| 摘要：在確定IT系統(tǒng)的冷卻需求時(shí)，一般情況下，計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的額定功率必須是預(yù)期的IT額定負(fù)載及冗余負(fù)載之和的1.3倍。對(duì)于面積在400平方米以下的小型網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，這一方法都是適用的。對(duì)于規(guī)模更大的數(shù)據(jù)中心，在選擇空調(diào)系統(tǒng)時(shí)通常還要考慮冷卻需求之外的其他因素。一般而言，墻和屋頂之類的其他熱源和空氣回流等造成的影響不容忽視。 |
所有電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生熱量，為了避免設(shè)備溫度升高至無(wú)法接受的程度，必須使這些熱量擴(kuò)散掉。數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房?jī)?nèi)的大多數(shù)IT設(shè)備和其他設(shè)備都是通過(guò)空氣冷卻的。為了確定制冷系統(tǒng)的容量，必須了解封閉空間內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱量以及其他常見熱源所產(chǎn)生的熱量。
計(jì)算設(shè)備或其他IT設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)哪芰靠梢院雎圆挥?jì)。因此，交流電源干線所消耗的能量基本上都會(huì)轉(zhuǎn)換為熱量。這樣一來(lái)，IT設(shè)備的發(fā)熱量就可以簡(jiǎn)單地等同于該設(shè)備的電力消耗量（均以瓦特為單位）。
確定整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)熱量
一個(gè)系統(tǒng)的總發(fā)熱量等于它所有組件的發(fā)熱量之和。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)包括IT設(shè)備及其他項(xiàng)，例如UPS、配電系統(tǒng)、精密空調(diào)、照明設(shè)施和人員等。不過(guò)，可以根據(jù)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則確定各項(xiàng)的發(fā)熱量。
UPS和配電系統(tǒng)的發(fā)熱量由兩部分組成：一部分是固定的損耗值，另一部分與負(fù)載功率成正比。對(duì)于不同品牌和型號(hào)的設(shè)備，可以認(rèn)為它們的這兩部分熱量損耗是一致的，因此可以比較準(zhǔn)確地估計(jì)它們的發(fā)熱量。照明設(shè)施和人員所產(chǎn)生的熱量也可以使用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行估算。要確定整個(gè)系統(tǒng)的熱負(fù)荷，只需要一些很容易獲取的數(shù)值信息，例如地板面積（平方英尺）和電力系統(tǒng)的額定功率等。
空調(diào)裝置的風(fēng)扇和壓縮機(jī)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的熱量。不過(guò)這些熱量大部分會(huì)釋放到房間外部，不會(huì)給數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶來(lái)熱量負(fù)荷。但是它會(huì)降低空調(diào)系統(tǒng)的效率，因而在確定空調(diào)系統(tǒng)的功率時(shí)通常需要加以考慮。
可以使用數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項(xiàng)的發(fā)熱量進(jìn)行詳細(xì)的熱量分析，不過(guò)有一種更快的方法，即利用簡(jiǎn)單規(guī)則進(jìn)行估算，這樣所得的結(jié)果與復(fù)雜分析的結(jié)果相差不大。這種快速估算法的優(yōu)勢(shì)還在于不具備任何專業(yè)知識(shí)或未經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的任何人都可勝任這一工作。
表1為快速計(jì)算熱量負(fù)荷數(shù)據(jù)表。使用該數(shù)據(jù)表，可以迅速可靠地確定數(shù)據(jù)中心的總的熱負(fù)荷。該數(shù)據(jù)表的使用方法見表1后的計(jì)算步驟。
表1―數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房散熱量計(jì)算數(shù)據(jù)表
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項(xiàng)目
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所需數(shù)據(jù)
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散熱量計(jì)算
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散熱量分類匯總
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IT 設(shè)備
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IT 設(shè)備總負(fù)載功率(W)
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等于 IT 設(shè)備總負(fù)載功率（W）
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_____________ W
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帶電池的 UPS
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電源系統(tǒng)額定功率 (W)
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（0.04 × 電源系統(tǒng)額定值）+（0.06 × IT 設(shè)備總負(fù)載功率）
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_____________ W
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配電系統(tǒng)
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電源系統(tǒng)額定功率 (W)
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（0.02 × 電源系統(tǒng)額定值）+（0.02 × IT 設(shè)備總負(fù)載功率）
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_____________ W
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照明設(shè)施
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地板面積（平方英尺
或平方米）
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2.0 × 地板面積（平方英尺）， 或 21.53 × 地板面積（平方米）
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_____________ W
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人員
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數(shù)據(jù)中心最大人員數(shù)
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100 × 最大人員數(shù)
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_____________ W
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合計(jì)
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上述各項(xiàng)合計(jì)
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各項(xiàng)發(fā)熱量合計(jì)
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_____________ W
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計(jì)算步驟
首先收集“所需數(shù)據(jù)”列表中要求的信息。然后根據(jù)下面的數(shù)據(jù)定義進(jìn)行發(fā)熱量計(jì)算，并將結(jié)果填寫到“發(fā)熱量分類匯總”列表中。將各分類匯總項(xiàng)相加，得到總發(fā)熱量。
數(shù)據(jù)定義
IT設(shè)備總負(fù)載功率(W)—所有IT設(shè)備電源輸入功率之和。
電源系統(tǒng)額定功率—UPS系統(tǒng)的額定功率。如果使用了冗余系統(tǒng)，請(qǐng)勿包括冗余UPS的功率。
數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房散熱量計(jì)算案例
某數(shù)據(jù)中心個(gè)面積為465平方米，額定功率為250kW，內(nèi)有150個(gè)機(jī)架，最多有20位人員。在本例中，按照慣例假設(shè)該數(shù)據(jù)中心的功率負(fù)載為額定功率的30%，即75kW。在上述條件下，數(shù)據(jù)中心的總發(fā)熱量為108kW，約為IT設(shè)備負(fù)載的1.5倍。
在本例中，總散熱量中數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項(xiàng)所占的百分比如圖1所示。
圖1
請(qǐng)注意，由于該系統(tǒng)功率僅為額定功率的30%，所以對(duì)UPS和配電系統(tǒng)在總發(fā)熱量中所占比例的估計(jì)要高于其實(shí)際值。如果系統(tǒng)以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電源系統(tǒng)的效率將提高，它在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)熱量中所占的比例將降低。如果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)度規(guī)劃，那么將付出效率大幅降低的高昂代價(jià)。
對(duì)其他熱源的計(jì)算
上述分析并沒(méi)有考慮周圍環(huán)境中的熱源，例如透過(guò)窗口照射進(jìn)來(lái)的陽(yáng)光和從墻外傳導(dǎo)進(jìn)來(lái)的熱量。許多小型數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房沒(méi)有暴露在室外的墻或窗戶，這時(shí)則不需要考慮上述熱源。但是，對(duì)于墻或屋頂暴露在室外的大型數(shù)據(jù)中心而言，額外的熱量會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心，在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)制冷量時(shí)必須考慮這些熱量。建筑圍護(hù)的透熱量請(qǐng)參考連續(xù)橙色預(yù)警小心數(shù)據(jù)中心高溫并發(fā)癥一文。
加濕給空調(diào)系統(tǒng)帶來(lái)額外熱負(fù)荷
數(shù)據(jù)中心空調(diào)除了熱交換外，還應(yīng)能控制房間相對(duì)濕度。在理想情況下，達(dá)到所需相對(duì)濕度時(shí)，系統(tǒng)將在水分含量穩(wěn)定的空氣中工作，這時(shí)不需要持續(xù)進(jìn)行加濕。但不幸的是，在大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)中，其空氣制冷功能會(huì)造成水蒸氣大量凝結(jié)，從而使空氣相對(duì)濕度不夠。因此，需要進(jìn)行補(bǔ)償性的加濕以維持所需的濕度。
補(bǔ)償性加濕會(huì)給空調(diào)系統(tǒng)帶來(lái)額外的熱量負(fù)荷，實(shí)際上降低了空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量，在設(shè)計(jì)容量時(shí)需要考慮到這一點(diǎn)。
對(duì)于小型數(shù)據(jù)機(jī)房或較大的配線柜而言，空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)管道隔離了送風(fēng)與回風(fēng)，不會(huì)造成冷凝，因此不需要持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)償性加濕。這樣空調(diào)的制冷能力可以得到充分利用，從而使制冷效率達(dá)到最高。
對(duì)于氣流大量混合的大型數(shù)據(jù)中心而言，空調(diào)系統(tǒng)必須提供溫度較低的空氣，以抵消設(shè)備釋放的熱空氣回流所造成的影響。這將導(dǎo)致空氣相對(duì)濕度顯著降低，因而需要進(jìn)行補(bǔ)償性加濕。這使空調(diào)系統(tǒng)的性能和制冷能力受到較大影響。因此，在確定空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量時(shí)，必須加大30%。
總之，在估計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量時(shí)，需酌情增加：如果是通過(guò)管道隔離回風(fēng)的小型系統(tǒng)，則無(wú)需增加；如果是室內(nèi)空氣混合程度很高的系統(tǒng)，則需增加30%。
確定空調(diào)系統(tǒng)制冷容量
在明確冷卻需求之后，就可以確定空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量了。綜上所述，在明確了冷卻需求之后，確定空調(diào)系統(tǒng)的制冷容量時(shí)，需考慮下列因素：
設(shè)備（包括電源設(shè)備）的熱負(fù)荷
建筑物的傳導(dǎo)熱負(fù)荷
考慮加濕所需的額外熱負(fù)荷
支持冗余所需的額外熱負(fù)荷
未來(lái)所需的額外熱負(fù)荷
所有這些因素的熱負(fù)荷之和(W)即為總的熱量負(fù)荷。
結(jié)論
在確定服務(wù)器等IT系統(tǒng)的冷卻需求時(shí)，一般情況下，計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的額定功率必須是預(yù)期的IT額定負(fù)載及冗余負(fù)載之和的1.3倍。對(duì)于面積在400平方米以下的小型網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，這一方法都是適用的。
對(duì)于規(guī)模更大的數(shù)據(jù)中心，在選擇空調(diào)系統(tǒng)時(shí)通常還要考慮冷卻需求之外的其他因素。一般而言，墻和屋頂之類的其他熱源和空氣回流等造成的影響不容忽視，必須針對(duì)具體情況加以考慮。
