某数据中心室内空调气流组织的模拟研究

0 引言

随着我国数据中心机房数量的剧增,直接影响就是机房能耗的增加;单台机柜容量也越来越大，由原来1.5～3 kW 发展为现在的10～30 kW 。机柜需要的散热能力也随之大大提高，传统的机房精密空调已经无法满足高密度的单机柜功耗要求，因此，出现了许多新型空调解决方案，而列间空调就是其中一种[1]。目前，数据中心空调系统节能技术归结起来，可分为自然冷源利用、提高空调设备自身效率、气流组织优化3类方法[2]。因此，本文以天津某实际数据中心为例，运用CFD 模拟手段，对列间空调设备的原有布局进行气流组织优化，以指导实践。

1 机房介绍

由于目前5 kW 机柜成本较高，15 kW 机柜实际应用较少，本文以天津某实际数据中心10 kW 模块为研究对象,对该数据中心气流组织进行模拟优化分析。该机房面积69.6 m 2；单机柜功耗10 kW ，机柜数量30个，设备总发热量290 kW ，围护结构负荷5 kW ，空调总负荷为295 kW ，机房热密度约为4 238.5 W/m 2；机房配置列间空调10台,空调机组的显冷量为30 kW ，设计风量为8 000 m 3/h ；其中A4、A7为列头柜，T4、T7为工艺配线柜。

该数据中心考虑到气流组织的因素,采用背靠背、面对面的布置方式。机柜间形成的冷、热通道可以有效地减少冷热气流掺混，其中冷通道间距1 200 mm ，热通道的间距为1 300 mm [3]。该数据中心机房气流组织形式为：前送后回。数据中心设备布局如图1所示。

建筑节能

2016年第10期(总第44卷第308期)

■暖通与空调

某数据中心室内空调气流组织的模拟研究*

刘

芳，

王志刚

(北京建筑大学，北京市供热、供燃气、通风及空调工程重点实验室，北京100044)

Simulation of Indoor Air Distribution in a Large Data Center

LIU Fang,WANG Zhi-gang

(Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Key Laboratory of HVAC in Beijing,

Beijing 100044, China)

Abstract ：This paper introduces a data center project in Tianjin.The mathematical and physical model is established through a computational fluid simulation software 6SigmaRoom.The airflow organiza －tion and indoor air distribution are simulated.According to the simulation of flow,velocity distribution,temperature distribution,whether there are local hot spots is tested indoor.The optimal schemes are pro －posed,including improving air flow,changing air conditioning layout and closing the cooling channel,to solve the local hot issues.The simulation results are analyzed to supply the optimization suggestion of air －flow organization.

Keywords ：data center; airflow organization; computational fluid dynamics simulation; column of air conditioning system

摘要：

以天津某数据中心工程实例为对象，通过CFD 模拟软件6SigmaRoom 建立了数学和物理模型，并对列间空调系统前送后回的气流组织形式以及室内热工环境进行模拟，对比分析了机房内不同高度平面的速度分布和温度分布，根据模拟得到的流线、速度分布、温度分布来检验室内是否存在局部热点问题。针对局部热点问题提出提高送风量方案、改变空调布置形式方案和封闭冷通道优化方案，并进行模拟结果对比分析，提出了针对该数据中心的气流组织优化建议。

关键词：数据中心；气流组织；CFD 模拟研究；列间空调系统中图分类号：TU83文献标志码：A 文章编号：1673-7237(2016)10-0011-07

doi ：10.3969/j.issn.1673-7237.2016.10.004

收稿日期：2016-03-16；

修回日期：2016-09-28

*基金项目：北京市教委科研计划项目：带自然冷源的风冷冷水机组研

制及系统性能研究(KM201410016017)

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