本文來自微信公眾號“數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理”。
1.空調(diào)利用率分析
在運(yùn)維中，低能效往往是由于空調(diào)利用率過低或冗余過高導(dǎo)致的。當(dāng)進(jìn)行空調(diào)利用率以及節(jié)能分析、空調(diào)關(guān)停和冗余等方案分析時，可模擬關(guān)?；蚩刂撇糠謪?shù)，來判斷是否依然能保障運(yùn)行。
對于相同的建筑結(jié)構(gòu)可以采用不同的空調(diào)布置方案，如采用單側(cè)空調(diào)或者雙側(cè)空調(diào)。對于具有相同建筑面積的房間，單側(cè)空調(diào)布置可大大節(jié)省建筑空間，同時可以多布置一些IT設(shè)備，還能減少初期空調(diào)的投資成本，但是需要考慮這樣的設(shè)計在實(shí)際情況下IT設(shè)備的安全問題。在圖6所示案例中，圖6(a)的機(jī)柜最大進(jìn)口溫度低于圖6(b)的進(jìn)口溫度，單側(cè)空調(diào)布置的時候大部分機(jī)柜最高溫度超過了30°C，顯然這種方案不應(yīng)被采納。
圖7為不同方案溫度分布圖，圖7(a)為冗余方式"5+1"方案，圖7(b)為冗余方式"3+3"方案，從中可以看出"3+3"的冗余方式比較好，不僅房間內(nèi)的溫度較低，而且更為節(jié)能。
2.空調(diào)室外機(jī)熱環(huán)境分析
當(dāng)數(shù)據(jù)中心設(shè)置風(fēng)冷空調(diào)（尤其是普通專用空調(diào)）時，往往在屋頂或外墻布置大量散熱器。這些散熱器的散熱效果受室外溫度的影響巨大，若存在局部窩風(fēng)等問題，容易導(dǎo)致冷凝器溫度過高。因此，要定期結(jié)合室外氣象進(jìn)行模擬，分析哪些散熱器需要被特別關(guān)注和控制。
進(jìn)行室外熱環(huán)境分析時，需要考慮戶外環(huán)境溫度、太陽輻射以及風(fēng)速等因素對冷卻設(shè)備散熱效果的影響，同時也要注意對室外機(jī)布局方案進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證。進(jìn)行室外機(jī)熱環(huán)境分析的主要目的是分析室外機(jī)不同的布置形式是否會產(chǎn)生局部熱島效應(yīng)，其評價的標(biāo)準(zhǔn)為外機(jī)入口的返混率以及機(jī)型的風(fēng)冷形式。同時，在進(jìn)行外機(jī)模擬時需要預(yù)先設(shè)置冬季或夏季的外部環(huán)境條件，還要考慮模型地點(diǎn)、太陽輻射和季風(fēng)等因素的影響。戶外熱環(huán)境分析模擬示意如圖8所示。
在CFD軟件中設(shè)置外機(jī)用空調(diào)的詳細(xì)模型，添加換熱器和風(fēng)機(jī)等主要部件，并且將換熱器設(shè)置成蒸發(fā)器，通過設(shè)置冷卻劑的溫度（冷凝溫度）來具體表示換熱器的冷凝能力。
對于室外機(jī)的模擬，其關(guān)鍵在于設(shè)置換熱器冷卻劑溫度和風(fēng)扇風(fēng)量，并保證外機(jī)可以以最大負(fù)荷進(jìn)行工作，同時外機(jī)排熱量通過進(jìn)出風(fēng)溫差和流量來具體確定。圖9為室外機(jī)溫度分布模擬結(jié)果，紅色外機(jī)的進(jìn)口溫度較高，有出現(xiàn)局部熱島效應(yīng)的可能性。
3.冷卻塔的散熱分析
冷卻塔通常布置在樓頂或地面等通風(fēng)條件良好的室外，要求進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口能夠保持通暢。冷卻塔的運(yùn)行原理是用室外的空氣冷卻從空調(diào)流回的冷卻水，冷卻水與空氣進(jìn)行直接的接觸，并通過蒸發(fā)和對流的方式把冷卻水的熱量散發(fā)到大氣中去。其中，冷卻塔運(yùn)行的性能直接影響空調(diào)系統(tǒng)整體的運(yùn)行效果，冷卻塔的布局和安裝方式也會影響冷卻塔本身的性能。
冷卻塔外部的風(fēng)環(huán)境評價主要是評價實(shí)際運(yùn)行時塔外的風(fēng)場情況，需判斷是否存在局部渦流，并需了解冷卻塔進(jìn)風(fēng)口的氣流狀況，可以用返混率指標(biāo)來評價冷卻塔熱回流情況。圖10是某項(xiàng)目冷卻塔的CFD模擬結(jié)果，從圖中可以看出，底部和頂部冷卻塔間黃色部分代表的溫度較高，返混率較大。
4.水力系統(tǒng)的日常模擬
水力系統(tǒng)在日常輸配過程中，容易出現(xiàn)混水和小溫差等問題，因此會影響免費(fèi)冷卻的使用或增加水泵能耗。在日常運(yùn)維中，除了對溫度及流量進(jìn)行監(jiān)測，還要結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)對各末端和管網(wǎng)的輸配情況進(jìn)行模擬。結(jié)合各機(jī)房的IT用電量，分析管網(wǎng)是否在合理工況下運(yùn)行，并進(jìn)行優(yōu)化。
對于復(fù)雜的水力或者風(fēng)管系統(tǒng)，可以參照圖11的1D流體網(wǎng)絡(luò)繪制管路系統(tǒng)圖，然后將1D流體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)伾敵?D仿真模型?？梢詫D12的機(jī)房外部與空氣處理機(jī)組相連的管路系統(tǒng)簡化為類似圖11的1D流體網(wǎng)絡(luò)。該簡化方法不僅降低了模型的復(fù)雜程度，同時還可以得到管路系統(tǒng)的流量分配與管路壓降等多種模擬結(jié)果。
