面技術(shù)應(yīng)用其中，這一方面為精確送風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能化發(fā)展提供了更多的技術(shù)手段，另一方面也對我們提出了更高的系統(tǒng)整合技術(shù)要求。寄望于行業(yè)專家的共同努力，為精確送風(fēng)系統(tǒng)的智能網(wǎng)格化發(fā)展，做出更大貢獻(xiàn)。