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適用于小型網(wǎng)絡機房的發(fā)熱量計算方法

雙擊自動滾屏 發(fā)布者:精密空調(diào) 發(fā)布時間:2016-08-23 09:21:46 閱讀:次【字體:

計算設備或其他IT設備通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)哪芰靠梢院雎圆挥?。因此,交流電源干線所消耗的能量基本上都會轉(zhuǎn)換為熱量。這樣一來,IT設備的發(fā)熱量就可以簡單地等同于該設備的電力消耗量(均以瓦特為單位)。

確定整個系統(tǒng)的發(fā)熱量

一個系統(tǒng)的總發(fā)熱量等于它所有組件的發(fā)熱量之和。整個系統(tǒng)應包括IT設備及其他項,例如UPS、配電系統(tǒng)、精密空調(diào)、照明設施和人員等。不過,可以根據(jù)簡單的標準規(guī)則確定各項的發(fā)熱量。

UPS和配電系統(tǒng)的發(fā)熱量由兩部分組成:一部分是固定的損耗值,另一部分與負載功率成正比。對于不同品牌和型號的設備,可以認為它們的這兩部分熱量損耗是一致的,因此可以比較準確地估計它們的發(fā)熱量。照明設施和人員所產(chǎn)生的熱量也可以使用標準值進行估算。要確定整個系統(tǒng)的熱負荷,只需要一些很容易獲取的數(shù)值信息,例如地板面積(平方英尺)和電力系統(tǒng)的額定功率等。

空調(diào)裝置的風扇和壓縮機會產(chǎn)生相當多的熱量。不過這些熱量大部分會釋放到房間外部,不會給數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶來熱量負荷。但是它會降低空調(diào)系統(tǒng)的效率,因而在確定空調(diào)系統(tǒng)的功率時通常需要加以考慮。

可以使用數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項的發(fā)熱量進行詳細的熱量分析,不過有一種更快的方法,即利用簡單規(guī)則進行估算,這樣所得的結(jié)果與復雜分析的結(jié)果相差不大。這種快速估算法的優(yōu)勢還在于不具備任何專業(yè)知識或未經(jīng)過專業(yè)培訓的任何人都可勝任這一工作。

表1為快速計算熱量負荷數(shù)據(jù)表。使用該數(shù)據(jù)表,可以迅速可靠地確定數(shù)據(jù)中心的總的熱負荷。該數(shù)據(jù)表的使用方法見表1后的計算步驟。

表1―數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡機房散熱量計算數(shù)據(jù)表

項目

所需數(shù)據(jù)

散熱量計算

散熱量分類匯總

IT設備

IT設備總負載功率(W)

等于IT設備總負載功率(W)

_____________ W

帶電池的UPS

電源系統(tǒng)額定功率(W)

(0.04×電源系統(tǒng)額定值)+(0.06× IT設備總負載功率)

_____________ W
配電系統(tǒng)

電源系統(tǒng)額定功率(W)

(0.02×電源系統(tǒng)額定值)+(0.02× IT設備總負載功率)

_____________ W
照明設施

地板面積(平方英尺

或平方米)

2.0×地板面積(平方英尺), 或21.53×地板面積(平方米)

_____________ W
人員 數(shù)據(jù)中心最大人員數(shù)

100×最大人員數(shù)

_____________ W
合計 上述各項合計 各項發(fā)熱量合計 _____________ W

 

 

計算步驟

首先收集“所需數(shù)據(jù)”列表中要求的信息。然后根據(jù)下面的數(shù)據(jù)定義進行發(fā)熱量計算,并將結(jié)果填寫到“發(fā)熱量分類匯總”列表中。將各分類匯總項相加,得到總發(fā)熱量。

數(shù)據(jù)定義

IT設備總負載功率(W)—所有IT設備電源輸入功率之和。

電源系統(tǒng)額定功率—UPS系統(tǒng)的額定功率。如果使用了冗余系統(tǒng),請勿包括冗余UPS的功率。

數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡機房散熱量計算案例

某數(shù)據(jù)中心個面積為465平方米,額定功率為250kW,內(nèi)有150個機架,最多有20位人員。在本例中,按照慣例假設該數(shù)據(jù)中心的功率負載為額定功率的30%,即75kW。在上述條件下,數(shù)據(jù)中心的總發(fā)熱量為108kW,約為IT設備負載的1.5倍。

在本例中,總散熱量中數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項所占的百分比如圖1所示。

請注意,由于該系統(tǒng)功率僅為額定功率的30%,所以對UPS和配電系統(tǒng)在總發(fā)熱量中所占比例的估計要高于其實際值。如果系統(tǒng)以滿負荷運轉(zhuǎn),電源系統(tǒng)的效率將提高,它在整個系統(tǒng)發(fā)熱量中所占的比例將降低。如果對系統(tǒng)進行過度規(guī)劃,那么將付出效率大幅降低的高昂代價。

 

 

對其他熱源的計算

上述分析并沒有考慮周圍環(huán)境中的熱源,例如透過窗口照射進來的陽光和從墻外傳導進來的熱量。許多小型數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡機房沒有暴露在室外的墻或窗戶,這時則不需要考慮上述熱源。但是,對于墻或屋頂暴露在室外的大型數(shù)據(jù)中心而言,額外的熱量會進入數(shù)據(jù)中心,在設計空調(diào)系統(tǒng)制冷量時必須考慮這些熱量。建筑圍護的透熱量請參考連續(xù)橙色預警小心數(shù)據(jù)中心高溫并發(fā)癥一文。

加濕給空調(diào)系統(tǒng)帶來額外熱負荷

數(shù)據(jù)中心空調(diào)除了熱交換外,還應能控制房間相對濕度。在理想情況下,達到所需相對濕度時,系統(tǒng)將在水分含量穩(wěn)定的空氣中工作,這時不需要持續(xù)進行加濕。但不幸的是,在大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)中,其空氣制冷功能會造成水蒸氣大量凝結(jié),從而使空氣相對濕度不夠。因此,需要進行補償性的加濕以維持所需的濕度。

補償性加濕會給空調(diào)系統(tǒng)帶來額外的熱量負荷,實際上降低了空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量,在設計容量時需要考慮到這一點。

對于小型數(shù)據(jù)機房或較大的配線柜而言,空調(diào)系統(tǒng)通過管道隔離了送風與回風,不會造成冷凝,因此不需要持續(xù)進行補償性加濕。這樣空調(diào)的制冷能力可以得到充分利用,從而使制冷效率達到最高。

對于氣流大量混合的大型數(shù)據(jù)中心而言,空調(diào)系統(tǒng)必須提供溫度較低的空氣,以抵消設備釋放的熱空氣回流所造成的影響。這將導致空氣相對濕度顯著降低,因而需要進行補償性加濕。這使空調(diào)系統(tǒng)的性能和制冷能力受到較大影響。因此,在確定空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量時,必須加大30%。

總之,在估計計算機機房空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量時,需酌情增加:如果是通過管道隔離回風的小型系統(tǒng),則無需增加;如果是室內(nèi)空氣混合程度很高的系統(tǒng),則需增加30%。

確定空調(diào)系統(tǒng)制冷容量

在明確冷卻需求之后,就可以確定空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量了。綜上所述,在明確了冷卻需求之后,確定空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量時,需考慮下列因素:

  • 設備(包括電源設備)的熱負荷

  • 建筑物的傳導熱負荷

  • 考慮加濕所需的額外熱負荷

  • 支持冗余所需的額外熱負荷

  • 未來所需的額外熱負荷

所有這些因素的熱負荷之和(W)即為總的熱量負荷。

結(jié)論

在確定服務器等IT系統(tǒng)的冷卻需求時,一般情況下,計算機房空調(diào)系統(tǒng)的額定功率必須是預期的IT額定負載及冗余負載之和的1.3倍。對于面積在400平方米以下的小型網(wǎng)絡機房,這一方法都是適用的。

對于規(guī)模更大的數(shù)據(jù)中心,在選擇空調(diào)系統(tǒng)時通常還要考慮冷卻需求之外的其他因素。一般而言,墻和屋頂之類的其他熱源和空氣回流等造成的影響不容忽視,必須針對具體情況加以考慮。


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