Как рассчитать холодопроизводительность системы кондиционирования воздуха в дата-центре. Раскрываем секреты!
2024-03-08
При проектировании и эксплуатации систем кондиционирования воздуха в центрах обработки данных точный расчет холодопроизводительности является ключевым фактором обеспечения эффективной и стабильной работы. В этой статье рассматриваются методы расчета холодопроизводительности и ее применение в различных типахцентров обработки данных.
1. Методы расчета холодопроизводительности.
Расчет холодопроизводительности является основой для оценки потребностей центра обработки данных в кондиционировании воздуха. К основным методам относятся энергетический и площадной методы, учитывающие тепло, выделяемое оборудованием, и тепловую нагрузку окружающей среды.
Формула: Общая холодопроизводительность (Qt) = нагрузка внутреннего оборудования (Q1) + тепловая нагрузка окружающей среды (Q2)
Q1 = мощность оборудования × 1,0
Q2 = 0,12–0,18 кВт/м² × площадь центра обработки данных
2. Прецизионное кондиционирование воздуха и оценка холодной нагрузки
Для помещений с прецизионным кондиционированием воздуха, таких как центры обработки данных, при оценке холодовой нагрузки необходимо учитывать такие факторы, как тепловая нагрузка оборудования, тепловая нагрузка окружающей среды, освещение и рассеивание тепла персоналом.
Пример расчета: Например, в помещении площадью 100 квадратных метров при общей мощности оборудования 20 кВт, проводимость стен и потолка составляет 5 кВт, а излучение окон — 2 кВт, общая холодовая нагрузка составляет примерно 27 кВт. Если в помещении обычно работают пять человек, теплоотдача персонала составит около 500 Вт.
Чтобы проиллюстрировать, как проводимость строительных конструкций влияет на холодовую нагрузку центра обработки данных, рассмотрим следующий пример:
Пример оценки: Предположим, центр обработки данных имеет следующие характеристики:
Стены: двухслойные кирпичные стены общей толщиной 30 см.
Пол: Бетон толщиной 10см.
Потолок: Гипсокартон толщиной 5см.
Площадь дата-центра: 100 квадратных метров, высота 3 метра.
Коэффициенты теплопроводности (λ) для каждого материала обычно можно получить из справочников по строительным материалам. Например, если предположить, что коэффициент теплопроводности кирпичных стен составляет 0,6 Вт/м·К, бетона – 1,4 Вт/м·К, а гипсокартона – 0,25 Вт/м·К.
Далее мы используем формулу проводимости Q = U * A * ΔT для расчета проводимости для каждой секции, где:
Q — проводимость (Вт),
U — коэффициент теплопередачи материала (Вт/м²·К),
A — площадь поверхности (м²),
ΔT — разница температур внутри и снаружи помещения (K).
Формула расчета U: U = 1/(d/λ), где d — толщина материала (м), а λ — теплопроводность.
Рассчитав проводимость для каждой секции и суммировав их, мы можем определить общую проводимость для всего дата-центра, тем самым оценив необходимую холодную нагрузку. Этот метод обеспечивает более точный способ оценки потребностей центра обработки данных в охлаждении».
3. Расчет вариантов кондиционирования воздуха в помещении ИБП
Для помещений с ИБП выбор системы кондиционирования воздуха включает расчеты на основе конкретных условий тепловой нагрузки, включая потребляемую мощность оборудования, площадь помещения и плотность тепловой нагрузки.
Пример оценки:
Предположим, что общая потребляемая мощность оборудования для помещения ИБП составляет 50 кВт, а площадь помещения — 100 квадратных метров. Учитывая плотность тепловой нагрузки 20 Вт/кв.м, предположим, что тепловая нагрузка на площадь равна 100 кв.м * 20 Вт/кв.м = 2000 Вт или 2 кВт.
С учетом мощности оборудования и тепловой нагрузки, создаваемой площадью, общая тепловая нагрузка составит 50 кВт + 2 кВт = 52 кВт. Поэтому необходимо выбрать систему кондиционирования воздуха, которая может обеспечить холодопроизводительность не менее 52 кВт. Для обеспечения резервирования и надежности можно рассмотреть возможность использования дополнительной охлаждающей способности или системы кондиционирования воздуха с конфигурацией N+1.
4. Расчет вариантов кондиционирования воздуха в помещении IDC
Расчет выбора кондиционера в помещениях IDC (Интернет-центр обработки данных) более сложен и включает в себя количество серверных шкафов, занимаемую площадь каждого устройства и коэффициент тепловой нагрузки на окружающую среду.
Вопрос: Как сбалансировать резервирование и эффективность системы кондиционирования воздуха в помещении IDC? О: Можно использовать конфигурации резервирования N+1 или выше, при этом также учитывая коэффициент энергоэффективности (EER) или сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER) системы кондиционирования воздуха.
Пример оценки:
предположим, что для помещения IDC требуется общая холодопроизводительность 100 кВт. Для обеспечения резервирования можно принять конфигурацию N+1, что означает установку кондиционеров общей мощностью, превышающей требуемую холодопроизводительность. Например, установка трех агрегатов, каждый с холодопроизводительностью 40 кВт, дает общую холодопроизводительность 120 кВт с резервированием 20 кВт.
В то же время, из соображений эффективности, следует выбирать системы кондиционирования воздуха с высокими коэффициентами энергоэффективности (EER) или сезонными коэффициентами энергоэффективности (SEER). Если EER каждого кондиционера равен 3,0, он будет потреблять меньше энергии по сравнению с системой с EER 2,5 при той же холодопроизводительности. Это обеспечивает как надежность системы (за счет резервирования), так и повышает эффективность (за счет выбора кондиционеров с высоким EER).
Такой подход гарантирует, что система кондиционирования воздуха в помещении IDC сможет поддерживать нормальную работу даже в случае выхода из строя одного блока, а также оптимизирует энергоэффективность в нормальных условиях эксплуатации.
5. Расчет нагрузки на систему кондиционирования воздуха в чистых помещениях производственного цеха.
При расчете нагрузки на кондиционирование производственного цеха необходимо учитывать различные факторы, в том числе тепло, выделяемое оборудованием, тепло от персонала, освещение, тепловую нагрузку внешней среды и требуемую чистоту воздуха в цехе. Вот конкретный пример расчета:
Пример оценки:
Предположим, производственный цех имеет площадь 200 квадратных метров и высоту 3 метра. В цехе имеется теплогенерирующее оборудование общей мощностью 30 кВт. В среднем в цехе работают 10 рабочих, каждый из которых производит примерно 100 Вт тепла. Общая мощность осветительного оборудования цеха – 5 кВт. Принимая внешнюю тепловую нагрузку окружающей среды в 10 кВт и дополнительную нагрузку 5 кВт для поддержания чистоты воздуха, общая тепловая нагрузка рассчитывается следующим образом:
Поэтому в производственном цехе необходима система кондиционирования воздуха с минимальная холодопроизводительность 51 кВт. В зависимости от фактических потребностей может потребоваться рассмотреть возможность некоторого резервирования, чтобы обеспечить подходящую рабочую среду в периоды высокой нагрузки или сбоев оборудования.
Группа H.Stars с более чем 30-летним опытом может помочь вам с нашим передовым оборудованием HVAC . Если вы хотите узнать больше о промышленном холодильном оборудовании, оставьте свой запрос на нашем веб-сайте, и наш отдел продаж свяжется с вами как можно скорее.
