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数据中央空调体系节能改革
  • R区机房是某部分正在应用的一个数据机房,因为设备老旧和运维不善等成就,机房环境存在较多成就,最典型的成就便是能源浪费现象较为严重。本项目颠末过程收集R区机房内各项等参数,借助CFD仿真模拟软件(如下称CFD软件)的数据阐发和模拟,对R区采取了有针对性的施工改革,并制定了后期空调体系运行计划,最终实现为了机房气流构造的优化和节能。

    1 机房环境简介
      
      R区机房面积约为264平方米(22m×12m),层高4.4m,架空地板高度为0.8m,机房内装置了69套机柜,分成7列,构成4个冷通道;设置设备摆设10台机房周详空调,单台制冷量约为78kW(送回风温差为10℃时)。采纳冷通道地板送风,开孔率约50%。
      
      2 机房环境成就阐发
      
      (1)R区机房全体环境温度偏低
      
      因为年久失修和运维不善,R区冷通道并未现完全的冷热隔离,冷风可以或许轻易泄露至热通道。冷通道平均温度为19℃,热通道平均温度25℃,冷热通道温差在6℃阁下。
      
      (2)冷热资源散布不均,存在局部热门
      
      虽然热通道平均温度只要25℃,但是部值区如D列热通道会出现热门,温度超过35℃阁下。而对付低功耗3、4号冷通道,冷量超过需要,机房内冷热资源散布不均形成浪费。图1给出了机柜顶部温度图3D模拟图。
      
      (3)总供给远大于需要
      
      颠末过程应用CFD软件对4个冷通所必要的风量和冷量与实际的风量和冷量停止对比,发现空调所供给的风量和冷量远大于设备所需,详细数值比较请见表1。
      
      颠末过程数据阐发,咱咱咱们得出结论:现无机房总供冷富余,局散布不均,存在改革优化的空间。可以或许颠末过程一些改革和运维措施优化气流构造,实现节能降耗。
      
      3 项目改革
      
      根据机房全体评估和阐发,提出如下改革计划:首先,对机房冷空气输送各关键触及到的件通道做封闭,即冷通道封闭;其次,颠末过程逐渐调剂机房空调运行情势,实现气流构造优化,扩大冷热通道温差,实现冷气资源的充足利用,提高空调运行效力,到达节能减排的偏向。改革施工以机房环境平安运行为条件,采纳循序渐进,即时观测,逐渐改良的办法停止,在改革施工过程中实时记载相干的机房环境参数的变更环境。
      
      (1)冷通道封闭
      
      冷通道封闭工程的重要偏向是确保冷通道的封闭性,重要工作包含四项:①装置盲板;②装置防火布;③装置底板;④维修更换顶板。详细的改革措施如表2所示。
      
      (2)机房气流构造调试
      
      冷通道封闭改革施工结束后,冷通道内风量和冷量供给显著增大,冷热换效力显著提高,冷热通道温差逐渐加大,机房气流构造调试、空调运行情势调节的条件已经开端具有。颠末过程CFD软件模拟,并颠末实践验证得出了两套可行的空调运行情势。制定了秋冬和春夏制缂节下空调运行情势的轮换计划和制空调运行情势下空调机组设备的轮换计划。
      
     ①空调运行情势季节轮换计划
      
      颠末过程实际调试观测,颠末CFD软件模拟和阐发,咱咱咱们发现:空调“7+3”运行情势可以或许称心上海地区春夏季节下R区机房的环境需要;空调“6+4”运行情势可以或许称心秋冬季节下R区机房的环境需要。制缂节下空调运行情势轮换计划如表3所示。
      
      颠末过程实践模拟与实际测量发现:RK01与RK02,RK04与RK05,RK09与RK10可以或许构成互工作机组,机组可以或许轮换工作;RK03、RK06、RK07、RK08无互补机组,履行24小时工作情势,制定了以周为单位停止轮换的机制。若四台无互补机组的空调碰到检修,则将其相邻两台空调机组打开。详细如表3所示。
      
      4 改革效果
      
      R区机房改革施工和空调运行情势设定实现后,机房环境、空调运行工况和空调能耗有了很大的改观。项目改革效果显著,重要体如今机房环境冷热资源散布更趋正当,空调运行效力显著提高,空调能耗大幅下降等几个方面。本节将从机房环境、空调效力和机房设备能耗热个方面对改革效果停止详细阐发。
      
      (1)机房环境效果阐发
      
      为了加倍直观地观察项目改革前后的效果,本项目采纳CFD软件对机房环境停止模拟和阐发。该软件颠末过程对机房空调运行工况、气流构造、冷热散布等参数停止模拟,绘制出平面和3D模拟图,作为阐发和解决机房环境成就的根据。模拟过程重要步骤是:树立物理模子、天生计算网格;根据测量的机房环境参数(空调、冷通道、温度等)设定界限条件;数值求解,输入数据参数和可视化申报等。本申报中所引用的模拟图表均来源于该软件。
      
     ①温度散布对比
      
      项目改革前后,分离对机房环境温度停止了观测和记载。从图2和图3可以或许看出机房内环境温度和气流构造办法显著改变。改革前,机房全体环境温度较低,冷热通道温差相距较小,冷热通道混风重,存在局部热门。改革后,机房全体环境温度显著上升,冷热通道界限清楚,温差显著扩大,机房内冷热资源散布相对正当。
      
     

     ②风量散布对比
      
      颠末过程将地板出风口处的风速参数输入到CFD软件中,模拟出冷通道内风量供需比散布图。改革前的能耗较大的2个冷通道(1号和2号冷通道),风量供给较低;而对付低功耗的3号和4号冷通道,风量供给较大。R区机房10台空调全开的额定最大送风风量为242,000CMH,实际模拟和阐发所需风量仅为102,279CMH,供给风量远大于实际所需风量。
      
      改革后,完全满意高功耗的1号冷通道风量供给;2号冷通道风量供给全体充足,虽然部分地区风量略有不敷,但不影响冷通道全体风量供给;低功耗的3号冷通道供给充足;4号冷通道风量供给略有富饶,颠末过程调节检测地板的进口,可调节风量供给。
      
      颠末过程对比改革前后冷通道内风量供需比模拟图,可清楚发现改革后冷通道风量供给充足而且加倍均匀,也加倍正当。
      
      (2)空调运行效力阐发
      
      颠末过程将空调运行参数(包含送风温度,回风温度,风速等)输入到CFD软件中,颠末过程软件模拟和阐发可以或许或许计算出空调运行效力,进而对比改革前后空调运行效力的变更。
      
      在空调“6+4”运行情势下,空调总制冷量与改革前几乎不变,完全可以或许或许满意机房的制冷必要;空调送回风温度差由6.7℃变为10.3℃,有了显著扩大;单台空调制冷功率由49.5kW升为82.5kW,空调制冷效力大大提高。
      
      (3)机房能耗效果阐发
      
      ①改革一年内节能
      
      本节将对项目改革前后近两年相同月份的空调能耗停止对比阐发。咱咱咱们设定上海地区每一年的天气都一样,由此,比较了2018年度与2017年度同期的空调能耗,得出表4所示的数据。咱咱咱们用2018年度的空调能耗减去2017年度的空调能耗,负值则表示2018年度低于2017年度的能耗值,正值则表示高于,表中单位为kWh。与此同时,咱咱咱们监测在此期间IT举动措施的功耗运行安稳(见表5)。
      
      

    5 结束语

    从表4和表5可以或许显著看出:
      
      ①2017年7月至2018年11月期间IT设备能耗非常安稳,IT设备能耗波动对空调设备能耗的影响微乎其微;
      
      ②2018年3~7月份改革效果最为显著,每个月都能节省2万kWh以上的能耗;
      
      ③(3)2018年8~10月,能耗勤俭量逐渐下降直至10月份基本持平,这重要因为改革项目是2017年8~10月履行的;
      
      ④(4)2018年2~7月的6个月光阴里同比2017年累积节能超过13万kWh,整年累计节节省能耗约30万kWh。
      
      作者简介
      
      高福义,2013年复旦大学物理系毕业,2013至今在国度计算机网络与信息平安办理中央上海分中央从事数据中央打造和运维办理工作。
      
      编辑:Harris
      

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