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数据中心空调系统的制冷容量估算

来源:机房360 作者:小柯 更新时间:2011-2-17 23:27:12

摘要:本文介绍如何估算数据中心内的IT设备和其他设备(如UPS等)的发热量,以确定空调系统的冷却容量。

 
  在本例中,总散热量中数据中心内各项所占的百分比如图1所示。


图1

   请注意,由于系统仅工作在最大功率的30%,所以对UPS和配电系统在总发热量中所占比例的估计要高于其实际值。如果系统以满负荷运转,电源系统的效率将提高,它在整个系统发热量中所占的比例将降低。如果对系统进行过度规划,那么将付出效率大幅降低的高昂代价。
  
  其他热源
  
  上述分析并没有考虑周围环境中的热源,例如透过窗口照射进来的阳光和从墙外传导进来的热量。许多小型数据中心和网络机房没有暴露在室外的墙或窗户,这时不考虑上述热源的假设是正确的。但是,对于墙或屋顶暴露在室外的大型数据中心而言,额外的热量会进入数据中心,空调系统必须将这些热量带走。
  
  如果数据机房位于有空调设备的封闭空间内,则其他热源造成的影响可忽略不计。如果数据中心有较大面积的墙或屋顶暴露在室外,则需要请空调专家估算出最大热量负荷,然后将该值添加到前一部分中确定的整个系统的发热量中。
  
  加湿
  
  数据中心空调除了热交换外,还应能控制房间相对湿度。在理想情况下,达到所需相对湿度时,系统将在水分含量稳定的空气中工作,这时不需要持续进行加湿。但不幸的是,在大多数空调系统中,其空气制冷功能会造成水蒸气大量凝结,从而使空气相对湿度不够。因此,需要进行补偿性的加湿以维持所需的湿度。
  
  补偿性加湿会给空调系统带来额外的热量负荷,实际上降低了空调系统的制冷容量,在设计容量时需要考虑到这一点。
  
  对于小型数据机房或较大的配线柜而言,空调系统通过管道隔离了送风与回风,不会造成冷凝,因此不需要持续进行补偿性加湿。这样空调的制冷能力可以得到充分利用,从而使制冷效率达到最高。
  
  对于气流大量混合的大型数据中心而言,空调系统必须提供温度较低的空气,以抵消设备释放的热空气回流所造成的影响。这将导致空气相对湿度显著降低,因而需要进行补偿性加湿。这使空调系统的性能和制冷能力受到较大影响。因此,在确定空调系统的制冷容量时,必须加大30%。
  
  总之,在估计计算机机房空调系统的制冷容量时,需酌情增加:如果是通过管道隔离回风的小型系统,则无需增加;如果是室内空气混合程度很高的系统,则需增加30%。 
  
  确定空调系统制冷容量
  
  在明确冷却需求之后,就可以确定空调系统的制冷容量了。如前文所述,在此过程中需要考虑下列因素:  
  设备(包括电源设备)的热负荷   
  建筑物的传导热负荷   
  考虑加湿所需的额外热负荷   
  支持冗余所需的额外热负荷   
  未来所需的额外热负荷   
  所有这些因素的热负荷之和(W)即为总的热量负荷。
  
  结论
  
  在确定IT系统的冷却需求时,可采用一个简化的过程,未经专门培训的任何人均可胜任。采用统一的瓦特单位表示电源容量和制冷容量,有助于简化此过程。一般情况下,计算机房空调系统的额定功率必须是预期的IT额定负载及冗余负载之和的1.3倍。对于面积在4000平方英尺(372平方米)以下的小型网络机房,这一方法都是适用的。
  
  对于规模更大的数据中心,在选择空调系统时通常还要考虑冷却需求之外的其他因素。一般而言,墙和屋顶之类的其他热源和空气回流等造成的影响不容忽视,必须针对具体情况加以考虑。
  
  通风管道或高架地板的设计对整体系统性能有较大的效果,也会显著影响数据中心内的温度均匀。采用简单、标准化和模块化的空气分配系统结构,以及本文介绍的简单的热量负荷估算方法,可以大大减少数据中心设计过程中的工程设计需求。
  
  责任编辑:kelly

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