解读：如何应对机房精密空调节能问题

高性能处理器的应用，使得单个机柜热密度大幅上升，机房局部过热问题尤为突出。

那么，如何在机房设计前提前预知设计效果？如何比较不同设计方案的节能性？如何有效地解决机柜过热问题呢？

CFD热仿真评估服务，能有效解决上述难点问题。

CFD是计算流体力学ComputationalFluidDynamics的简称，是目前国际上最先进的流动与传热仿真技术，被广泛应用于基础研究和工业设备研发领域。

CFD技术通过现场评估、CFD建模、冷却评估、升级方案、能效比较和提交报告这几个环节，完成热仿真评估服务。

CFD机房热仿真评估服务，通过建立虚拟三维机房模型，仿真获得机房温度场和速度场等数据，获得合理的气流组织和科学的机房布局与散热方案。

适用范围

新机房设计项目；

老机房扩容与改造项目；机房热诊断及热问题分析；机房运行状态评估，安全预警；

针对具体机房设计方案，匹配和选择各种机房专用空调产品（机房空调机、高热密度解决方案、机柜空调机组、吊顶式空调机组、冷门、地板送风机组、风管送风系统等）。

常见问题

1.CFD在新机房设计项目中有何作用？

预测新机房热环境，确保设计方案满足运行和节能要求。不同数据中心对机房空调有不同的设计要求。如小型交换机房热功率不大（单个机柜热功率在5kW以 下），而大型刀片服务器机房的热功率很高（单个机柜热功率在5kW以上），因此，在很多核心机房出现局部过热的情况——机房的局部温度超过设计要求。在机 柜服务器功率较高的场合，空调设备选配不周和机柜布置不合理等因素都会造成冷量分配不均，气流组织不合理的现象，导致服务器死机、机房能耗增加。针对不同 的应用场合和具体设计要求，需采用不同的空调解决方案。

利用CFD热仿真分析技术进行新机房设计，不会仅仅为满足机柜过热问题的要求而盲目增大总冷负荷，而会针对具体过热问题进行仿真，采用最为适合的解决方案，总冷负荷只是小幅增加。这样，在满足基本设计运行要求的同时也满足了节能要求，为用户节约了运行成本。

2.CFD在老机房扩容与改造项目中有何作用？

预测老机房改造后的热环境，确保改造方案满足扩容后的局部发热问题，减少投资浪费和运行风险。老机房多采用早期传统的“平均放”空调设计原则，但基于 此传统设计方法，很难确定扩容后空调设备摆放的位置；而且，高性能处理器和刀片服务器的应用使新机柜的热密度急剧增加，机房局部过热问题非常突出，仅凭传 统经验也很难做出科学判断。

利用CFD热仿真评估服务，可分析该问题产生的原因，针对性地提出科学合理的机房扩容与改造方案，不仅满足了布局过热问题使所有机柜都能安全运行，并且是在未大幅增加总冷负荷的情况下实现的，也满足了节能的要求，为客户节约了运行成本。

3.CFD在机房热诊断及过热问题分析中有何作用？

随着服务器运算能力的提升，单个机柜热密度大幅上升，单个机柜热负荷超过5kW的情况增多，这些高热密度机柜在气流组织不合理时极易产生过热问题，导 致服务器死机。针对机房可能发生的局部过热问题，CFD热仿真评估服务能模拟机房运行效果，给客户提供局部过热问题的最佳解决方案，降低机房运行的风险， 确保机房长期稳定运行。

4.CFD仿真准确度有多高？仿真结果与实际情况差距多大？

CFD机房热仿真模拟的准确性，取决于建立模型的精确性。CFD求解算法上，佳力图采用k-ε湍流模型进行流动仿真，经过CFD业界几十年的实验验 证，该模型求解精度能满足工程仿真要求。对新设计机房，采用机房CAD设计图样与设备设计参数，这些参数来源可靠，因而仿真准确度高。

对于正在运行中的机房，我们会进行现场数据采集，确保数据可靠，仿真结果可信。下图是CFD机房热仿真结果与实际温度热学影像的对比，仿真结果与实际相符，仿真结果真实可信。

模拟结论：

l距离空调机最远位置处的机柜也能获得足够冷量，满足设计要求。

l空调制冷量利用率高于80%，绝大部分制冷量被有效地利用于机柜热负荷冷却，能源浪费少，符合节能设计要求。

l增设地板送风机组，能进一步增加最远机柜的送风量，提高系统安全性。

客户收益：

通过CFD仿真，确认设计方案能够为距离空调机最远位置处的机柜提供足够的风量和制冷量；通过CFD仿真，尝试了多种解决方案（空调机，地板送风机 组）应用的效果，为客户提供了多种选择；通过CFD仿真，提出了对特殊机房（狭长型房间布置和一长排机柜布置）的机房空调解决方案。

案例一：通信领域，某机房设计项目

案例要点：

典型通信机房布局，空调机和机柜分设在两个房间，通过回风格栅连通。空调机采用佳力图ME系列机房空调机，空调机三用一备。

模拟结论：

发现送风通道不合理问题，采用下沉式风机改善送风方式，送风距离更远，送风阻力降低，有效降低风机运行能耗，提高空调机整体能效；

发现回风通道不合理问题，改善回风通道后，回风阻力降低，改善气流组织；

空调制冷量使用率高，绝大部分制冷量都用于冷却机柜内热负荷；风量趋于均匀，降低机房内温度波动。

客户收益：

通过CFD仿真，发现了原有设计送回风方式不合理的问题，解决方案更加合理和节能；

CFD仿真过程周期短、成本低，避免了盲目投资风险和浪费；

直观地检查空调机运用状况，确保空调设备能满足客户的各类特殊要求（如送风量、机柜排风温度等）；

可保证机房内正在使用空调设备的制冷量被充分利用，也可观察机房内任何一台空调设备停机对机房热环境的影响。

案例二：非通信领域，某机房设计项目

案例要点：

空调机在房间两侧放置，每侧均为一用一备；该空调机为佳力图MEAD702机房空调机。

机柜成一长排放置，机柜形式为前侧进风，后侧风管排风。排风风管连接到天花板吊顶内，通过空调机与天花板吊顶的连接管让热风回到空调机。

部分机柜距离空调机位置较远，需确保距离空调机最远位置的机柜也能获得足够的制冷量和风量。

模拟结论：

距离空调机最远位置处的机柜也能获得足够冷量，满足设计要求。

空调制冷量利用率高于80%，绝大部分制冷量被有效地利用于机柜热负荷冷却，能源浪费少，符合节能设计要求。

增设地板送风机组，能进一步增加最远机柜的送风量，提高系统安全性。

客户收益：

通过CFD仿真，

确认设计方案能够为距离恒温恒湿空调机最远位置处的机柜提供足够的风量和制冷量；通过CFD仿真，尝试了多种解决方案（空调机，地板送风机组）应用的效果，为客户提供了多种选择；通过CFD仿真，提出了对特殊机房（狭长型房间布置和一长排机柜布置）的机房空调解决方案。