机房热评估-cfd技术介绍

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1、机房热评估机房热评估 CFD热仿真技术热仿真技术 目录目录 机房热评估的背景机房热评估的背景 CFD基本概念基本概念 CFD机房解决方案机房解决方案 CFD软件软件6SigmaDC介绍介绍 目录目录 机房热评估的背景机房热评估的背景 CFD基本概念基本概念 CFD机房解决方案机房解决方案 CFD软件软件6SigmaDC介绍介绍 机房热评估背景机房热评估背景机房层面机房层面 机房设计、布局的机房设计、布局的 高要求高要求 时代的发展，节能时代的发展，节能 减排的要求减排的要求 数据业务发展迅猛数据业务发展迅猛 机房频繁扩容改造机房频繁扩容改造 高可靠性高可靠性数据中心数据中心 机房热评估背景机房

2、热评估背景设备层面设备层面 高热密度电子设备高热密度电子设备 高热密度设备布局的快速变化高热密度设备布局的快速变化 信息沟通的缺乏信息沟通的缺乏机房管理者机房管理者&设备供应商设备供应商 设备种类繁多，更新换代频繁，信息管理复杂设备种类繁多，更新换代频繁，信息管理复杂 机房热评估背景机房热评估背景设备层面设备层面 目录目录 机房热评估的背景机房热评估的背景 CFD基本概念基本概念 CFD机房解决方案机房解决方案 CFD软件软件6SigmaDC介绍介绍 CFDComputational Fluid Dynamics 计算流体动力学计算流体动力学 CFD概念介绍概念介绍 基本原理：基本原理： 通过

3、数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流通过数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流 场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况 CFD概念介绍概念介绍 前处理：建立几何模型，划分网格，制定边界区域等；前处理：建立几何模型，划分网格，制定边界区域等； 求解器：数值求解方案；求解器：数值求解方案； 后处理：观察分析流动计算结果；后处理：观察分析流动计算结果； 目录目录 机房热评估的背景机房热评估的背景 CFD基本概念基本概念 CFD机房解决方案机房解决方案 CFD软件软件6SigmaDC介绍介绍 CFD机房解决方案机房解决

4、方案 VF The Virtual Facilities 虚拟机房虚拟机房 建立数据中心建立数据中心3D图并进行计算图并进行计算 包括机房的整体设计方案，正在运行中的机房热环境包括机房的整体设计方案，正在运行中的机房热环境 为机房的设计和变化提供依据，预测结果为机房的设计和变化提供依据，预测结果 CFD机房解决方案机房解决方案 运用特制的预见的三维模型充分测试设备布局运用特制的预见的三维模型充分测试设备布局 * * 包括动态环境中的热分布包括动态环境中的热分布 通过科学的运算确认机房布局通过科学的运算确认机房布局 * * 包括机房大小，地面空间高度，包括机房大小，地面空间高度，具体的设备信息，

5、优化机架内设具体的设备信息，优化机架内设 备配置备配置布局，空调机组的合理位置布局，空调机组的合理位置, ,以及冷却冗余等，以及冷却冗余等， 预测角度：预测角度：在安装前模拟设备热负荷和环境的影响在安装前模拟设备热负荷和环境的影响 运作角度：确保在机房变化时布局保持正确运作角度：确保在机房变化时布局保持正确 用来设计和评估数据中心的模型用来设计和评估数据中心的模型 预测与分析气流场和温度场预测与分析气流场和温度场 通过模拟，可以优化：通过模拟，可以优化： 地板高度地板高度 空间的压力分布（包括电缆、故障物的设置）空间的压力分布（包括电缆、故障物的设置） 送风口的气流速率及位置、型号选择送风口的

6、气流速率及位置、型号选择 机房内的热负载机房内的热负载(机架机架)分布分布 ACU位置布局、故障位置布局、故障&冗余分析冗余分析 6SigmaRoom介绍介绍 设计评估设计评估优化机房布局方案，预测机房制冷效果优化机房布局方案，预测机房制冷效果 应用评估应用评估现有机房气流场、温度场分布，热点控制现有机房气流场、温度场分布，热点控制 机房再评估机房再评估 持续更新持续更新 初步设置所有设备位置初步设置所有设备位置 通过计算显示机房内温度、压力、气流分布通过计算显示机房内温度、压力、气流分布 比较机房热环境随时间的变更情况比较机房热环境随时间的变更情况 预览可能的设备配置并进行优化预览可能的设备

7、配置并进行优化 地板空间高度、机架规划地板空间高度、机架规划 空调机组位置、冷量冗余等空调机组位置、冷量冗余等 CFD机房解决方案机房解决方案 在设计评估和应用评估基础上更新在设计评估和应用评估基础上更新 机房配置发生变化时提前进行校核验证机房配置发生变化时提前进行校核验证 6SigmaRoom设计评估设计评估 机房面积：机房面积：180 m180 m2 2 热负荷： 热负荷：300kW300kW 4 4台台FH529FH529空调空调 总冷量：总冷量：296.4kW296.4kW 2 2台台FH529FH529空调，空调，1 1套套XDXD系统系统 总冷量：总冷量：274kW274kW 无无

8、XD系统机房：系统机房： 6SigmaRoom设计评估设计评估 6SigmaRoom设计评估设计评估 带带XD系统机房：系统机房： 6SigmaRoom设计评估设计评估 集装箱项目集装箱项目 方案方案1： 机房：机房：25.65m2 空调冷量：空调冷量：90kW 热负荷：热负荷：8kW10+9kW89kW 6SigmaRoom设计评估设计评估 集装箱项目集装箱项目 方案方案2： 机房：机房：30m2 热负荷：热负荷：8.8kW10=88kW 空调冷量：空调冷量：90kW 6SigmaRoom应用评估应用评估 机房面积：102m2 总热负荷：76 kW 设备提供冷量：158.22 kW 机架量：

9、37 过热设备量：7 6SigmaRoom应用评估应用评估 机房设备位置布局：同一朝向同一朝向 机组回风图 6SigmaRoom应用评估应用评估 机房设备气流路径机房设备气流路径 此排设备离墙距离很近，部分设备出口气流被此排设备离墙距离很近，部分设备出口气流被 墙挡回形成短路循环；且该处没有回风装置墙挡回形成短路循环；且该处没有回风装置 6SigmaRoom应用评估应用评估 评估建议：评估建议： A、冷热通道配置；、冷热通道配置；B、机架位置布置；、机架位置布置； C、静压箱管道调整；、静压箱管道调整；D、电缆及管道穿孔开度；、电缆及管道穿孔开度； E、机房气密性；、机房气密性；F、送回风口位

10、置调整；、送回风口位置调整； G、空调机组位置调整；、空调机组位置调整； 6SigmaRoom应用评估应用评估 推荐方案推荐方案： 改变机架朝向（冷热通道配置）；改变机架朝向（冷热通道配置）； 新增一台新增一台70kW上送风空调机组；上送风空调机组； 原上送风设备增加经济控制器；原上送风设备增加经济控制器； 机架空余空间增加隔板；机架空余空间增加隔板； 重新布置送风口位置；重新布置送风口位置； 6SigmaRoom应用评估应用评估 未增加隔板未增加隔板 推荐方案：推荐方案： 在不改变机架布局在不改变机架布局 的情况下增加机架的情况下增加机架 空余空间隔板与不空余空间隔板与不 增加隔板的区别增加

11、隔板的区别 原机房图原机房图 增加隔板增加隔板 6SigmaRoom应用评估应用评估 推荐方案：推荐方案： 改变机架布局情改变机架布局情 况下增加机架空况下增加机架空 余空间隔板与不余空间隔板与不 增加隔板的区别增加隔板的区别 原机房图原机房图 未增加隔板未增加隔板 增加隔板增加隔板 6SigmaRoom应用评估应用评估 重新布置送风口的计算结果重新布置送风口的计算结果 6SigmaRoom应用评估应用评估 推荐方案推荐方案： 改变机架朝向（冷热通道配置）；改变机架朝向（冷热通道配置）； 新增两台新增两台70kW上送风空调机组；上送风空调机组； 机架空余空间增加隔板；机架空余空间增加隔板； 重

12、新布置送风口位置；重新布置送风口位置； 原空调机组作为备份；原空调机组作为备份； 6SigmaRoom应用评估应用评估 扩容效果图扩容效果图 推荐的两种方案都只能在此基础上增加推荐的两种方案都只能在此基础上增加25%的热负荷的热负荷 推荐方案推荐方案： 推荐方案推荐方案： 6SigmaRoom应用评估应用评估 物理空间扩容效果：物理空间扩容效果： 阶段阶段阶段阶段 阶段阶段 6SigmaRoom应用评估应用评估 物理空间扩容效果：物理空间扩容效果： 6SigmaRoom应用评估应用评估 机房面积：365m2 设备负荷：109kW 设备提供冷量：160 kW 机架量：61 机房冬季运行良好、夏季

13、部分设备存在过热现象 冬季设备运行温度分布图冬季设备运行温度分布图 夏季运行夏季运行 冷冷/热通道布局热通道布局 6SigmaRoom应用评估应用评估 机架空白区域未机架空白区域未 设置挡板，热通设置挡板，热通 道气流直接到达道气流直接到达 设备进风口导致设备进风口导致 设备过温设备过温 空调出风部分被空调出风部分被 前端设备挡回，前端设备挡回， 部分受到受上端部分受到受上端 走线架的影响气走线架的影响气 流方向改变，导流方向改变，导 致远端设备气流致远端设备气流 不足而过热不足而过热 6SigmaRoom应用评估应用评估 空调故障分析空调故障分析 6SigmaRoom应用评估应用评估 改进方

14、案：优化空调位置，在此 基础上扩容服务器 冷/热通道分明 考虑空 调故障 备份 扩容方案：增加空调及机架设备 移动现有空调位置并调节风帽尺寸、角度 6SigmaRoom故障分析故障分析 案例：大楼冷冻水停止供水案例：大楼冷冻水停止供水180秒，在秒，在5分钟内机房变化分钟内机房变化 在前在前120秒内机房温度变化不大，秒内机房温度变化不大， 地板送出气流温度变化不明显，地板送出气流温度变化不明显， 但恢复供水之后需要一段时间才但恢复供水之后需要一段时间才 能回复到正常状态能回复到正常状态 6SigmaRoom故障分析故障分析 故障期间机架及空调的气流随时间的变化：故障期间机架及空调的气流随时间

15、的变化： 3D Walk View 视图：视图： 6SigmaRoom动画动画 6SigmaRoom温度分布温度分布 设备温度场分布：设备温度场分布： 机柜底部机柜底部 机柜中部机柜中部 机柜顶部机柜顶部 目录目录 机房热评估的背景机房热评估的背景 CFD基本概念基本概念 CFD机房解决方案机房解决方案 CFD软件软件6SigmaDC介绍介绍 优化机柜内部配置优化机柜内部配置 6SigmaRack介绍介绍 改变机房的管理模式改变机房的管理模式 地板空间故障物地板空间故障物 电缆孔洞电缆孔洞 地板隔栅地板隔栅 在机房扩容、设备更新过程中对机房进行管理在机房扩容、设备更新过程中对机房进行管理 模拟

16、并记录机房内变化对机房整体热环境的影响模拟并记录机房内变化对机房整体热环境的影响 比较机房在不同阶段的变化比较机房在不同阶段的变化 6SigmaManager介绍介绍 根据机房现场数据建立根据机房现场数据建立VF模型，通过模拟预测来模型，通过模拟预测来 达到优化现场的目的达到优化现场的目的 根据当前根据当前VF模拟的现场状态，通过与模拟的现场状态，通过与6SigmaManager 结合来有效管理机房结合来有效管理机房 6SigmaManager介绍介绍 CFD机房解决方案总结机房解决方案总结 方案预测方案预测 机房评估机房评估 故障模拟分析故障模拟分析 功率分布功率分布 优化机架配置优化机架配置 机房管理机房管理 提供科学