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CFD在数据中心生命周期中的应用

2022-08-28 15:16:21

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在早期的设计阶段,行业内对设计方案进行验证的常规措施就是组织行业专家进行评审,依靠专家的经验来评估设计方案的优劣,而评审仅能依靠经验对常规设计容量进行简单计算(如空调显冷量、通风地板开孔面积等)

在早期的设计阶段,行业内对设计方案进行验证的常规措施就是组织行业专家进行评审,依靠专家的经验来评估设计方案的优劣,而评审仅能依靠经验对常规设计容量进行简单计算(如空调显冷量、通风地板开孔面积等),且经验具备不可复制性,无标准性。所以早期设计阶段无法对设计方案运行效果进行标准化分析。

而CFD技术在被引入到数据中心行业后,这些问题就被迎刃而解。

从数据中心规划设计到测试验收,再到运维,CFD技术都起到非常重要的作用。设计阶段帮助设计师优化设计方案,测试验收阶段帮助测试人员仿真测试做不到的场景,运维阶段可以做到数据中心的实时仿真。

数据中心周期一般分为数据中心选址、投标阶段、设计阶段、施工阶段。CFD模拟技术在这些阶段应用均有广泛的应用,下面针对这些阶段做出介绍。


1、数据中心选址

数据中心室外冷却系统的热排放效果,尤其是室外机组的返混率将影响着数据中心制冷系统的正常运行。环境中的风速与风向均会影响室外冷却系统热排导效果,所以在数据中心选址时就应考虑所在环境的气象条件因素。在选择数据中心选址时,将拟选地址的气象条件输入到CFD软件中求解即可判断哪个拟选址地的室外散热条件更为理想。若数据中心拟选址地在建筑物楼群内,则有应在模型中代入周边建筑物的信息。

          数据中心室外机气流模拟


2、在投标阶段的应用

现阶段主机房设计越来越向高密化、多样化和大型化趋势发展,实际机房内的气流组织形式变化多样,项目投标文件中在气流组织方面都要求CFD模拟验证设计方案。通过前期模拟可以提前预测机房设计的气流组织情况,并能提取设计人员或业主所关心的各种数据,提前发现问题,提前解决问题。

设计人员运用CFD动态模拟能够直观形象展示主机房的气流组织。在投标阶段,设计人员可利用方案中的物理参数和空调参数建立出主机房的基本模型,并在此模型基础上修改输入条件,形成不同模拟方案,为业主决策提供依据。

某项目数据机房我们做了多种方案的不同气流组织的形式的分析:现只摘取2中模拟结果展示。方案1 热通道间隔1800mm,方案2热通道间隔2400mm




方案2 气流模拟温度云图


模拟结果得出:热通道宽度越大,通道内散热效果更加明显,取热通道2400mm为优,方案一温度过高,方案二在温度36±2℃范围内,符合设计的要求。


3、在设计阶段的应用

1)在方案及初设设计阶段,可通过CFD气流组织模拟技术进行设计验证,优选出最佳方案。CFD模拟可以直观形象地展示主机房内的气流组织和部件的参数,如机柜功率密度的大小、主机房层高、不同送风方式、冷热通道的宽度以及设备的进风温度、排风温度等,协助设计师进行方案选择。


空调错位吹(左)和对吹(右)布置方式的机房散热效果对比


2)在施工图设计阶段,利用已有的设计图,可通过细化CFD模型,比如增加机房空调间的挡水围堰、风管、冷冻水管,或增加机柜正上方或架空地板下的配电桥架、通信桥架等,来模拟管线安装后对气流的影响,或是通过增加一些导流措施改善气流。

一般数据中心中的IT机房或机架利用率随着时间增加,通常需要3年以上才会超过50%,所以业主会关心部分IT负载率和满载下的主机房内温度分布等,设计师们可通过CFD软件来快速模拟不同IT负载率下的气流组织。


4、施工阶段

具体实施时可能会与设计方案有较大区别,此时需要用CFD对较大的关键设备与建筑结构检测分析评估。

1、技术变更的检验与复校方法

对变更部分重新建模评估,此时的仿真模型应与现场一致,达到详细模型阶段,CFD与设计

施工方评估影响,确定最终方案。

2、阶段性技术复校方法与复校关键指标

重大的施工阶段应有CFD评估约束,评估通过可以进行下一步施工方案。

以上内容来源:《数据中心CFD技术白皮书》

作者: 苏州中源广科信息科技有限公司
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CFD在数据中心生命周期中的应用
在早期的设计阶段,行业内对设计方案进行验证的常规措施就是组织行业专家进行评审,依靠专家的经验来评估设计方案的优劣,而评审仅能依靠经验对常规设计容量进行简单计算(如空调显冷量、通风地板开孔面积等)
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