数据中心机房组合式送风方式数值模拟研究及其可行性探讨

发布时间：2020-06-17 09:42

【摘要】：随着信息技术的迅速发展,自控机房、程控机房、网络机房等数据中心机房的应用越来越广,而调控这些机房室内温度、湿度、洁净度是保证机房设备正常运行的先行条件。数据中心机房的能耗水平较高,节能减耗的需求日渐凸显,在数据中心机房的能耗组成中,机房空调系统能耗约占40%～50%。由于机房送风方式不合理造成了机房一定程度上冷量的浪费,因而在机房空调领域具有极大的节能空间。基于现行的单一送风方式在一些特殊的数据中心机房中仍存在气流组织难以控制的弊端,本文提出组合式送风方式,以机房整体为单位制定一种房间级制冷方案,旨在探讨组合式送风方式应用于数据中心机房的可行性,以期更好地改善机房内气流组织。依据数值模拟的相关理论基础,利用CFD模拟软件结合工程案例对六种不同工况下机房内气流组织进行数值模拟研究,并对数值模拟结果可视化后处理分析,得出机房空调系统的气流组织形式以及机房温度、湿度的分布情况。结合评价指标的理论研究选取合适的评价指标,对相关评价指标进行计算求解,根据求解结果对指标进行综合全面的评价分析。综合定性和定量的分析结果,得出最终的结论:(1)相对参考工况1,其余五种工况下机房内整体热环境、气流组织情况得到了明显的改善,即组合式送风方式相较于单一送风方式对机房气流组织的改善效果更好,其中以工况2、工况3和工况6的改善效果更为突出,RHI指标分别提高了 79.3%、64.3%、74.7%,机房送风的冷却效果得到了极大的提高。(2)在工况2的条件下,机房两端的A、G列机柜能量利用指标ηr具有较高的数值,中间列机柜指标数值要低些,为此可将散热量较大的机柜布置在机房两端,散热量较小的布置在机房中部,以保证机房机柜内设备都能够安全稳定地持续运行工作,从而维持机房内热环境及热安全的良好状况。(3)机房良好的气流组织有利于减少机房能耗,而在数据中心机房空调系统中,组合式送风方式相比于单一送风方式更具灵活性,可以满足机房不同区域的送风需要,对机房气流组织及热环境的改善效果更好,当机房空间结构较为复杂时,可通过选择合适的组合式送风改善机房气流组织、减少机房能耗。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83
【图文】：

结构数据,中心图,自然冷源,数据中心

结果指出根据室内发热量的不同设定风机风量，提高空调系统温度默认值。逡逑在合理有效地利用室外自然冷源方面，国外也开展了许多相关工程项目的建逡逑设。如图１－１所示，Ｙａｈｏｏ公司独特的“鸡笼”结构数据中心利用自然对流将室逡逑外冷空气引入数据中心进行换热，减少了机械通风设备的使用，节能效益良好；逡逑Ｏｒａｃｌｅ公司将数据中心机房建立在美国盐湖城附近，并采用冷冻水空调系统作为逡逑其数据中心机房空调系统，寒冷季节将冷水机组关闭通过冷却塔直接利用自然冷逡逑源，ＰＵＥ降到１．３５＠］。Ｆａｃｅｂｏｏｋ公司将湖水蒸发冷却技术和风墙技术相结合来逡逑利用自然冷源，其数据中心的ＰＵＥ达到了邋１．０８，而谷歌公司将经净化处理后的逡逑河水引入到数据中心机房冷水供应系统，实现了利用自然冷源对数据中心机房进逡逑行冷却，节能效益良好逦逦逡逑１逡逑逦“鸡笼”结构数据中心逦｜逦“鸡笼”结构数据中心气流组织逡逑图１－１邋Ｙａｈｏｏ邋“鸡笼”结构数据中心图逡逑在数据中心机房内

架空地板,下送风,机柜,送风方式

逡逑作为静压箱的架空地板，内部流场气流稳定，出风量均匀且稳定性较好，因逡逑此备受机房建设者们的青睐。如图１－２所示，机房送风口布置在机柜底部或机柜逡逑近侧，冷气流从机柜底部或机柜近侧的送风口送入机柜，与机柜内的散热设备进逡逑行充分的热湿交换，带走热量然后排出，提高了送入机柜冷气流的有效利用率，逡逑５逡逑

【参考文献】