某数据中心机房空调系统测试分析及优化措施.pdf
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1、2024/02/DTPT收稿日期:2023-12-300 前言近年来5G、人工智能、物联网等新兴技术快速发展,我国数据中心的数量和规模不断增长1-2。数据中心内服务器等设备全年均处于不间断运行状态,这些设备对环境的温湿度有较为严格的要求3。为保证服务器的安全稳定运行,机房内一般存在送风温度过低或者送风量过大的情况4。根据 数据中心设计规范(GB50174-2017)5,数据中心冷通道或机柜进风区域的温度为1827,相对湿度不宜大于60%,机柜送回风温差为815。但由于某些存储设备的特殊性,如磁带机等,部分机房的温湿度要求较 数据中心设计规范 更为严格。本文以某数据中心机房为例,通过对数据中心机
2、房内空调系统运行时的温度、湿度、风量进行测试,对其测试方法及测试结果进行分析,根据测试结果提出优化改进措施。1 项目概况某数据中心机房面积约为152 m2,层高为5.4 m,单机柜功耗为2.5 kW,IT总功耗为130 kW。气流组织为活动地板下送风上回风,冷通道封闭方式。被测机房室内设计参数具体如表1所示。某数据中心机房空调系统测试分析及优化措施Test Analysis and Improvement Measures ofAir Conditioning Systems in a Data Center关键词:数据中心;空调系统;温湿度;风量;气流组织doi:10.12045/j.iss
3、n.1007-3043.2024.02.017文章编号:1007-3043(2024)02-0088-05中图分类号:TU248.7文献标识码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):摘要:以某数据中心机房为例,通过对数据中心机房内空调系统运行时的温度、湿度、风量进行测试,对其测试方法及测试结果进行分析,总结了该数据中心机房空调系统存在的问题,并根据测试结果提出优化改进措施。提出了恒湿机选型及空调选型时需注意的问题以及推荐的风量测量方法,为今后数据中心的设计、运维提供一定的参考。Abstract:Taking a data center computer room as an example
4、,it analyzes the test method and test content by testing the temperature,humidity and air volume of the data center room during operation,summarizes the existing problems of the air conditioningsystems,and proposes some improvement measures based on the test results.It proposes the issues when selec
5、ting con-stant humidity dehumidifier and humidifier and air conditioner,as well as the recommended air volume measurement method,which provides reference for the design and operation of data centers.Keywords:Data center;Air conditioning system;Temperature and humidity;Air volume;Air distribution景淼,何
6、健,董青(联通数字科技有限公司,北京100085)Jing Miao,He Jian,Dong Qing(China Unicom Digital Technology Co.,Ltd.,Beijing 100085,China)景淼,何健,董青某数据中心机房空调系统测试分析及优化措施综 合General引用格式:景淼,何健,董青.某数据中心机房空调系统测试分析及优化措施 J.邮电设计技术,2024(2):88-92.88邮电设计技术/2024/02机房内安装显冷量150 kW的冷冻水下送风型机房专用空调2台,1用1备配置,冷冻水、供回水温度分别为16、22。机房内配置下送风型恒湿机2台,1用
7、1备配置。恒湿机采用湿膜加湿、冷冻除湿的方式。其中,湿膜加湿属于等焓加湿,空气加湿前后的焓值不变,加湿后的空气温度降低,含湿量增加,相对湿度增大,加湿工况时恒湿机送风温度低于进风温度。冷冻除湿利用低温冷凝的原理除去空气中的水分6,通过风机将机房内潮湿空气吸进机组,通过蒸发器除湿后形成干燥空气,干燥空气经过冷凝器升温最终排至机房内。文献 7 针对冷冻除湿机的原理进行分析,发现恒湿机冷冻除湿时出风温度要略高于进风温度。综上,恒湿机除湿时对于机房内温度影响较大。恒湿机加、除湿量计算如下:W=Vn(d2 d1)1000(1)其中,W为加(除)湿量(kg/h);为空气密度(kg/m3);V为房间体积(m
8、3);n为换气次数;d1为加湿前(除湿后)空气的含湿量(g/kg);d2为加湿后(除湿前)空气的含湿量(g/kg)。被测机房位于建筑中心位置,新风从走道取风,走道内安装多联机空调系统。被测机房室内设计参数取23、45%,换气次数为1次/h;走道冬季室内计算参数为 16,夏季室内计算参数为26,走道内相对湿度均按照极端情况取值。按照公式(1)计算得出加湿量为7.8 kg/h,除湿量为13.3 kg/h。空调送风量计算如下:G=Q(hh hs)3600=QCt 3600(2)其中,G为空调送风量(m3/h);Q为显冷量(kW);为空气密度(kg/m3);为回风焓值(kJ/kg);s为送风焓值(kJ
9、/kg);C为空气定压比热容(kJ/kg);t为送回风温差()。按照式(2)计算得出本项目单台空调送风量为40 500 m3/h。2 测试方法2.1 温湿度测试方法文献 8 针对冷通道内不同高度的温度进行测量,发现随着垂直高度的增加,机柜进风侧温度升高。本项目为避免测点高度对温湿度的影响,将测点布置在冷通道距地面以上1.0 m,距机柜进风侧0.6 m处9,测点布置如图 1所示。温湿度测试采用温湿度传感器,传感器安装高度距架空地板2.4 m,探头距架空地板1.0 m。温湿度传感器信号由动环实时采集。2.2 风量测试方法数据中心机房常用测量通风地板风量的工具有叶轮风速仪、热敏风速仪、矩阵式风速仪和
10、风量罩 4种。对风量测试方法的分析如表2所示。本项目采用准确性最高的矩阵式风速仪作为测量工具(见图2)。表1数据机房室内设计参数图1机房测点布置功能区域数据机房冷通道送风温度/1825温度变化率/(/h)2相对湿度/%4050湿度变化率/(%/h)5新风量/(次/h)1.0送回风温差/11空调2#空调1#恒湿机1#恒湿机2#ACB数据机房挡水坝管道间12 冷通道热通道34567冷通道热通道表2风量测试方法分析测试工具叶轮风速仪热敏风速仪矩阵式风速仪风量罩原理由叶轮和计数机构组成,测量时使叶轮旋转面垂直于气流方向。叶轮的转数通过机械传动方式连接到计数机构风速探头端部的热敏感部件与空气进行热交换,
11、引起热电偶热电势变化,与基准反电势比较后产生微弱差值信号,对比电信号差,仪器自动计算风量利用压差计算出风速-测量方法一块地板测9个点,取平均值一块地板测9个点,取平均值一块地板测4个点,取平均值。每次测量仪器自动取16个点,输出平均值,相当于整个地板风口取64个点直接测量准确性由于仪器本身的惰性和机械摩擦力等原因,误差较大高于叶轮风速仪最高较低景淼,何健,董青某数据中心机房空调系统测试分析及优化措施综 合General892024/02/DTPT3 测试结果分析及优化措施3.1 温湿度分析及优化措施3.1.1 除湿风速对湿度影响恒湿机除湿时可以调节风速,当风速降低时,机组总风量降低。根据式(1
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