气流组织对数据中心空调系统能耗影响的研究

发布时间：2017-10-30 11:36

  本文关键词：气流组织对数据中心空调系统能耗影响的研究

  更多相关文章： 数据中心 气流组织 模块化数据中心 垂直送风 拼装化数据中心 数据中心能源使用效率(PUE) 风机能耗因子

【摘要】：目前,我国数据中心建设已进入飞速发展的阶段,超大规模数据中心不断涌现。精密空调系统能耗可占到数据中心整体的30%-50%,我国数据中心年能耗可达700亿千瓦时,已达到社会总用电量的1.5%,因此研究数据中心空调系统节能的方法意义十分重大。本文通过对数据中心气流组织的研究,提出了实际空调PUE和理论PUE差别的原因就在于气流组织的不合理。以CFD仿真、理论结合工程实际的方法,分析现有地板下送风、风帽上送风、风道上送风、列间送风等气流组织方案的优缺点,并总结其改善和发展的方向,根据数据中心的实际需求,创新的提出垂直送风精密空调和其衍生的拼装型模块化数据中心方案。该解决方案气流组织循环路径短,风阻低,风机系统效率高,占地面积小,具有多重优势。以具体的典型数据中心模型为例,分别采用当前主流地板下送风方案、列间送风方案和本文首创的垂直送风方案建设,利用CFD仿真分析三种不同的气流组织方案对于其空调系统温度场、气流场和能耗的影响。采用全新垂直送风形式的拼装化数据中心解决方案,可因优化气流组织,使得气流场更加均匀,温度场更加合理,同时风机系统能耗因子可从0.0492下降到0.0267,比传统方案节省45.7%的室内精密空调风机功耗。一个1600kW的数据中心在室内部分采用此方案,全生命周期可节能296.85万千瓦时电能。此方案具有极大的投资价值。
【关键词】：数据中心 气流组织 模块化数据中心 垂直送风 拼装化数据中心 数据中心能源使用效率(PUE) 风机能耗因子
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP308;TB657.2
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 课题的意义及国内外研究现状综述11-16
• 1.1.1 课题的来源11-14
• 1.1.2 课题研究的意义14-16
• 1.2 IDC气流组织研究的现状16-18
• 1.2.1 国际数据中心建设者的研究现状16-17
• 1.2.2 国内IDC气流组织问题的研究现状17-18
• 1.3 本文的研究内容18-25
• 1.3.1 研究对象18
• 1.3.2 研究理论18-25
• 第二章 当前IDC气 流组织研究25-40
• 2.1 风帽上送风气流组织分析25-26
• 2.2 风道上送风气流组织分析26-29
• 2.3 地板下送风气流组织分析29-35
• 2.3.1 地板下送风方案介绍29-31
• 2.3.2 架高地板设计方法31-32
• 2.3.3 通风地板设计方法32-33
• 2.3.4 横梁对于气流组织影响33-35
• 2.4 列间送风气流组织分析35-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第三章 垂直送风方案及其气流组织分析40-60
• 3.1 数据中心空调系统节能需求40-46
• 3.1.1 制冷按需动态特性40-41
• 3.1.2 CRAC动态特性41-42
• 3.1.3 运行干盘管特性42-43
• 3.1.4 湿度控制精确特性43-44
• 3.1.5 免费制冷特性44-45
• 3.1.6 就位快速特性45
• 3.1.7 系统智能特性45-46
• 3.1.8 节地特性46
• 3.2 垂直送风空调方案设计46-57
• 3.2.1 服务器机柜功率及进风量需求研究47-48
• 3.2.2 垂直送风空调结构设计48-49
• 3.2.3 垂直送风空调控制逻辑49-50
• 3.2.4 垂直送风空调冷量设计50-57
• 3.3 垂直送风EAF空调产品特点57-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 拼装化数据中心设计60-86
• 4.1 数据中心空调气流组织需求60
• 4.2 目前主流模块化数据中心建设模式60-64
• 4.3 拼装化数据中心建设模式64-67
• 4.4 拼装化数据中心方案节能价值分析67-80
• 4.4.1 目前主流的地板下送风数据中心能耗情况分析68-73
• 4.4.2 列间送风模块化数据中心能耗情况分析73-77
• 4.4.3 拼装化数据中心能耗情况分析77-80
• 4.5 三种方案数据中心精密空调系统能耗情况分析80-85
• 4.5.1 三种方案温度场情况分析81-82
• 4.5.2 三种方案能耗情况分析82-85
• 4.6 本章小结85-86
• 第五章 总结与展望86-88
• 5.1 总结86-87
• 5.2 本文的不足及展望87-88
• 参考文献88-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文92

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