[發(fā)明專利]一種基于CFD仿真的微模塊數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010532978.8
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111859615A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭賢清;周興東;張士蒙;何凱民
• 申請（專利權(quán)）人: 菲尼克斯（上海）環(huán)境控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 上海匯齊專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31364
• 代理人: 朱明福

1.一種基于CFD仿真的微模塊數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)方法，基于由一個(gè)精密配電柜(6)、一列中間位置設(shè)置有第一列間精密空調(diào)(1)以及另一列中間位置間隔設(shè)置第二列間精密空調(diào)(2)和第三列間精密空調(diào)(3)的兩列服務(wù)器機(jī)柜(5)、設(shè)置于兩列服務(wù)器機(jī)柜(5)前端面之間的供冷風(fēng)通過的通道(4)、通道(4)兩端設(shè)置有通道門(401)且頂部設(shè)置有天窗(402)構(gòu)成的微模塊數(shù)據(jù)中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，其特征在于，包括如下步驟：

S01、獲取確定微模塊數(shù)據(jù)中心相關(guān)數(shù)據(jù)信息：包括服務(wù)器機(jī)柜(5)位數(shù)，第一列間精密空調(diào)(1)、第二列間精密空調(diào)(2)和第三列間精密空調(diào)(3)的位數(shù)信息，微模塊設(shè)計(jì)總功率，服務(wù)器機(jī)柜(5)的散熱方式，空調(diào)用備情況，空調(diào)總顯冷量，總風(fēng)量；

S02、根據(jù)步驟S01獲取的數(shù)據(jù)信息建立微模塊數(shù)據(jù)中心CFD物理模型；

S03、利用CFD判斷分析微模塊風(fēng)空調(diào)總風(fēng)量是否滿足機(jī)柜理論所需最低風(fēng)量；若滿足，則進(jìn)行空調(diào)出風(fēng)和布局模擬；若不滿足，則結(jié)束模擬；

S04、選取空調(diào)位置，分別就多種出風(fēng)方式和多種角度情況下，基于不同空調(diào)用備組合方案下進(jìn)行模擬，分析機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度分布情況，并選取其中的優(yōu)選方案；

S05、判斷是否滿足機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度要求；若滿足，則進(jìn)行下一步驟；若不滿足，則結(jié)束模擬；

S06、選取在不同空調(diào)用備組合方案下均能滿足機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度均不超過優(yōu)選方案的最佳導(dǎo)葉角度；

S07、判斷更換空調(diào)位置后，是否滿足進(jìn)風(fēng)溫度要求；若滿足，則進(jìn)行下一步驟；若不滿足，則結(jié)束模擬；

S08、確定空調(diào)的出風(fēng)影響范圍，設(shè)置溫控點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CFD仿真的微模塊數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S02中建立微模塊數(shù)據(jù)中心CFD物理模型，包括如下步驟：

S021、選取基本控制方程：

微模塊數(shù)據(jù)中心的流體運(yùn)動(dòng)屬于不可壓縮流體的三維湍流流動(dòng)與換熱，設(shè)計(jì)基本控制方程包括：

(1)質(zhì)量守恒方程：

(2)動(dòng)量守恒方程：

(3)能量守恒方程：

式中，u為X軸速度分量，v為Y軸速度分量，w為Z軸速度分量，ρ為流體密度，ui為i方向速度分量，uj為j方向速度分量，p為壓強(qiáng)，μ為動(dòng)力粘度，t為溫度，α為熱擴(kuò)散系數(shù)；

S022、機(jī)房數(shù)據(jù)采集：

CFD物理建模需要：

(1)依據(jù)建筑實(shí)際空間結(jié)構(gòu)定義計(jì)算域，對包括機(jī)柜、空調(diào)、高架地板、送風(fēng)地板在內(nèi)的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行物理建模；

(2)設(shè)定邊界條件，包括送風(fēng)地板開孔率，下送風(fēng)機(jī)柜底部開口深度，空調(diào)送風(fēng)口及回風(fēng)口面積的屬性；

(3)指定初始條件，包括機(jī)柜服務(wù)器負(fù)載和風(fēng)量，空調(diào)制冷量和風(fēng)量等實(shí)際運(yùn)行參數(shù)；對機(jī)房進(jìn)行信息采集，采集內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的基本參數(shù)；

S023、機(jī)房建模求解：

根據(jù)所采集的機(jī)房數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心三維模型；采用有限體積法的數(shù)值離散方法，通過多次迭代計(jì)算求解流體力學(xué)偏微分基本方程組，對數(shù)據(jù)中心氣流組織及傳熱進(jìn)行模擬分析；

S024、數(shù)據(jù)校驗(yàn)：

為達(dá)到仿真的可靠性，需利用機(jī)房實(shí)測試據(jù)用以檢驗(yàn)仿真模型準(zhǔn)確度；若實(shí)測風(fēng)量、溫度值與模擬值偏差均在10％以內(nèi)，且CFD分析結(jié)果中的風(fēng)量、溫度分布與機(jī)房實(shí)測風(fēng)量趨勢吻合，可證實(shí)CFD分析結(jié)果真實(shí)有效。

S025、模擬結(jié)果展示：

CFD軟件可將數(shù)據(jù)中心內(nèi)局部熱點(diǎn)、冷熱氣流分布、流線軌跡的信息通過圖像和報(bào)表的形式展現(xiàn)出來。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CFD仿真的微模塊數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S022中數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的基本參數(shù)包括：

機(jī)房、IT設(shè)備基本信息：機(jī)房類型、機(jī)房環(huán)境溫度允許范圍、機(jī)房平面布局圖、架高地板和天花板以及吊頂?shù)母叨取⑼椎匕彘_口率、開口位置和尺寸、機(jī)房氣流遏制信息、機(jī)柜尺寸和數(shù)量以及相應(yīng)的位置、機(jī)柜實(shí)際負(fù)載情況、機(jī)柜進(jìn)出風(fēng)方式、IT設(shè)備配電系統(tǒng)圖、機(jī)房環(huán)控點(diǎn)位置、機(jī)房熱點(diǎn)位置、電纜橋架位置；

制冷系統(tǒng)基本信息：空調(diào)品牌及型號、空調(diào)名義制冷量、空調(diào)顯冷量、空調(diào)風(fēng)量、空調(diào)使用情況、空調(diào)控制策略、空調(diào)送風(fēng)方式、空調(diào)送/回風(fēng)溫濕度設(shè)定值、空調(diào)群控或輪值機(jī)制、空調(diào)送風(fēng)口位置、空調(diào)實(shí)測送風(fēng)回風(fēng)口溫度、空調(diào)配電系統(tǒng)圖、空調(diào)感溫探頭位置。