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华南地区办公建筑IDC机房空调系统优化设计与节能改造方法研究

钱存存  
【摘要】:数据中心机房(IDC)作为集中式的存储、处理及传输数据的基地,运行着大量的通讯设备、数据存储设备、服务器等电子设备。近年来随着计算机科学技术的飞速发展,电子设备体积小型化,单位面积散热量不断增加,对运行环境的要求也在相应改变。机房空调系统作为维持数据中心机房室内工作环境的辅助系统,每年消耗大量电能,其在机房总能耗占比高达40%。因此,对数据中心机房空调系统进行优化设计及节能改造,是值得关注的一个问题?。本文主要以深圳市某办公建筑的数据中心机房作为华南地区数据中心机房典型实例,研究华南地区公共建筑IDC机房空调系统优化设计及节能改造方法。首先,进行历年各版机房空调设计规范、市场主流的典型IT设备参数的对比分析,发现目前最新的市场主流机房IT设备产品的工作环境温度范围要求为5℃~40℃,其温度上限值比GB/50174-2008《电子计算机机房设计规范》的上限值高12℃,下限值低13℃,比GB/T2887-2011《计算机场地通用规范》的上限值高10℃,温度下限值比规范的下限值低10℃。最新IT设备产品的温度环境要求远宽于最新设计规范的机房开机环境要求。其次,搜集相关国内外文献及华南地区四个典型城市的气象参数,对国内外机房空调系统的有效节能技术方法进行归纳总结。同时,结合华南地区的气候特点,提出在冬季和过渡季节利用室外冷源在华南地区具有较大的节能潜力。最后,以该机房空调系统作为研究对象,采用现场调研、实际测试、能耗监测及CFD数值模拟的方法,对机房能耗构成、室内温度场与流场分布、室外机散热环境进行研究分析,发现该机房空调系统能耗较高,除机房空调设备的种类选择与空调设备选型不当外,还存在机房内部冷热不均的问题,且送、回风短路,存在多处局部热点及无组织新风洞口,室外机散热环境较差。通过对上述问题进行分析研究,提出相应节能改造方案,同时增设新风冷却系统代替进行精密空调。并于竣工后,采用实际测试、能耗监测及CFD数值模拟的方法对各节能方案进行后评估,发现机房室内温度分布均匀、局部热点消失、室外机进风温度降低2.6℃以上,新风冷却系统使机房在2015年1月节电2292.2k Wh,投资回收期为4.3年,有效验证各方案对于机房室内环境及室外机散热环境的改善效果及室外冷源的利用在华南地区的良好推广价值,为今后华南地区IDC机房优化设计及节能改造提供依据。


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