1、機(jī)房熱負(fù)荷計(jì)算,各系統(tǒng)累加法
(1)設(shè)備熱負(fù)荷:
Q1=P×η1×η2×η3(KW)
Q1:計(jì)算機(jī)設(shè)備熱負(fù)荷
P:機(jī)房?jī)?nèi)各種設(shè)備總功耗(KW)
η1:同時(shí)使用系數(shù)
η2:利用系數(shù)
η3:負(fù)荷工作均勻系數(shù)
通常,η1、η2、η3取0.6~0.8之間,考慮制冷量的冗余,通常η1×η2×η3取值為0.8。
(2)機(jī)房照明熱負(fù)荷:
Q2=C×S(KW)
C:根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》要求,機(jī)房照度應(yīng)大于2001x,其功耗大約為20W/M。以后的計(jì)算中,照明功耗將以20W/M為依據(jù)計(jì)算。
S:機(jī)房面積
(3)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷
Q3=K×S/1000(KW)
K:建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷系數(shù)(50W/m機(jī)房面積)
S:機(jī)房面積
(4)人員的散熱負(fù)荷:
Q4=P×N/1000(KW)
N:機(jī)房常有人員數(shù)量
P:人體發(fā)熱量,輕體力工作人員熱負(fù)荷顯熱與潛熱之和,在室溫為21℃和24℃時(shí)均為130W/人。
(5)新風(fēng)熱負(fù)荷計(jì)算較為復(fù)雜,我們以空調(diào)本身的設(shè)備余量來平衡,不另外計(jì)算。
以上五種熱源組成了機(jī)房的總熱負(fù)荷,即機(jī)房熱負(fù)荷Qt=Q1+Q2+Q3+Q4。由于上述(3)(4)(5)計(jì)算復(fù)雜,通常是采用工程查表予以確定。但是因?yàn)閿?shù)據(jù)中心的規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段,非常難以確定,所以實(shí)際在數(shù)據(jù)中心中通常采用設(shè)計(jì)估算與事后調(diào)整法。
2、機(jī)房熱負(fù)荷計(jì)算方法二:設(shè)計(jì)估算與事后調(diào)整法
數(shù)據(jù)中心機(jī)房主要的熱負(fù)荷來源于設(shè)備的發(fā)熱量及維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷。
因此,要了解主設(shè)備的數(shù)量及用電情況以確定機(jī)房專用空調(diào)的容量及配置。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),除主要的設(shè)備熱負(fù)荷之外的其他負(fù)荷,如機(jī)房照明負(fù)荷、建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷、補(bǔ)充的新風(fēng)負(fù)荷、人員的散熱負(fù)荷等,如不具備精確計(jì)算的條件,也可根據(jù)機(jī)房設(shè)備功耗及機(jī)房面積,按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)算。
采用“功率及面積法”計(jì)算機(jī)房熱負(fù)荷。
Qt=Q1+Q2
其中,Qt總制冷量(KW)
Q1室內(nèi)設(shè)備負(fù)荷(=設(shè)備功率×1.0)
Q2環(huán)境熱負(fù)荷(=0.12~0.18KW/m×機(jī)房面積),南方地區(qū)可選0.18,而北方地區(qū)通常選擇0.12
方法二
是對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的工程簡(jiǎn)化計(jì)算方法。這種計(jì)算方法下,通常容易出現(xiàn)計(jì)算熱量大于實(shí)際熱量的情況,因?yàn)闄C(jī)房專用空調(diào)自動(dòng)控制溫度并決定運(yùn)行時(shí)間,所以多余的配置可以作為冗余配置,對(duì)機(jī)房專用空調(diào)的效率與耗電量不大。本文以方法二推導(dǎo)數(shù)據(jù)中心機(jī)房專用空調(diào)配置與能效計(jì)算。
數(shù)據(jù)中心機(jī)房專用空調(diào)配置
設(shè)定數(shù)據(jù)中心的IT類設(shè)備為100kW,并且固定不變。根據(jù)上述方法二,還需要確定機(jī)房的面積。
再假定數(shù)據(jù)中心的熱負(fù)荷密度為平均熱負(fù)荷密度,即4kW/機(jī)柜。也就是說平均每個(gè)機(jī)柜為4kW的熱負(fù)荷。
數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜數(shù)量為:100kW/4kW=25臺(tái)機(jī)柜
按國家標(biāo)準(zhǔn)GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)機(jī)柜占地面積計(jì)算方法,當(dāng)電子信息設(shè)備尚未選形時(shí),可按下式計(jì)算:
A=FN
式中F——單臺(tái)設(shè)備占用面積,可取3.5~4.5(m/臺(tái))
N——計(jì)算機(jī)主機(jī)房?jī)?nèi)所有設(shè)備的總臺(tái)數(shù)。
取每個(gè)機(jī)柜的占地面積為中間值4m/臺(tái),那么數(shù)據(jù)中心的面積為:
25臺(tái)機(jī)柜×4m/臺(tái)=100m
假定環(huán)境熱負(fù)荷系數(shù)取0.15kW/m,則數(shù)據(jù)中心機(jī)房總熱負(fù)荷為:
Qt=Q1+Q2=100kW+100×0.15=115kW
數(shù)據(jù)中心送風(fēng)方式選擇:按國家標(biāo)準(zhǔn)要求,采用地板下送風(fēng),機(jī)柜按冷熱通道布置。
機(jī)房專用空調(diào)選擇:機(jī)房空調(diào)通常分為DX(直接制冷)與非直接制冷(包括各類水制冷系統(tǒng)等),先討論直接制冷系統(tǒng)的機(jī)房空調(diào)。不同廠家有不同型號(hào)的機(jī)房專用空調(diào),以某品牌的機(jī)房空調(diào)為例,應(yīng)配置的機(jī)房空調(diào)為:
兩臺(tái)某系列機(jī)房空調(diào),在24℃相對(duì)濕度50%工況下,每臺(tái)制冷量為60.6kW,兩臺(tái)空調(diào)的總制冷量為121.2kW,略大于115kW的計(jì)算熱負(fù)荷。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》的數(shù)據(jù)中心空調(diào)配置建議,數(shù)據(jù)中心通常建議采用N+M(M=1,2,…)配置形式,提供工作可靠性與安全性。
假設(shè)本數(shù)據(jù)中心采用N+1方式配置,即為2+1方式配置3臺(tái)該系列的機(jī)房空調(diào),實(shí)現(xiàn)兩用一備工作。