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制冷量計算方法
發(fā)布時(shí)間 : 2017-08-16 16:08 瀏覽量 : 174
制冷量計算方法
方法一
機房熱負荷計算，各系統累加法
?。?）設備熱負荷：
Q1=P×η1×η2×η3（KW）
Q1：計算機設備熱負荷
P：機房?jì)雀鞣N設備總功耗（KW）
η1：同時(shí)使用系數
η2：利用系數
η3：負荷工作均勻系數
通常，η1、η2、η3取0.6～0.8之間，考慮制冷量的冗余，通常η1×η2×η3取值為0.8。
?。?）機房照明熱負荷：
Q2=(C×S)/1000（KW）
C：根據國家標準《計算站場(chǎng)地技術(shù)要求》要求，機房照度應大于2001x，其功耗大約為20W/ 
。以后的計算中，照明功耗將以20W/m2為依據計算。
S：機房面積
?。?）建筑維護結構熱負荷
Q3=K×S/1000（KW）
K：建筑維護結構熱負荷系數（50W/m2機房面積）
S：機房面積
?。?）人員的散熱負荷：
Q4=P×N/1000（KW）
N：機房常有人員數量
P：人體發(fā)熱量，輕體力工作人員熱負荷顯熱與潛熱之和，在室溫為21℃和24℃時(shí)均為130W/人。
?。?）新風(fēng)熱負荷計算較為復雜，我們以空調本身的設備余量來(lái)平衡，不另外計算。
以上五種熱源組成了機房的總熱負荷，即機房熱負荷Qt=Q1+Q2+Q3+Q4。由于上述（3）（4）（5）計算復雜，通常是采用工程查表予以確定。但是因為數據中心的規劃與設計階段，非常難以確定，所以實(shí)際在數據中心中通常采用設計估算與事后調整法。
?。?）設備熱負荷：
Q1=P×η1×η2×η3（KW）
Q1：計算機設備熱負荷
P：機房?jì)雀鞣N設備總功耗（KW）
η1：同時(shí)使用系數
η2：利用系數
η3：負荷工作均勻系數
通常，η1、η2、η3取0.6～0.8之間，考慮制冷量的冗余，通常η1×η2×η3取值為0.8。
?。?）機房照明熱負荷：
Q2=(C×S)/1000（KW）
C：根據國家標準《計算站場(chǎng)地技術(shù)要求》要求，機房照度應大于2001x，其功耗大約為20W/
S：機房面積
?。?）建筑維護結構熱負荷
Q3=K×S/1000（KW）
K：建筑維護結構熱負荷系數（50W/m2機房面積）
S：機房面積
?。?）人員的散熱負荷：
Q4=P×N/1000（KW）
N：機房常有人員數量
P：人體發(fā)熱量，輕體力工作人員熱負荷顯熱與潛熱之和，在室溫為21℃和24℃時(shí)均為130W/人。
?。?）新風(fēng)熱負荷計算較為復雜，我們以空調本身的設備余量來(lái)平衡，不另外計算。
以上五種熱源組成了機房的總熱負荷，即機房熱負荷Qt=Q1+Q2+Q3+Q4。由于上述（3）（4）（5）計算復雜，通常是采用工程查表予以確定。但是因為數據中心的規劃與設計階段，非常難以確定，所以實(shí)際在數據中心中通常采用設計估算與事后調整法。
方法二
機房熱負荷計算方法二：設計估算與事后調整法
數據中心機房主要的熱負荷來(lái)源于設備的發(fā)熱量及維護結構的熱負荷。
因此，要了解主設備的數量及用電情況以確定機房專(zhuān)用空調的容量及配置。根據以往經(jīng)驗，除主要的設備熱負荷之外的其他負荷，如機房照明負荷、建筑維護結構負荷、補充的新風(fēng)負荷、人員的散熱負荷等，如不具備精確計算的條件，也可根據機房設備功耗及機房面積，按經(jīng)驗進(jìn)行測算。
采用“功率及面積法”計算機房熱負荷。
Qt=Q1+Q2
其中，Qt總制冷量（KW）
Q1室內設備負荷（=設備功率×1.0）
Q2環(huán)境熱負荷（=0.12～0.18KW/m2×機房面積），南方地區可選0.18，而北方地區通常選擇0.12
數據中心機房主要的熱負荷來(lái)源于設備的發(fā)熱量及維護結構的熱負荷。
因此，要了解主設備的數量及用電情況以確定機房專(zhuān)用空調的容量及配置。根據以往經(jīng)驗，除主要的設備熱負荷之外的其他負荷，如機房照明負荷、建筑維護結構負荷、補充的新風(fēng)負荷、人員的散熱負荷等，如不具備精確計算的條件，也可根據機房設備功耗及機房面積，按經(jīng)驗進(jìn)行測算。
采用“功率及面積法”計算機房熱負荷。
Qt=Q1+Q2
其中，Qt總制冷量（KW）
Q1室內設備負荷（=設備功率×1.0）
Q2環(huán)境熱負荷（=0.12～0.18KW/m2×機房面積），南方地區可選0.18，而北方地區通常選擇0.12
方法二是對復雜科學(xué)計算的工程簡(jiǎn)化計算方法。這種計算方法下，通常容易出現計算熱量大于實(shí)際熱量的情況，因為機房專(zhuān)用空調自動(dòng)控制溫度并決定運行時(shí)間，所以多余的配置可以作為冗余配置，對機房專(zhuān)用空調的效率與耗電量不大。本文以方法二推導數據中心機房專(zhuān)用空調配置與能效計算。
數據中心機房專(zhuān)用空調配置
設定數據中心的IT類(lèi)設備為100kW，并且固定不變。根據上述方法二，還需要確定機房的面積。
再假定數據中心的熱負荷密度為平均熱負荷密度，即4kW/機柜。也就是說(shuō)平均每個(gè)機柜為4kW的熱負荷。
數據中心的機柜數量為：100kW/4kW=25臺機柜
按國家標準GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》 [3] 有關(guān)機柜占地面積計算方法，當電子信息設備尚未選形時(shí)，可按下式計算：
A=FN
式中 F——單臺設備占用面積，可取3.5~4.5（m/臺）
N——計算機主機房?jì)人性O備的總臺數。
取每個(gè)機柜的占地面積為中間值4m/臺，那么數據中心的面積為：
25臺機柜×4m/臺=100m2
假定環(huán)境熱負荷系數取0.15kW/m2，則數據中心機房總熱負荷為：
Qt=Q1+Q2=100kW+100×0.15=115kW
數據中心送風(fēng)方式選擇：按國家標準要求，采用地板下送風(fēng)，機柜按冷熱通道布置。
機房專(zhuān)用空調選擇：機房空調通常分為DX（直接制冷）與非直接制冷（包括各類(lèi)水制冷系統等），先討論直接制冷系統的機房空調。不同廠(chǎng)家有不同型號的機房專(zhuān)用空調，以某品牌的機房空調為例，應配置的機房空調為：
兩臺某系列機房空調，在24℃相對濕度50%工況下，每臺制冷量為60.6kW，兩臺空調的總制冷量為121.2kW，略大于115kW的計算熱負荷。
根據國家標準GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》 [3] 的數據中心空調配置建議，數據中心通常建議采用N+M（M=1，2，…）配置形式，提供工作可靠性與安全性。
假設本數據中心采用N+1方式配置，即為2+1方式配置3臺該系列的機房空調，實(shí)現兩用一備工作 [4] 。
數據中心機房專(zhuān)用空調配置
設定數據中心的IT類(lèi)設備為100kW，并且固定不變。根據上述方法二，還需要確定機房的面積。
再假定數據中心的熱負荷密度為平均熱負荷密度，即4kW/機柜。也就是說(shuō)平均每個(gè)機柜為4kW的熱負荷。
數據中心的機柜數量為：100kW/4kW=25臺機柜
按國家標準GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》 [3] 有關(guān)機柜占地面積計算方法，當電子信息設備尚未選形時(shí)，可按下式計算：
A=FN
式中 F——單臺設備占用面積，可取3.5~4.5（m/臺）
N——計算機主機房?jì)人性O備的總臺數。
取每個(gè)機柜的占地面積為中間值4m/臺，那么數據中心的面積為：
25臺機柜×4m/臺=100m2
假定環(huán)境熱負荷系數取0.15kW/m2，則數據中心機房總熱負荷為：
Qt=Q1+Q2=100kW+100×0.15=115kW
數據中心送風(fēng)方式選擇：按國家標準要求，采用地板下送風(fēng)，機柜按冷熱通道布置。
機房專(zhuān)用空調選擇：機房空調通常分為DX（直接制冷）與非直接制冷（包括各類(lèi)水制冷系統等），先討論直接制冷系統的機房空調。不同廠(chǎng)家有不同型號的機房專(zhuān)用空調，以某品牌的機房空調為例，應配置的機房空調為：
兩臺某系列機房空調，在24℃相對濕度50%工況下，每臺制冷量為60.6kW，兩臺空調的總制冷量為121.2kW，略大于115kW的計算熱負荷。
根據國家標準GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》 [3] 的數據中心空調配置建議，數據中心通常建議采用N+M（M=1，2，…）配置形式，提供工作可靠性與安全性。
假設本數據中心采用N+1方式配置，即為2+1方式配置3臺該系列的機房空調，實(shí)現兩用一備工作 [4] 。
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