在某数据机房设计中采用CFD模拟验证的几点认识张剑

在某数据机房设计中采用CFD模拟验证的几点认识张剑

张剑

（上海真赛机电科技有限公司上海嘉定201802）

摘要：本文针对某数据机房设计中采用CFD模拟验证的相关内容进行了简要分析，仅供参考。

关键词：数据机房；设计；CFD；模拟验证

1概述

本次模拟方案对某大数据云机房进行CFD模拟，并形成报告。CFD模拟基于招标文件提供的平面布置图及空调机组参数。

大数据云机房区精密空调按N＋2台设置，每台精密空调单台显冷量不小于79.1kW。

该数据中心机柜按照封闭冷热通道原则摆放，机房设计采用地板下送风自然回风的气流组织设计，热气流受到空调回风口负压影响，将热气流从热通道抽至空调回风口，进入空调冷却；冷却后的冷空气通过机房活动静电地板下进入冷池，冷空气在活动防静电地板下形成冷气流正压静压层，通过布置在机柜前端的通风地板进入机柜。

2机房气流温度场分析

为了更加直观的了解机房内的气流组织情况，合理使用冷量，本次CFD模拟依据我们已经基本掌握的数据中心冷却规律，从节能和充分利用精密空调能量的角度，并借助专业的气流分析软件进行模型建立（如下图1），验证该机房内气流组织设计的合理性。

图1机房软件模型

机房内温度截面分布是CFD模拟分析的重要参考结果，截取本次机房机柜底部温度、机柜中部温度、机柜顶部温度的界面图，验证气流组织合理性，如图所示：

图2机房内机柜顶部温度截面分布图（距架高地板2m）

本次模拟选择如图所示的备用原则，保持5台空调运行的日常状态，根据模拟结果，其中机房冷通道进风温度约为12.8～16.5℃，热通道出风温度为22~28℃，在温度截面图中处的各处的温度值模拟结果均满足设计需求，不存在局部热点。距架高地板0.5米时温度在22左右℃，在1米高度时可见热通道温度明显高于周围温度，IT设备的自冷却出风口处温度较高达到28℃；在2米高度以上时可见IT设备的自冷却出风口处可见热通道温度显著降低，这是由于此平面已经等于或高于机柜高度，热气流受到精密空调顶部强力的回风负压的吸引作用而快速分散流动。

而根据空调使用率图中，各空调的实用冷量相近，使用率相当，为85~97%，综上述此套空调用备方案可行、合理、有效。

本次模拟中采用通风地板的出风口风量在0.303m3/s~0.647m3/s之间风量相对平衡，为了考虑在日后机房运行过程中，备用空调的开启或其他特殊情况，建议选用的风口地板具有可调风量功能，随时优化机房内气流。

图3地板口送风量柱状图

地板上下气流组织良好，本机房采用封闭冷通道的做法，在机柜正面形成冷池，确保精密空调送风经过机柜内IT设备降温后再吹出，使气流组织规划更加合理，节能。

图4地板上气流组织

CFD模拟结果表明：通过预测新机房热环境，确定了本次设计方案满足运行和节能要求。综上，为了合理的组织机房内的气流，达到节能的效果，除了精密空调需要按照冷热通道的方式来摆放以外，还做了冷通道封闭节能系统。

图5机房CFD模拟综合云图

结论

通过用CFD软件对设计方案的模拟验证、优化，避免主观失误，保护业主投资，减少或避免机房投产后出现问题的几率，提升机房整体安全性。

参考文献

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