4kw機櫃無通道封閉CFD模擬分析及優化(下篇)

本文繼續接上篇文章，【技術分析】4kw機櫃無通道封閉CFD模擬分析及優化(上篇) 進行解析。

二、方案2(單側送風)CFD模型分析

1)、方案2(單側送風)模型基本參數

方案2(單側送風)：

◾數據機房總面積：600m2, 其中精密空調間面積：160m2。

◾IT 機櫃數量160臺，單臺功率4kw，IT總功率640KW。

◾電氣列頭櫃PDR：0.5KW/臺*20臺,總功率10kw。

◾精密空調一側6臺100%運行，另外一側6臺關閉。

◾精密空調出風溫度設定爲22℃。

2)、方案2(單側送風)IT設備參數

圖12 機房設備參數佈置圖

3)、機房方案2 (單側送風)模型

圖13 機房模型圖

4)、機房方案2 (單側送風)氣流分佈狀況

圖14 機房氣流分佈圖

5)、機房方案2(單側送風)機櫃平均進出風溫度分佈

圖15 機房機櫃平均進風溫度分佈圖

（平均進風最高溫度25度/平均進風最低溫度22.6度）

平均最高與最低進風溫度差爲：25-22.6=2.4度

圖16 機房機櫃平均出風溫度分佈圖

（平均出風最高溫度39.8度/平均出風最低溫度37.3度）

平均最高與最低出風溫度差爲：39.8-37.3=2.3度

機櫃進出風溫差：39.8-25=14.8度；37.3-22.6=14.7度

6)、機房方案2(單側送風)中Y平面溫度分佈

圖17 機房Y=機櫃底部溫度分佈圖

圖18 機房Y=機櫃中部溫度分佈圖

圖19 機房Y=機櫃頂部溫度分佈圖

7)、機房方案2(單側送風)精密空調的送回風溫度佈置圖

圖20 機房精密空調的送風溫度佈置圖

（送風溫度設定22度）

圖21 機房精密空調的迴風溫度佈置圖

（迴風最高溫度32.7度/迴風最低溫度30.5度）

8)、機房模型(單側送風)精密空調實際負荷率佈置圖

圖22 機房精密空調的運行負荷率佈置圖

9)、機房方案2(單側送風)模型分析結論

◾此模型大部分IT機櫃的平均進風溫度都在23℃，機櫃的平均進風溫度到達25℃。機櫃的平均排風溫度在37.3到39.8℃之間。

◾IT機櫃出風溫度偏高的部分廣泛分佈在每列機櫃的端頭。

◾精密空調平均出風溫度22℃，最高進風溫度32.7℃，最低進風溫度30.5℃，平均進風溫度31.6℃。平均進出風溫差9.6℃。

◾因爲冷熱通道未封閉，在精密空調平均進出風溫差爲8.7℃的狀況下，IT機櫃的平均進出風溫差達到了14.8℃左右。也就說，有很大部分精密空調送出的冷風直接與機櫃熱出風混合後回到了精密空調，並未有效送入IT機櫃內。混風度爲：（14.8-9.6）/9.6=54%。

◾機櫃平均最高與最低進風溫度差爲：25-22.6=2.4度，機櫃進風不均勻度爲：2.4/22.6=10.6%。IT機房冷通道送風溫度與精密空調出風溫度誤差爲：25-22=3度，22.6-22=0.6度。

◾精密空調最高與最低迴風溫度差：32.7-30.5=2.2度。精密空調回風不均勻度爲：2.2/30.5=7.2%。

◾機櫃平均最高與最低出風溫度差爲：39.8-37.3=2.5度，機櫃出風不均勻度爲：2.5/37.3=6.7%。

◾IT機房熱通道迴風溫度與設計值誤差爲：39.8-35=4.8度，37.3-35=2.3度。最大偏率爲：4.8/35=13.7%，最小誤差率爲：2.3/35=6.6%。

◾精密空調運行有負載率不均現象。

◾以上參數，均已經是調整過通風地板開度後的最佳數值，調整部分不利點開孔地板的閥門開度。在方案1調整部分不利點開孔地板的閥門開度的基礎上，全部機櫃的溫度也均在安全範圍內運行，可是有局部機櫃的迴風達到39.8℃，接近了40℃，接近了高溫報警的警惕線。

10)、單側送風與雙側全開對比

◾機櫃平均進出風溫差均爲14.8℃，單側送風與雙側全開時溫差一致，說明末端IT機櫃自身風扇的風量基本保持恆定，不受精密空調單側或雙側全開狀況影響。

◾IT機櫃出風溫度偏高的部分廣泛分佈在每列機櫃的端頭。

◾精密空調的進風溫度，最高及最低溫度單側比雙側均高出1度左右，平均進出風溫差單側比雙側也高出1度左右。

◾IT機房氣流組織混風度，雙側全開反而比單側送風的混風度更高，雙側全開帶來了更多的送風量，而IT機櫃的通風量保持恆定，多餘的送風量就與迴風混合後回到了精密空調。

◾IT機櫃的最低進風溫度，雙側全開與單側送風基本一致，而IT機櫃最高進風溫度，單側送風比雙側全開高了1.1℃，遠離精密空調的IT機櫃進風溫度明顯升高，與精密空調出風溫度的溫差達到了3℃，冷通道長距離送風的溫升不可忽視。

◾精密空調進風不均勻度，雙側全開與單側送風基本一致，不均勻度差異不大。

◾機櫃出風不均勻度，單側送風比雙側全開要差一些，同時，單側送風的機櫃迴風最高溫度比雙側全開的總體高了1.1℃。

三、方案的改進

鑑於兩種方案都有IT機房內機櫃出風溫度偏高的現象，且這種現象廣泛分佈在每列機櫃的端頭，須要針對這種進行特定的調整，好比考慮送風地板的區域佈置優化，增長櫃列端頭的送風地板數量等，通過對送風地板區域佈置多輪調整，以及微調送風地板開度，IT機櫃出風溫度模擬結果分佈圖以下：

圖23 方案1（雙側全開）增長開孔地板後機房機櫃平均出風溫度分佈圖

（平均出風最高溫度38.0度/平均出風最低溫度35.4度）

圖24 方案（單側送風）2增長開孔地板後機房機櫃平均出風溫度分佈圖

（平均出風最高溫度38.5度/平均出風最低溫度35.7度）

通過屢次模擬及調整，以及考慮到柱子的影響，由上面模擬結果可知，雙側全開和單側送風的機櫃出風溫度均處於良好狀態，最終實現了端頭IT機櫃出風溫度偏高現象的解決，使得全部IT機櫃的出風溫度保持了相對均勻。

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結論

經過氣流組織模擬分析，無通道封閉的IT機櫃設置，採用與冷熱通道封閉同樣的送風地板佈置方式，雙側全開與單側送風均會出現IT機櫃出風溫度不均的現場，單側送風方式不均現象更甚。而經過優化送風地板的佈置，能夠較好的解決這個問題。可是，在通常的狀況下，要想很好的解決模擬中出現的全部問題，好比混風、機櫃進風不均、機櫃進出風溫差過大等問題，建議儘可能能採用冷熱通道封閉的方案。