解讀：如何應對機房精密空調節能問(wèn)題

高性能處理器的應用，使得單個(gè)機柜熱密度大幅上升，機房局部過(guò)熱問(wèn)題尤為突出。

那么，如何在機房設計前提前預知設計效果？如何比較不同設計方案的節能性？如何有效地解決機柜過(guò)熱問(wèn)題呢？

CFD熱仿真評估服務(wù)，能有效解決上述難點(diǎn)問(wèn)題。

CFD是計算流體力學(xué)ComputationalFluidDynamics的簡(jiǎn)稱(chēng)，是目前國際上最先進(jìn)的流動(dòng)與傳熱仿真技術(shù)，被廣泛應用于基礎研究和工業(yè)設備研發(fā)領(lǐng)域。

CFD技術(shù)通過(guò)現場(chǎng)評估、CFD建模、冷卻評估、升級方案、能效比較和提交報告這幾個(gè)環(huán)節，完成熱仿真評估服務(wù)。

CFD機房熱仿真評估服務(wù)，通過(guò)建立虛擬三維機房模型，仿真獲得機房溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)等數據，獲得合理的氣流組織和科學(xué)的機房布局與散熱方案。

適用范圍

新機房設計項目；

老機房擴容與改造項目；機房熱診斷及熱問(wèn)題分析；機房運行狀態(tài)評估，安全預警；

針對具體機房設計方案，匹配和選擇各種機房專(zhuān)用空調產(chǎn)品（機房空調機、高熱密度解決方案、機柜空調機組、吊頂式空調機組、冷門(mén)、地板送風(fēng)機組、風(fēng)管送風(fēng)系統等）。

常見(jiàn)問(wèn)題

1.CFD在新機房設計項目中有何作用？

預測新機房熱環(huán)境，確保設計方案滿(mǎn)足運行和節能要求。不同數據中心對機房空調有不同的設計要求。如小型交換機房熱功率不大（單個(gè)機柜熱功率在5kW以 下），而大型刀片服務(wù)器機房的熱功率很高（單個(gè)機柜熱功率在5kW以上），因此，在很多核心機房出現局部過(guò)熱的情況——機房的局部溫度超過(guò)設計要求。在機 柜服務(wù)器功率較高的場(chǎng)合，空調設備選配不周和機柜布置不合理等因素都會(huì )造成冷量分配不均，氣流組織不合理的現象，導致服務(wù)器死機、機房能耗增加。針對不同 的應用場(chǎng)合和具體設計要求，需采用不同的空調解決方案。

利用CFD熱仿真分析技術(shù)進(jìn)行新機房設計，不會(huì )僅僅為滿(mǎn)足機柜過(guò)熱問(wèn)題的要求而盲目增大總冷負荷，而會(huì )針對具體過(guò)熱問(wèn)題進(jìn)行仿真，采用最為適合的解決方案，總冷負荷只是小幅增加。這樣，在滿(mǎn)足基本設計運行要求的同時(shí)也滿(mǎn)足了節能要求，為用戶(hù)節約了運行成本。

2.CFD在老機房擴容與改造項目中有何作用？

預測老機房改造后的熱環(huán)境，確保改造方案滿(mǎn)足擴容后的局部發(fā)熱問(wèn)題，減少投資浪費和運行風(fēng)險。老機房多采用早期傳統的“平均放”空調設計原則，但基于 此傳統設計方法，很難確定擴容后空調設備擺放的位置；而且，高性能處理器和刀片服務(wù)器的應用使新機柜的熱密度急劇增加，機房局部過(guò)熱問(wèn)題非常突出，僅憑傳 統經(jīng)驗也很難做出科學(xué)判斷。

利用CFD熱仿真評估服務(wù)，可分析該問(wèn)題產(chǎn)生的原因，針對性地提出科學(xué)合理的機房擴容與改造方案，不僅滿(mǎn)足了布局過(guò)熱問(wèn)題使所有機柜都能安全運行，并且是在未大幅增加總冷負荷的情況下實(shí)現的，也滿(mǎn)足了節能的要求，為客戶(hù)節約了運行成本。

3.CFD在機房熱診斷及過(guò)熱問(wèn)題分析中有何作用？

隨著(zhù)服務(wù)器運算能力的提升，單個(gè)機柜熱密度大幅上升，單個(gè)機柜熱負荷超過(guò)5kW的情況增多，這些高熱密度機柜在氣流組織不合理時(shí)極易產(chǎn)生過(guò)熱問(wèn)題，導 致服務(wù)器死機。針對機房可能發(fā)生的局部過(guò)熱問(wèn)題，CFD熱仿真評估服務(wù)能模擬機房運行效果，給客戶(hù)提供局部過(guò)熱問(wèn)題的最佳解決方案，降低機房運行的風(fēng)險， 確保機房長(cháng)期穩定運行。

4.CFD仿真準確度有多高？仿真結果與實(shí)際情況差距多大？

CFD機房熱仿真模擬的準確性，取決于建立模型的精確性。CFD求解算法上，佳力圖采用k-ε湍流模型進(jìn)行流動(dòng)仿真，經(jīng)過(guò)CFD業(yè)界幾十年的實(shí)驗驗 證，該模型求解精度能滿(mǎn)足工程仿真要求。對新設計機房，采用機房CAD設計圖樣與設備設計參數，這些參數來(lái)源可靠，因而仿真準確度高。

對于正在運行中的機房，我們會(huì )進(jìn)行現場(chǎng)數據采集，確保數據可靠，仿真結果可信。下圖是CFD機房熱仿真結果與實(shí)際溫度熱學(xué)影像的對比，仿真結果與實(shí)際相符，仿真結果真實(shí)可信。

模擬結論：

l距離空調機最遠位置處的機柜也能獲得足夠冷量，滿(mǎn)足設計要求。

l空調制冷量利用率高于80%，絕大部分制冷量被有效地利用于機柜熱負荷冷卻，能源浪費少，符合節能設計要求。

l增設地板送風(fēng)機組，能進(jìn)一步增加最遠機柜的送風(fēng)量，提高系統安全性。

客戶(hù)收益：

通過(guò)CFD仿真，確認設計方案能夠為距離空調機最遠位置處的機柜提供足夠的風(fēng)量和制冷量；通過(guò)CFD仿真，嘗試了多種解決方案（空調機，地板送風(fēng)機 組）應用的效果，為客戶(hù)提供了多種選擇；通過(guò)CFD仿真，提出了對特殊機房（狹長(cháng)型房間布置和一長(cháng)排機柜布置）的機房空調解決方案。

案例一：通信領(lǐng)域，某機房設計項目

案例要點(diǎn)：

典型通信機房布局，空調機和機柜分設在兩個(gè)房間，通過(guò)回風(fēng)格柵連通?？照{機采用佳力圖ME系列機房空調機，空調機三用一備。

模擬結論：

發(fā)現送風(fēng)通道不合理問(wèn)題，采用下沉式風(fēng)機改善送風(fēng)方式，送風(fēng)距離更遠，送風(fēng)阻力降低，有效降低風(fēng)機運行能耗，提高空調機整體能效；

發(fā)現回風(fēng)通道不合理問(wèn)題，改善回風(fēng)通道后，回風(fēng)阻力降低，改善氣流組織；

空調制冷量使用率高，絕大部分制冷量都用于冷卻機柜內熱負荷；風(fēng)量趨于均勻，降低機房?jì)葴囟炔▌?dòng)。

客戶(hù)收益：

通過(guò)CFD仿真，發(fā)現了原有設計送回風(fēng)方式不合理的問(wèn)題，解決方案更加合理和節能；

CFD仿真過(guò)程周期短、成本低，避免了盲目投資風(fēng)險和浪費；

直觀(guān)地檢查空調機運用狀況，確?？照{設備能滿(mǎn)足客戶(hù)的各類(lèi)特殊要求（如送風(fēng)量、機柜排風(fēng)溫度等）；

可保證機房?jì)日谑褂每照{設備的制冷量被充分利用，也可觀(guān)察機房?jì)热魏我慌_空調設備停機對機房熱環(huán)境的影響。

案例二：非通信領(lǐng)域，某機房設計項目

案例要點(diǎn)：

空調機在房間兩側放置，每側均為一用一備；該空調機為佳力圖MEAD702機房空調機。

機柜成一長(cháng)排放置，機柜形式為前側進(jìn)風(fēng)，后側風(fēng)管排風(fēng)。排風(fēng)風(fēng)管連接到天花板吊頂內，通過(guò)空調機與天花板吊頂的連接管讓熱風(fēng)回到空調機。

部分機柜距離空調機位置較遠，需確保距離空調機最遠位置的機柜也能獲得足夠的制冷量和風(fēng)量。

模擬結論：

距離空調機最遠位置處的機柜也能獲得足夠冷量，滿(mǎn)足設計要求。

空調制冷量利用率高于80%，絕大部分制冷量被有效地利用于機柜熱負荷冷卻，能源浪費少，符合節能設計要求。

增設地板送風(fēng)機組，能進(jìn)一步增加最遠機柜的送風(fēng)量，提高系統安全性。

客戶(hù)收益：

通過(guò)CFD仿真，

確認設計方案能夠為距離恒溫恒濕空調機最遠位置處的機柜提供足夠的風(fēng)量和制冷量；通過(guò)CFD仿真，嘗試了多種解決方案（空調機，地板送風(fēng)機組）應用的效果，為客戶(hù)提供了多種選擇；通過(guò)CFD仿真，提出了對特殊機房（狹長(cháng)型房間布置和一長(cháng)排機柜布置）的機房空調解決方案。