1、数据机房改造前状况
　　
　　江浦数据机房位于南京市江浦地区，是一个面对中小客户的托管业务和公司核心业务的综合性机房，机房位于江浦营业大楼4楼西侧。机房总面积约400㎡，采用风管上送风，服务器网络设备机柜设计总容量170台。目前安装设备机柜103台，其中86台机柜安装了设备，这些设备的总负荷130KVA。由于目前机房局部过热严重，虽然机房设计容量为170台机柜，但是新增设备已无法再安装，机房容量实际已经超负荷。
　　
　　针对这种状况，我们开展了对江浦数据机房过热问题的分析和改造措施的研究。我们对江浦数据机房的每个设备机柜的环境进行了为期一周的全面检测，包括机柜的功耗，机柜温湿度环境，得到了机房运行的实际数据。
　　
　　同时，我们对每个设备机柜的前门和后门的温度湿度进行了检测，每个机柜的自上而下检测6个位置高度，下图描述了每个机柜前后门位置的温度（6个点的平均值）分布情况：

　　通过这次检测评估，我们发现江浦数据机房的过热情况相当严重，相当一部分的设备机柜前门进风侧的温度超过了摄氏30度，而各个数据设备厂家目前要求的冷通道温度在20~25摄氏度之间。
　　
　　2、数据机房过热原因分析
　　
　　针对江浦数据机房过热的情况，首先我们对江浦数据机房的空调系统进行了评估，江浦数据机房设计采用4台CRAC，单台制冷量为58.2KW，送风量为18360m3/h。具体列表如下：

　　设计制冷量和送风量应当说是足够的，但是实际的运行情况如何呢？我们对江浦数据机房的4台精密空调运行状况进行了全面的评估，发现实际的送风量和制冷量远远低于设计指标。下面是4台空调的实际运行状况：
　　
　　实际总风量测试估算：20904m3/
　　
　　实际制冷总量估算：154KW
　　
　　空调机组效率：66
　　
　　是否是由于空调制冷量不够造成机房过热？
　　
　　针对这个问题，我们对机房的热负荷进行评估，机房实际热负荷的评估难度比较高，根据江浦数据机房的特点，平时机房属于无人值守，机房热负荷主要来源由以下几个方面
　　
　　1)、IT设备发热
　　
　　IT设备的总负荷是130KVA，现场测试得到的功率因素是0.92。因此设备的功耗120KW。按照一般IT设备的耗能情况，散热风扇占用的能耗比例在20-30%之间，因此一般厂家设备的能耗发热量在70~80%，我们按照80%的发热量做保守估算，得到IT设备的发热：120KW*80%=96KW。
　　
　　2)、照明设备发热
　　
　　江浦数据机房的照明采用单管吊装40W荧光灯管，总共安装了100支，功耗为4KW。
　　
　　3)、建筑结构导热
　　
　　建筑结构的热负荷需要进行估算，由于江浦数据机房上下各层都安装了精密空调，实际受热面仅为南面玻璃幕墙的负荷为主要热源，这部分的热负荷估算如下：
　　
　　外墙或屋面传热形成的计算时刻热负荷：
　　
　　式中：F--计算面积
　　
　　--计算时刻，点钟
　　
　　--温度波动的作用时刻，即温度波动作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟
　　
　　--作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
　　
　　查《实用供热空调设计手册》表11.4－8，华东地区墙体的负荷温差东南西北四个朝向在β（温度衰减系数）0.31～0.40时，最大,南京的修正系数为＋2；夏季最热情况选15。
　　
　　玻璃幕墙（普通中空玻璃）的传热系数选K＝3.2。
　　
　　那么：Q＝3.2×200×15＝9.6KW
　　
　　按照以上测试和估算，江浦数据机房的总热负荷为110KW（A+B+C=96KW+4KW+9.6KW），小于机房空调实际制冷量154KW。
　　
　　按照对4台精密空调的测算，总制冷量虽然大大低于设计指标，但是仍然大大超过了机房的热负荷，因此造成机房过热的原因并非空调的制冷量不足。
　　
　　根据对目前空调送风系统的研究发现，江浦数据机房采用上送风方式，通过静压箱再将冷风送到8条900mm*280mm的玻璃钢风管，每个风管做了若干个350*350的送风散流器，平均分布在机房上空。具体的布置如下图：

　　我们对风管的送风情况做了测试，每支风管的总送风量相差不大，每个散流器的送风量相差也不大，也即机房的送风量基本是平均分布。根据这种状况我们做出分析：由于每个机柜的发热量不同，造成了局部地区热负荷过于集中，而目前的这种送风方式下，制冷量基本是平均分布，虽然总制冷量足够，但是在局部位置的制冷量不能满足可能造成过热。
　　
　　同时，我们发现目前的设备机柜摆放是正面朝向相同，所有机柜的方向相同。由于大部分的设备机柜是服务器，服务器设备自身有的散热系统是冷却风从机柜正面进，散热风从机柜背面出，如下图所示：

　　由于设备本身的散热气流引导，造成前排机柜的散热对后排机柜的进风温度造成影响，尤其在前排设备密度高的时候，这种情况尤为明显，在前面设备温度分布图中也可以看出这种情况。
　　
　　因此通过上面分析，我们认为造成江浦数据机房过热问题的原因主要有以下两个方面：
　　
　　1)、冷量未能精确分配：由于空调冷量基本均匀分配在机房内部的各个区域，在局部设备密度高的区域冷量分配不够，造成了局部过热。
　　
　　2)、气流组织不合理：由于服务器设备本身的散热气流，影响了后排设备冷却气流，造成了后排设备过热。

    数据机房过热改造和节能降耗研究与实践（Ⅱ）

　　
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