淺談信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備散熱和清理問題的解決

黃小昆 任慧

（南京中電熊貓液晶材料科技有限公司，江蘇南京 210033）

隨著信息化產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)化和信息化融合正在進(jìn)行，制造型企業(yè)需要大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來支持高度自動化的生產(chǎn)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、服務(wù)器等）的高可靠性、高耐用性對生產(chǎn)來說至關(guān)重要，并且網(wǎng)絡(luò)設(shè)備現(xiàn)在向著高集成、高容量、高速率、高密度的方向發(fā)展，面對企業(yè)內(nèi)不同的工作環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面臨巨大的散熱和清潔壓力，尤其是布置在機(jī)械區(qū)、技術(shù)夾層、電氣室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，需要面臨高溫、多塵的工作環(huán)境。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行時，設(shè)備機(jī)身會產(chǎn)生大量熱量，無法有效散出，設(shè)備機(jī)身產(chǎn)生的靜電會讓灰塵吸附在設(shè)備機(jī)身的散熱孔、散熱風(fēng)扇上，使本來就低效的散熱狀況更加惡劣。現(xiàn)在通行的做法是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備布置在專業(yè)機(jī)房當(dāng)中，由專業(yè)的空調(diào)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行降溫處理，依靠人力進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的清理；然而這種機(jī)房造價高昂、安裝復(fù)雜、限制條件多、維護(hù)需要的人力資源多，需要耗費額外的人力維護(hù)和企業(yè)資源；同時，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜功能單一，僅僅依靠機(jī)柜材料這種被動方式來實現(xiàn)降溫、防塵的需求，不能同時滿足多項需求：如果需要提高防塵性能，則需要選用封閉式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，在長期工作環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行時產(chǎn)生的巨大熱量只能聚集在封閉的空間內(nèi)，徒增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的散熱壓力，設(shè)備散熱風(fēng)扇長期高速旋轉(zhuǎn)，使用壽命降低；如果需要提高散熱性能，則需要選用采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的開放式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，然而全封閉的防塵性能尚且不足，與外界接觸面積頗大的網(wǎng)狀板會使灰塵問題更加嚴(yán)重，由于靜電效應(yīng)，大量灰塵堆積在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，設(shè)備散熱風(fēng)扇高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，使用壽命降低，無孔不入的灰塵還會進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部的電子元器件上，造成短路，使設(shè)備宕機(jī)。

1 主流網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的介紹

1.1 基本型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的一般構(gòu)造：前門、頂板、側(cè)板、后門、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、服務(wù)器等）、機(jī)柜電源、防雷接地等。結(jié)構(gòu)示意如圖1-5（圖1：機(jī)柜前視圖，圖2：機(jī)柜側(cè)視圖，圖3：機(jī)柜后視圖，圖4：打開機(jī)柜門的設(shè)備前視圖，圖5：拆除機(jī)柜3 側(cè)板的設(shè)備側(cè)視圖）：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用螺絲安裝固定在機(jī)柜框架上，前門、頂板、側(cè)板、后門有玻璃、金屬等多種材料可選，不同材料實現(xiàn)不同功能：玻璃材料的前門有利于防塵、網(wǎng)狀金屬材料的有利于散熱。機(jī)柜電源上安裝防脫落插座，保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電不受影響，防雷接地保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不受瞬間大電流傷害。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的缺點是功能單一，多項需求不能同時滿足，而且只是依靠機(jī)柜材料這種被動方式來實現(xiàn)降溫、防塵的需求。如果需要防塵性能好，則要選用封閉的前門、側(cè)板、后門，此時網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行時產(chǎn)生的巨大熱量只能聚集在封閉的空間內(nèi)，徒增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的散熱壓力，設(shè)備散熱風(fēng)扇長期高速旋轉(zhuǎn)，使用壽命降低，在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，布置在機(jī)械區(qū)、技術(shù)夾層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有專門的空調(diào)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所在的電氣室灰塵密布，受溫度、灰塵因素影響較大，全封閉機(jī)柜也無法做到隔絕灰塵。如果需要散熱性能好，則要選用網(wǎng)狀的前門、側(cè)板、后門，全封閉的防塵性能尚且不足，與外界接觸面積頗大的網(wǎng)狀板會使灰塵問題更加嚴(yán)重，由于靜電效應(yīng)，大量灰塵堆積在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，設(shè)備散熱風(fēng)扇高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，使用壽命降低，無孔不入的灰塵還會進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部的電子元器件上，造成短路，使設(shè)備宕機(jī)。

交換機(jī)、服務(wù)器、存儲、磁帶庫等是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，這些設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行依賴于適宜的溫度和干凈的使用環(huán)境。目前在常見的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃當(dāng)中都是把這些設(shè)備放置在使用精密空調(diào)、新風(fēng)正壓系統(tǒng)的專業(yè)機(jī)房中。這種機(jī)房造價高昂、安裝復(fù)雜、限制條件多、維護(hù)需要的人力資源多。在無法布置專業(yè)機(jī)房的地方就不能使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)預(yù)算有限的地方就顯示出專業(yè)機(jī)房的不足，只能讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備耐受高溫和灰塵，在設(shè)備損壞時進(jìn)行更換。

1.2 改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜

不計其數(shù)的設(shè)備制造商、設(shè)備運營商在長時間的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜使用過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)了基本型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜存在的許多不足：在戶外或者不具備建設(shè)網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房條件的地方放置基本型機(jī)柜，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝在其中，由于環(huán)境惡劣，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備宕機(jī)率大大提升，不僅更換設(shè)備使運營成本增加，而且由此產(chǎn)生的人力費用更是高昂；在一些自動化程度較低的企業(yè)，沒有需求和預(yù)算按照規(guī)范建立網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房。在此種情況下，帶有一定散熱功能的改進(jìn)型機(jī)柜變應(yīng)運而生。

如圖6、圖7（圖6：拆除側(cè)板的改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜側(cè)視圖，圖7：改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜前視圖）所示：此改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜由頂板、側(cè)板、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、服務(wù)器等）、機(jī)柜電源、頂部風(fēng)扇組成。

圖6

圖7

如圖6、圖7 所示，改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜與基本型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的區(qū)別在于在頂部安裝了兩個風(fēng)扇用于整個網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜散熱。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行時會產(chǎn)生大量熱量，無法有效散出，改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜設(shè)置的頂部風(fēng)扇可以帶走一部分熱量，鑒于風(fēng)扇所安裝的位置，風(fēng)扇僅能對安裝在靠近頂部的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行散熱，對于整個網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜當(dāng)中的設(shè)備散熱只能起到很小的作用。改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜對整個網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜當(dāng)中聚集的灰塵沒有采取任何措施，日積月累的灰塵不僅會影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還會阻塞風(fēng)扇，使網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜本來就不高的散熱效率變得更低。

改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，針對基本型網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的不足，吸取了長期使用的經(jīng)驗，在頂部安裝的散熱風(fēng)扇，對部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的惡劣運行環(huán)境進(jìn)行了一定程度的改善，是一次非常有益的嘗試。在實際應(yīng)用當(dāng)中，我們也看到了這種改進(jìn)型的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜在各個地方發(fā)揮著保障信息化設(shè)備的作用。但此改進(jìn)型機(jī)柜的缺點也是顯而易見的：散熱效率低、對網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜內(nèi)的灰塵沒有處理。因此，我們需要在此基礎(chǔ)上尋找更好的解決方案。

2 散熱和清理集成的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜

上述基本型機(jī)柜對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生的熱量和不斷吸附的灰塵沒有采取任何措施去處理。而改進(jìn)型機(jī)柜有的加上了聊勝于無的頂部風(fēng)扇，有的將普通空調(diào)小型化放置在機(jī)柜中，空調(diào)運轉(zhuǎn)所需設(shè)備除了大量占用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備空間，并沒有讓使用成本降低多少，對吸附在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的灰塵同樣也沒有采取措施處理。結(jié)合長時間的機(jī)柜使用經(jīng)驗，產(chǎn)生出了一種能夠解決散熱和清理兩大問題的簡單措施。下面對這種集成散熱和清理裝置的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜進(jìn)行簡單的介紹。

如圖8-10（圖8：拆除側(cè)板的集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜側(cè)視圖，圖9：集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜后視圖，圖10：集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜氣流示意圖）所示：此集成網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜由前門、頂板、側(cè)板、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、服務(wù)器等）、機(jī)柜電源、集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜清潔系統(tǒng)中的可拆卸更換濾網(wǎng)、集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜散熱系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)裝置、機(jī)柜散熱系統(tǒng)的冷卻風(fēng)機(jī)組成。

圖8

圖9

圖10

如圖8、圖9 所示，此網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜取消了后門，放置了可拆卸更換濾網(wǎng)和散熱系統(tǒng)的冷卻風(fēng)機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行時，設(shè)備機(jī)身會產(chǎn)生大量熱量，無法有效散出，設(shè)備機(jī)身產(chǎn)生的靜電會讓灰塵吸附在設(shè)備機(jī)身的散熱孔、散熱風(fēng)扇上，使本來就低效的散熱狀況更加惡劣。集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜前門、側(cè)板、頂板采用整板（前門為玻璃門、兩側(cè)為金屬板）裝配，在接縫處使用橡膠條保證機(jī)柜的密封性，拆除后門，將集成式網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的后部設(shè)計為除塵、散熱兩部分，在機(jī)柜后部設(shè)置4 個散熱系統(tǒng)的冷卻風(fēng)機(jī)，負(fù)責(zé)整個機(jī)柜的散熱和氣流引導(dǎo)，如圖8 所示，頂板處放置的散熱系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)裝置產(chǎn)生向下的氣流，將灰塵和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生的熱量向下傳遞，機(jī)柜后置的散熱系統(tǒng)的冷卻風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流將吸附在設(shè)備機(jī)身上的灰塵以及設(shè)備運行時產(chǎn)生的熱量向機(jī)柜外引導(dǎo)，從而實現(xiàn)機(jī)柜的清潔和降溫。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和散熱系統(tǒng)的冷卻風(fēng)機(jī)之間設(shè)置可拆卸更換濾網(wǎng)，如圖10 所示，在頂板設(shè)置的散熱系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)裝置產(chǎn)生的氣流的引導(dǎo)下，使灰塵附著在可拆卸更換濾網(wǎng)上，定期更換過濾裝置，實現(xiàn)機(jī)柜的除塵、清潔功能。機(jī)柜采用高精度的組裝方式，保證整體的密閉性，使防塵、散熱功能發(fā)揮出最大作用。

此型散熱和清理裝置集成的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜，針對現(xiàn)有技術(shù)中使用專業(yè)機(jī)房存在的諸多限制和專業(yè)機(jī)房的不足，除了大規(guī)模服務(wù)器、交換機(jī)、存儲需要專業(yè)網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，單個、小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用專業(yè)機(jī)房不便的缺陷，提出了一種網(wǎng)絡(luò)散熱集成裝置，最大程度的提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)備布置的便利性和高性價比。此機(jī)柜可以起到對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同時進(jìn)行清潔和散熱的作用，減小網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的散熱壓力，不依賴外部環(huán)境，可以達(dá)到如下效果：（1）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通風(fēng)降溫效果，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備耐用性；（2）提供便攜、快捷的清潔方式，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用環(huán)境；（3）按照網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上架標(biāo)準(zhǔn)制造，通用性強(qiáng)。

結(jié)束語

隨著信息行業(yè)的高速發(fā)展，尤其是與工業(yè)化融合的更加深入，大量的工業(yè)機(jī)器人、標(biāo)準(zhǔn)化的流水生產(chǎn)線、計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助生產(chǎn)、計算機(jī)輔助管理等設(shè)備將被整合到一起。如此一來，對信息網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，尤其在高度自動化生產(chǎn)的車間里，對信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性提出了更高的要求。信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能否高可靠性運行面臨的散熱、清理問題就顯得非常突出。如果資金、場地、環(huán)境等條件滿足，按照有關(guān)設(shè)計規(guī)范建設(shè)若干信息網(wǎng)絡(luò)中心，自然可以解決上述問題。如果條件不允許，本文論述的這種集散熱、清理功能為一體的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜可以提供一個較為合適的解決方案。

世界知名計算機(jī)軟硬件供應(yīng)商已經(jīng)有此類產(chǎn)品出現(xiàn)、并正在向用戶推薦。與其他計算機(jī)設(shè)備相比，這并不算是高精尖技術(shù)，但是此設(shè)備卻是保障高精尖設(shè)備的關(guān)鍵。在未來的實踐運用中，肯定還會有更加先進(jìn)可靠的方案推出，通過這類技術(shù)的研究，可以推動我國信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向更好的方向發(fā)展。