数据中心机房空调节能方法研究

东北石油大学

Tianjin University of Technology and Education

毕业设计

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班级学号: #####

学生姓名：########

指导老师：#########

二○一四年六月

东北石油大学本科生毕业设计

数据中心机房空调节能方法研究Research on energy saving of air conditioning based

data center

专业班级：#####

学生姓名：###

指导老师：#######教授

学院：

2014 年6月

摘要

针对数据中心空调系统能耗比例过高问题开展了一系列调研,指出了目前国内数据中心空调系统使用中存在的问题,针对这些问题从空调设备节能、气流组织优化和自然冷源合理利用三方面分析了相关的节能方法与手段,为数据中心空调系统的节能设计与改造提供参考和依据。

本课题是利用其Fluent软件对数据中心空调系统的节能优化操作，该操作主要是对空调进行温度、湿度的参数调节，实现其数据中心机房的主控对空调的节能的具体的参数调节。

关键词：数据中心；空调系统；节能；Fluent软件；

ABSTRACT

For data center air-conditioning system energy consumption high proportion problem has carried out a series of research, points out the problems existing in the use of domestic data center air conditioning system, to solve these problems from the air conditioning energy conservation, air distribution optimization and rational utilization of natural cold source three aspects analyzes the related energy saving methods and means, for the data center of energy-saving design and renovation of air conditioning system to provide the reference and basis.

This topic is using the Fluent software for data center air conditioning system energy saving optimization operation, the operation is mainly to adjust the parameters of the temperature, humidity and air conditioning implement its master data center room of air conditioning energy saving the specific parameter adjustment.

Key Words:The data center;Air conditioning system;Energy saving;Fluent software;

目录

1 引言 (3)

1.1课题研究的背景 (3)

1.2数据中心机房空调节能的现状与发展趋势 (3)

1.3 课题的主要研究内容 (4)

2 系统总体设计与实现 (5)

2.1 机房空调系统解决方案 (5)

2.2机房空调系统分析比较 (6)

3 数据中心机房空调节能研究 (8)

3.1数据中心概况 (8)

3.2空调系统设计 (8)

3.2.1数据中心房间设计温湿度 (8)

3.2.2冷负荷和风量的计算 (8)

3.2.3系统方案的确定 (8)

3.3 设备选型 (11)

3.4数据中心的能耗分析 (11)

3.5节能系统运行费用和投资回收期 (11)

3.5.1采用冰蓄冷系统的节能分析 (11)

3.5.2采用过渡季节新风供冷系统的节能分析 (12)

3.6 系统的安全可靠性和多样化 (12)

3.6.1设备的备用和多样化 (12)

3.6.2系统的备用和多样化 (13)

3.6.3系统的应急性统 (13)

3.7数据中心机房空调节能方法研究总结 (13)

4 软件部分的设计 (14)

4.1 系统总体设计目的与思想 (14)

4.2 系统总体的设计思路 (14)

4.3软件的使用与介绍 (14)

4.3.1 fluent软件的组成 (15)

4.3.2专用的CFD前置处理器——Gambit (16)

4.3.3 Fluent使用实例 (17)

结论 (20)

参考文献 (22)

致谢 (24)

1 引言

1.1课题研究的背景

我随着经济的发展，大量的企业飞速发展，对于数据处理业务的需求也快速提升，相继建设了很多的数据中心。数据中心从10多年前100-200w⋅m-2到如今发展到1000w⋅m-2甚至更高，机房密度的提高使得数据中心的耗能成为一个越来越重要的课题，自从GREENGRID组织提出用PUE来衡量数据中心节能要求，越来越多的国内建设方在设计数据中心时对于PUE值有了要求,PUE是PowerUsageEffectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比，PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，PUE是一个比率，越接近1表明能效水平越好,本文将从几个方面介绍提高空调能效，降低数据中心空调耗能的方法用以获得较低PUE值可以采取的一些措施.

1.2数据中心机房空调节能的现状与发展趋势

近年来，通过对数据中心机房的运营状况及发展趋势的调研和分析显示：从2006年到2010年全球数字信息的处理量可能会增长6倍左右。面对数据中心如此快速增长的业务需求量和广大用户对数据处理量和信息交换量的巨大期望值，电信、金融、政府、石化、电力能源、教育等各行各业的企业主管或CIO只能通过不断地增加其数据中心机房中的TT设备(服务器、存储器和网络设备等)的数量和提高其性能，来满足用户对其信息网络系统在技术性能、数据处理能力、存储容量以及其"可利用率"等诸多方面提出的日益严格的要求。而他们将会面临诸如数据中心的机房面积不够、供电能力不足、企业的能源成本日益增高及电费开支偏大等挑战。当今，日益增大的电费开支已成为数据中心管理者心目中挥之不去的阴影之一。例如一个投资仅几百万元的IDC机房，每年的电费开支有可能高达几十万元。据Gantener的预测，到2008年底，全球将会有近一半的数据中心有可能会面临供电系统供电不足和机房空调系统制冷不足、服务器功率密度和功耗需求量越来越高的问题。

据相关部门的统计，2006年国内服务器的保有量已达182万台左右。如果以每台服务器的平均功耗为400W来计算，每年由这些服务器所消耗的电量约为63.77亿度。对于当今的IDC机房而言，为了支持这些服务器的正常运行，需要在数据中心机房中为其所配套的UPS供电系统、空调系统和照明系统等动力及运行环境保障系统所需的功耗约为TT设备功耗的1.8倍左右。即使按一倍TT设备的功耗来计算，由UPS供电系统、空调系统、变压器、供配电柜和照明等系统所产生的总功耗也应