某數(shù)據(jù)機(jī)房熱環(huán)境改善及節(jié)能措施研究

王劍平

摘? 要：該數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)能耗高、熱環(huán)境較差，通過(guò)數(shù)值模擬，分析對(duì)比了不同方案下機(jī)房熱環(huán)境的變化情況，得到了改善機(jī)房熱環(huán)境方案及機(jī)房節(jié)能措施，為同類(lèi)型數(shù)據(jù)機(jī)房的空調(diào)設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)機(jī)房;熱環(huán)境;數(shù)值模擬;節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TU831.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）14-0124-02

Abstract： The air conditioning energy consumption of the data room is high and the thermal environment is poor. Through numerical simulation， the changes of the thermal environment of the computer room under different schemes are analyzed and compared， and the scheme of improving the thermal environment of the computer room and the energy saving measures of the computer room are obtained， which provides a reference for the air conditioning design and operation mode of the same type of data room.

Keywords： data room; thermal environment; numerical simulation; energy saving

引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)機(jī)房的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，能耗越來(lái)越高。以北京為例，預(yù)計(jì)到2020年，數(shù)據(jù)機(jī)房能耗將達(dá)到117×108kW·h，比2015年增加75%[1]。根據(jù)資料顯示，空調(diào)系統(tǒng)能耗大約占數(shù)據(jù)機(jī)房總能耗的40%[2]，而機(jī)房溫度過(guò)高會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)來(lái)改善機(jī)房的熱環(huán)境并降低能耗具有重要意義。

1 項(xiàng)目基本情況

本文研究的機(jī)房長(zhǎng)25m，寬18m，總面積約為450m2。本機(jī)房氣流組織形式為下送上回。機(jī)房設(shè)置6個(gè)水冷風(fēng)柜（額定制冷量為152kW，額定風(fēng)量為30300m3/h）。機(jī)柜的降溫采用精確送風(fēng)，冷風(fēng)經(jīng)架空地板，由機(jī)柜下方鏤空的風(fēng)口進(jìn)入機(jī)柜，經(jīng)過(guò)熱交換帶走設(shè)備熱量后再由熱通道回到空調(diào)回風(fēng)口完成一個(gè)循環(huán)。根據(jù)運(yùn)維人員反映，該機(jī)房空調(diào)能耗高，冷熱不均，需對(duì)機(jī)房進(jìn)行優(yōu)化。

2 機(jī)房熱環(huán)境模擬

優(yōu)化方案一：機(jī)房中共有10塊靜電地板被掀開(kāi)，導(dǎo)致冷風(fēng)短路，降低了冷量的利用率。故本方案將模擬無(wú)機(jī)柜處地板封閉后，機(jī)房的熱環(huán)境變化;

優(yōu)化方案二：6臺(tái)風(fēng)柜溫度設(shè)定不一致（如表1），在封閉地板的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一將送風(fēng)溫度設(shè)定為16.5℃，并模擬機(jī)房熱環(huán)境變化。

由圖2可知，封閉無(wú)機(jī)柜處地板前機(jī)房冷熱不均，出現(xiàn)熱點(diǎn)，并有大面積冷量浪費(fèi)。地板封閉之后，冷量無(wú)泄漏，機(jī)房整體溫度基本均勻且無(wú)熱點(diǎn)區(qū)域，故方案一有效解決了冷風(fēng)短路問(wèn)題，并消除了局部熱點(diǎn)。在封閉地板的基礎(chǔ)上，設(shè)定每臺(tái)風(fēng)柜送風(fēng)溫度一致，機(jī)房溫度更加平均，方案二提高了機(jī)房溫度分布的均勻性，為設(shè)備安全運(yùn)行提供了可靠保障。

冷量利用系數(shù)在一定程度上可以表征機(jī)房熱環(huán)境，通過(guò)計(jì)算（如圖3），地板封閉后機(jī)房空調(diào)冷量利用系數(shù)有不同程度的提高，提高幅度為0.22～0.55。送風(fēng)溫度優(yōu)化后機(jī)房空調(diào)冷量利用系數(shù)也有不同程度的提高，提高幅度為0.02～0.48?？照{(diào)冷量利用系數(shù)越高，經(jīng)濟(jì)性也越高。通過(guò)優(yōu)化，冷量利用系數(shù)整體提高了約25%，方案二有效可行。

3 空調(diào)運(yùn)行臺(tái)數(shù)優(yōu)化

本機(jī)房?jī)?nèi)共配置6臺(tái)風(fēng)柜，設(shè)計(jì)為5用1備，運(yùn)維人員為保證設(shè)備安全，將機(jī)房6臺(tái)風(fēng)柜全部開(kāi)啟，造成冷量浪費(fèi)，能耗較高。本節(jié)將對(duì)空調(diào)運(yùn)行臺(tái)數(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化，在保證設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，降低空調(diào)能耗。

（1）關(guān)閉其中兩臺(tái)室內(nèi)風(fēng)柜作為備用，采用4+2形式送風(fēng)，進(jìn)行熱環(huán)境預(yù)測(cè)，結(jié)果如下：

由圖4，關(guān)閉兩臺(tái)風(fēng)柜，將剩余空調(diào)送風(fēng)參數(shù)設(shè)定一致時(shí)，機(jī)房整體熱環(huán)境分布基本一致，機(jī)房整體溫度約為23℃，且溫度最高區(qū)域不超過(guò)28℃，機(jī)房回風(fēng)溫度不超過(guò)26℃。說(shuō)明，在4用2備情況下，機(jī)房制冷量遠(yuǎn)高于機(jī)房設(shè)備，滿(mǎn)足機(jī)房熱環(huán)境規(guī)范。對(duì)比可知，不同關(guān)機(jī)方案的截面平均溫度相差小于0.5℃，溫度最高區(qū)域溫度相差小于1℃，可見(jiàn)地板靜壓箱起到了很好的分流作用，將冷風(fēng)較為均勻的送到了各個(gè)區(qū)域，從氣流組織方面考慮，該機(jī)房在今后運(yùn)行中可以關(guān)閉任意兩臺(tái)空調(diào)作為備用。

（2）關(guān)閉其中三臺(tái)風(fēng)柜作為備用，采用3+3形式送風(fēng)，進(jìn)行熱環(huán)境預(yù)測(cè)，結(jié)果如下：

由圖5，當(dāng)所有空調(diào)送風(fēng)參數(shù)設(shè)定一致時(shí)，關(guān)閉其中三臺(tái)空調(diào)，機(jī)房整體熱環(huán)境比上一方案溫度要高，該截面平均溫度23.6℃，溫度最高區(qū)域在機(jī)房上部，機(jī)柜出風(fēng)溫度約為29℃，機(jī)房回風(fēng)溫度不超過(guò)26℃，但6#空調(diào)附近溫度偏高，約為25℃-27℃，當(dāng)前機(jī)房裝機(jī)量情況下三用三備方式制冷可行，但考慮到各行各區(qū)域機(jī)柜功率差異較大，可能會(huì)造成局部溫度相對(duì)較高。

綜上所述，該機(jī)房在現(xiàn)有裝機(jī)量情況下，關(guān)閉二到三臺(tái)空調(diào)作為備用均可行，但關(guān)閉三臺(tái)空調(diào)情況下，個(gè)別區(qū)域機(jī)柜出風(fēng)溫度達(dá)到29℃，雖滿(mǎn)足機(jī)房規(guī)范，但從安全性角度考慮，更建議四用兩備供冷方式，既能滿(mǎn)足機(jī)柜安全運(yùn)行環(huán)境，又能節(jié)省冷量，降低能耗。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)封閉無(wú)機(jī)柜處地板，解決了冷風(fēng)短路問(wèn)題，減少了冷量浪費(fèi)，提高了冷量利用系數(shù)，改善了機(jī)房熱環(huán)境，為機(jī)房設(shè)備安全運(yùn)行提供了可靠保障。

（2）通過(guò)數(shù)值模擬提出了四用兩備的供冷方式，在滿(mǎn)足機(jī)房設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，降低了空調(diào)能耗，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本，為同類(lèi)型同規(guī)模的數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)及運(yùn)行提供了參考。

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