[發明專利]一種基于CFD仿真的微模塊數據中心空調設計方法

在審

• 申請號: 202010532978.8
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111859615A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 鄭賢清;周興東;張士蒙;何凱民
• 申請（專利權）人: 菲尼克斯（上海）環境控制技術有限公司
• 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所(普通合伙) 31364
• 代理人: 朱明福

本發明公開了一種基于CFD仿真的微模塊數據中心空調設計方法，涉及機房散熱技術領域。本發明包括如下步驟：S01、獲取確定微模塊數據中心相關數據信息；S02、根據步驟S01獲取的數據信息建立微模塊數據中心CFD物理模型；S03、利用CFD判斷分析微模塊風空調總風量是否滿足機柜理論所需最低風量；S04、選取空調位置并選取其中的優選方案；S05、判斷是否滿足機柜進風溫度要求；S06、選取最佳導葉角度；S07、判斷更換空調位置后；S08、確定空調的出風影響范圍。本發明法能在較短時間內實現多個設計方案的驗證，針對性地給出氣流組織優化措施，在各種配置組合中選擇最佳解決方案，達到提升冷卻效率的目的。

技術領域

本發明屬于機房散熱技術領域，特別是涉及一種基于CFD仿真的微模塊數據中心空調設計方法。

背景技術

微模塊機房以模塊化、標準化的架構和高效高可靠的UPS、精密空調等靈活組合成功打造新一代模塊化數據中心基礎設施，以其快速部署、高效節省、智能管理等優點成為企業未來數據中心建設的關注焦點。微模塊數據中心采用列間空調進行制冷，實現了100％的高顯熱比，有效降低數據中心的整體加濕與除濕能耗，列間空調使氣流循環路徑最短，在有效冷卻的前提下提高數據中心熱密度，實現了數據中心的節能制冷。

如今很多數據中心建設的水平是參差不齊的，尤其是能源消耗問題，如散熱、供電、成本等限制了數據中心的有效利用，它們除了低效而盲目的狀態外，還面臨重復建設等問題，因此傳統數據中心是“固態的”，缺乏靈活性和擴展性，隨著業務的發展和應用的增加，傳統數據中的弊端逐漸顯現，領先企業都在反思數據中心建設問題，探索數據中心建設新模式，這時候微模塊化數據中心的出現表明了一種數據中心發展趨勢，并被認為將大規模替代傳統的數據中心機房。

微模塊數據中心是將傳統機房的機架、空調、消防、布線、配電、監控、照明等系統集成為一體化的產品,充分發揮了模塊化設計的優勢,可以實現系統的快速、靈活部署,這不僅可以大幅降低建設成本,而且能夠大幅縮短數據中心的建設周期。微模塊數據中心建設對機房的空間環境沒有特殊要求,不需抬高地板和其他機房的專門裝修。微模塊數據中心提高了數據中心的整體效率,既提高數據中心內IT設備的效率,也提高能源的使用效率,它擁有先進的列間空調制冷和冷熱通道隔離技術,實現數據中心的綠色化。

CFD(Computational Fluid Dynamics，CFD)技術是一種基于計算流體動力學的先進仿真工具，通過計算機進行數值計算和圖像顯示，對流體的流動和傳熱等物理現象進行系統分析的技術。CFD技術已經在世界范圍內被廣泛應用于數據中心制冷設計與節能改造中，被證明可準確預測與優化數據中心的氣流組織和制冷性能，有效提升數據中心冷卻效率，降低能源消耗和電源使用效率(Power Usage Effectiveness，PUE)。

在數據中心的整個生命周期中，一般隨著IT設備的更新換代，機房功率密度與建設初期相比會出現較大提升，從而對數據中心冷卻系統提出了更高的要求。盲目通過增加空調數量或降低空調設定溫度不但無法徹底解決設備過熱問題，而且會導致數據中心能耗大幅攀升，這也成為限制數據中心容量擴充的主要瓶頸。事實上，如果數據中心氣流組織不合理，即使空調總制冷量遠大于IT設備制冷量，仍會出現部分設備入口溫度過高的現象。而降低空調設定溫度，則會造成過度冷卻問題，制冷能耗居高不下。

通過優化氣流組織來提升數據中心制冷效率是一項極為有效但同時頗具實施難度的方法。由于影響數據中心氣流分布的因素眾多，在實際操作中無法在一一測試，而且會耗費大量人力物力，并伴隨不可控的風險。因此針對以上問題，提供一種基于CFD仿真的微模塊數據中心空調設計方法以解決以上問題具有重要意義。

發明內容

本發明提供了一種基于CFD仿真的微模塊數據中心空調設計方法，解決了以上問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：