格力家用中央空调

北京格力中央空调新闻

数据中心空调方案设计之制冷量需求确定

数据中心良好的环境需要合适的空调方案,合适的空调方案不但能保证机房良好的温湿度、洁净度环境,而且可以使运行费用降低,节约运行成本,降低全生命周期成本。空调方案的设计主要包括制冷量需求计算、送风方式选择、设备布局、空调设备选择和空调设备冷却方式设计等方面。


在某一时刻为保持房间具有稳定的温度、湿度,需要向房间空气中供应的冷量称为冷负荷。相反,为补偿房间失热量而需向房间供应的热量为热负荷。为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。


数据中心的冷负荷可按照GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》7.2进行设计。根据7.2.2规定,机房空调系统夏季的冷负荷应包括下列内容:


1  机房内设备的散热;
2  建筑围护结构的传热;
通过外窗进入的太阳辐射热
4  人体散热;
5  照明装置散热;
6  新风负荷;

7  伴随各种散湿过程产生的潜热。


其中电子信息设备和其他设备的散热量应按产品的技术数据进行计算。


根据7.2.3规定,空调系统湿负荷应包括下列内容:


1  人体散湿

2  新风负荷


1)设备散热冷负荷

机房内设备散热形成的冷负荷占到总冷负荷的主要部分,机房内设备主要包括服务器、路由器、网络设备等电子信息设备,供配电设备,均属于稳定散热。大多数设备生产厂商均能提供计算机设备的电功率及散热量,设备电功率基本全部转换为散热量,一般在97%以上。

已知设备电功率,则为:


         Qs=X1X2N


式中  Qs---------电子设备冷负荷,KW;

         X1---------负荷系数,一般取值0.7~1.0计算;

         X2----------同时使用系数,一般取值为0.8-1.0;

         N -----------电子设备电功率,KW。


每台服务器在出厂时均附有一个标称额定功率,它标明了该服务器的最大使用功率,但这并不代表实际使用功率,例如曾有标称功率700W的服务器,实测正常运行时的功耗才为300W。为了了解服务器实际使用功率,往往需要利用厂商提供的功率计算器计算设备在当前配置时的功率需求。例如有服务器厂家提供在线功率计算,在输入了服务器所配置的处理器的频率、处理器数量、内存卡容量规模与数量、PCI卡数量、硬盘容量规模与数量之后,能够自动计算出该服务器有关功耗与发热量的参考值。


如果不知道设备的电功率,可以通过机房分期规划的设备功耗来估算设备的散热冷负荷。


UPS设备本身也有发热量,一般大容量的UPS布置在一个独立的房间,它对室内环境的温湿度及洁净度也有一定的要求,UPS设备一般有风扇等散热装置。它的发热与其实际功率和功率因数有关,可参照厂商提供的数据。如没有给定数值时,可按下式计算为:


Q=N(1-η)


式中   Q-------散热量,KW;

          N-------实耗功率(和安装功率并不同),KW;

          η------效率,一般取0.85-0.95。


2)围护结构的得热量及其形成的冷负荷


围护结构形成的冷负荷主要包括两方面:外围护结构(外墙、屋顶、架空楼板)的传热冷负荷和内维护结构(内墙、内窗、楼板)的传热冷负荷。


3)通过外窗进入的太阳辐射热及其传热形成的冷负荷


通过外窗进入室内的得热量有温差传热和日照辐射两部分。传热得热形成冷负荷由室内外温差引起。日照辐射得热形成的冷负荷,因太阳辐射到窗户上时,除了一部分辐射量反射回大气之外,其中一部分能量透过玻璃以短波辐射的形式直接进入室内;另一部分被玻璃吸收,提高了玻璃温度,然后再以对流和长波辐射的方式向室内外散热。


4)人体散热形成的冷负荷


人体散热与性别、年龄、劳动强度、衣着及进入房间的时间有关,包括显热冷负荷和潜热冷负荷。机房内人员较少或无人值守,常常可以忽略。


5)照明散热形成的冷负荷


照明设备的散热也分为对流和辐射部分,其中对流部分形成瞬时冷负荷,辐射部分先由室内表面物体吸收,再通过对流的方式形成冷负荷。


6)新风形成的冷负荷


机房内要保证正压,需要不断向机房内补充新风,新风全冷负荷中分别包括显热和潜热形成的冷负荷。新风冷负荷最好设计专门的新风处理机组来处理。


以上各部分冷负荷中,2-6项形成的热湿负荷占的比重比较小,约为5-20%,部分设备发热量小的机房可能占到30%。大部分冷负荷为机房内设备的发热造成的显热冷负荷。2-6项冷负荷具体的算法可以参考空气调节相关的规范和设计手册,或者计算软件,有比较成熟的计算方法。


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