基于评价指标的高热密度数据中心多工况下热环境的模拟与分析

发布时间：2018-04-30 08:38

  本文选题：数据中心 + 热环境　； 参考：《南京师范大学》2016年硕士论文

【摘要】：电信业务和互联网业务的快速发展使得设有大量服务器等IT设备的数据中心发展迅速,为控制数据机房内部空气的温湿度及洁净度,必须设置机房专用空调系统。机房内散热设备多、电子产品集成度高、无内部散湿源且人员活动极少,因而具有发热量高和散湿量低的负荷特性。数据中心的负荷特性及运行特点决定了其能耗水平较高,节能降耗的需求日益凸显。而数据机房的能耗组成中,空调系统约占比40-50%。由于不合理的气流组织、设备不匹配等因素造成冷量一定程度的浪费,机房空调领域的节能潜力巨大。目前国内外专家学者及工程技术人员进行了大量的节能研究探索和实践,其中机房气流组织优化研究作为其中重要方向受到广泛的关注。机房内气流组织运行情况通过热环境来呈现,在对热环境进行定性分析基础上结合评价指标进行定量计算,可全面准确研究机房的运行结果及冷量利用情况。为合理控制机房气流运动路径,提高冷量利用率,工程上可采用的方案有：冷通道全封闭、冷通道部分封闭以及热通道封闭。以上方案的改进和优化可以通过实测来检验,也可以运用数值模拟——这一方便快捷、高效准确的手段进行预测和探讨。本文基于某工程实例开展数值模拟研究,定量计算出评价指标,并在此基础上做深入的分析和研究。开展了的研究工作包括：(1)评价指标研究本文将机房多种工况下热环境的分析与对比作为主要研究内容。本文首先在对数据中心领域相关概念介绍的基础上,全面归纳梳理相关评价指标的研究与进展,并列表对比分析。提出了全局能耗及制冷系统效率评价体系和热量管理及热环境评价体系,以应用于数值模拟定性分析及定量计算。(2)数值模拟研究及定性分析基于工程实例,建立四种工况条件的数值计算模型,进行计算求解及可视化输出并对模拟结果进行分析；讨论了包括机柜层面、地板格栅出风层面、机房热环境等参数,并进行了对比；对数值计算数据结果进行数据分析,从定性角度获得基于模拟结果的初步结论,并明确定量计算需要进一步完成的研究目标。(3)指标计算及定量研究计算评价指标数值并进行工况间的对比分析,作图进行可视化处理和分析；得出各工况间评价结果并重点对工程上广泛采用的冷通道全封闭(工况B)和热通道全封闭(工况D)两种工况计算结果进行对比和扩展分析；综合定性和定量研究结果,可简要概括结论如下：1、四种工况下机柜出风温度控制在25.8℃-36℃之间,沿流动进程方向地板出风量增加,机组近端平均出风温度相对较高且不稳定。2、机房内热环境按工况A、C、B、D顺序改善；机房中部位置的机柜环境温度相对较高；封闭通道内温度场稳定,封闭措施有利于机房气流组织均匀。工况B机柜出风温度整体均匀性最好,冷量利用充分；工况D热气流运动局限在热通道内,需要布局热回风路径,成本相对较高同时须保证不漏风；结合SHI、RHI等指标结果可得工况B方案更好。3、RCIHI均为100%,说明未发生机柜过热的问题；不同列之间以及同列不同位置之间均存在差异,表现为同列中间及偏后7-13号位置的机柜β指标较低,ηr指标较高,建议可将设备安全性要求较高机柜置于每列的中间及偏后位置；相对于参照工况A,工况B、D的SHI指标分别降低97.1%和76.5%,进一步说明了工况B条件更有利于冷量充分利用。本文对数据中心工程全面展开热环境分析评价研究,对比了四种工况运行结果的异同点和运行效果,总结结论以期对相关工程实践提供有益参考。
[Abstract]:The rapid development of telecommunication service and Internet service has made the data center of IT equipment , such as large number of servers , developed rapidly . In order to control the temperature and humidity and cleanliness of the air inside the machine room , it is necessary to set up the special air conditioning system for the machine room .
The parameters of the cabinet level , the air outlet level of the floor grid and the thermal environment of the machine room are discussed , and the comparison is made .
Based on the data analysis of numerical results , a preliminary conclusion based on the simulation results is obtained from the qualitative point of view , and the objective of the study is to be further completed .
The results of each working condition are drawn and the results of the cold aisle totally enclosed ( working condition B ) and the hot aisle totally enclosed ( working condition D ) which are widely used in the project are compared and expanded .
The results of comprehensive qualitative and quantitative research can be summarized as follows : 1 . The air outlet temperature of the cabinet is controlled within the range of 25 . 8 鈩，

本文编号：1823856