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随着信息技术的高速发展以及全球化业务的迅速开展,大型数据中心机房的建设与需求越来越多。高密度计算机、服务器的不断推出,向空调制冷技术提出了挑战。数据机房通常布满各类需要提供高温度、湿度环境要求且稳定的电信设备,数据机房所需要的“供电电源功率密度”成倍增长,电源和制冷的成本在行业投资中所占比例越来越高,甚至占到了1/3。高密度服务器设备导致空调系统供冷能力不断增加的同时,目前一些数据机房在日常运行中存在着机房内的空调未达到满负荷状态,机房内部仍存在过热或局部过热现象,影响通信设备的正常工作。因此,如何提高能量利用效率、降低机房空调耗电量已经成为高热密度通信数据中心建设当中迫切需要解决的问题。本文从影响高热密度通信数据机房通风空调系统环境控制效果的气流组织形式这一因素入手,通过改变通信机房的气流组织形式,找到新型的既能够满足通风环境控制要求又能够比原有的方式更加节能的气流组织形式。
本文研究了高热密度通信数据机房不同气流组织形式对温度场、速度场以及能耗的影响,文中以某实际数据机房为例进行了实测和模拟研究。主要的研究方法是将现场实测和CFD模拟相结合的方法。首先,结合实际尺寸建立物理模型,利用实测的边界条件进行现运行工况温度场和速度场的模拟计算,然后将模拟结果和实验测试结果进行对比,验证模型的可靠性。最后,利用经验证可靠的模型,将新提出的地板下送风方式下回风口置于顶棚与回风口下拉气流组织方案和原有方案在不同热负荷工况下的温度场和速度场进行了模拟,并从空调效果和耗能量方面进行比较。结果表明:⑴利用CFD模拟实际机房的温度场和速度场,模拟的结果和实验结果对比能够很好的吻合,说明该模拟方法是可靠的。⑵通过对数据机房现有气流组织形式在机组热流密度1200W/m2的工况下的温度场和速度场的模拟得出,现有气流组织方案出现过热和局部过热的现象。⑶对通过对数据机房地板下送风方式下回风口置于顶棚与回风口下拉气流组织方案的温度场和速度场模拟结果表明:在相同的参数下,两种通风方式均能满足热流密度1500W/m2的机房环控要求。⑷经过对三种方式环境控制效果和能耗的对比得出,下送风方式可以有效控制冷热气流的混合,在满足温度场和速度场要求的前提下更为节能;回风口的下拉可以防止部分冷量的短路,同时能迅速排走余热,能量利用率更高。