表1―數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房散熱量計算數(shù)據(jù)表

計算步驟

首先收集“所需數(shù)據(jù)”列表中要求的信息。如有疑問，請參考下面的數(shù)據(jù)定義。然后進(jìn)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(shè)備總負(fù)載功率(W)—所有IT設(shè)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。

典型系統(tǒng)示例

下文以一個典型系統(tǒng)為例說明如何計算發(fā)熱量。該系統(tǒng)為一個面積為5000平方英尺(465平方米)、額定功率為250kW的數(shù)據(jù)中心，內(nèi)有150個機(jī)架，最多有20位人員。在本例中，按照慣例假設(shè)該數(shù)據(jù)中心的功率負(fù)載為額定功率的30%。這樣，數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備總負(fù)載功率為250kW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(shè)備負(fù)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。

圖1

請注意，由于系統(tǒng)僅工作在最大功率的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(fù)荷運(yùn)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(jìn)行過度規(guī)劃，那么將付出效率大幅降低的高昂代價。

其他熱源

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(jìn)來的陽光和從墻外傳導(dǎo)進(jìn)來的熱量。許多小型數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房沒有暴露在室外的墻或窗戶，這時不考慮上述熱源的假設(shè)是正確的。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(jìn)入數(shù)據(jù)中心，空調(diào)系統(tǒng)必須將這些熱量帶走。

如果數(shù)據(jù)機(jī)房位于有空調(diào)設(shè)備的封閉空間內(nèi)，則其他熱源造成的影響可忽略不計。如果數(shù)據(jù)中心有較大面積的墻或屋頂暴露在室外，則需要請空調(diào)專家估算出最大熱量負(fù)荷，然后將該值添加到前一部分中確定的整個系統(tǒng)的發(fā)熱量中。

加濕

數(shù)據(jù)中心空調(diào)除了熱交換外，還應(yīng)能控制房間相對濕度。在理想情況下，達(dá)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(jìn)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(jìn)行補(bǔ)償性的加濕以維持所需的濕度。

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

對于小型數(shù)據(jù)機(jī)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(fēng)與回風(fēng)，不會造成冷凝，因此不需要持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)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(dá)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(shè)備釋放的熱空氣回流所造成的影響。這將導(dǎo)致空氣相對濕度顯著降低，因而需要進(jìn)行補(bǔ)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(jī)機(jī)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(fēng)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。如前文所述，在此過程中需要考慮下列因素：

設(shè)備(包括電源設(shè)備)的熱負(fù)荷

建筑物的傳導(dǎo)熱負(fù)荷

考慮加濕所需的額外熱負(fù)荷

支持冗余所需的額外熱負(fù)荷

未來所需的額外熱負(fù)荷

所有這些因素的熱負(fù)荷之和(W)即為總的熱量負(fù)荷。

結(jié)論

在確定IT系統(tǒng)的冷卻需求時，可采用一個簡化的過程，未經(jīng)專門培訓(xùn)的任何人均可勝任。采用統(tǒng)一的瓦特單位表示電源容量和制冷容量，有助于簡化此過程。一般情況下，計算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的額定功率必須是預(yù)期的IT額定負(fù)載及冗余負(fù)載之和的1.3倍。對于面積在4000平方英尺(372平方米)以下的小型網(wǎng)絡(luò)機(jī)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。

通風(fēng)管道或高架地板的設(shè)計對整體系統(tǒng)性能有較大的效果，也會顯著影響數(shù)據(jù)中心內(nèi)的溫度均勻。采用簡單、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的空氣分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及本文介紹的簡單的熱量負(fù)荷估算方法，可以大大減少數(shù)據(jù)中心設(shè)計過程中的工程設(shè)計需求。

yangkun