Способ кондиционирования машинного зала Российский патент 2025 года по МПК F24F7/00 H05K7/20 

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха, в частности к системам вентиляции с принудительной циркуляцией воздуха.

Известен КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ ЦЕНТРА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ИМЕЕТ СИСТЕМУ ОХЛАЖДЕНИЯ, КОМПОНЕНТЫ КОТОРОЙ РАСПОЛОЖЕНЫ В ДВОЙНОМ ПОЛУ, И ОСНАЩЕН ВЕНТИЛЯТОРАМИ, КОТОРЫЕ ВКЛЮЧАЮТСЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО, ТАК ЧТО ОХЛАЖДЕННЫЙ ВОЗДУХ ПОДНИМАЕТСЯ ИЗ ФАЛЬШПОЛА, в котором мощность вентилятора регулируют таким образом, чтобы объемный расход воздуха в системе охлаждения соответствовал объемному расходу воздуха в зоне каркас каркаса, система охлаждения дополнительно содержит по меньшей мере один теплообменник, в котором температура воды, подаваемой в теплообменник, поддерживается выше точки росы, в котором объем воздуха осушают путем снижения температуры потока ниже точки росы в течение контрольного периода, в котором объемный расход воздуха регулируют в течение периода регулирования. [DE102012107473A1, опубл. 25.04.2013].

Недостатком аналога является неопределенная последовательность и технология расчета необходимых параметров вентиляторов и теплообменников, что может привести к неэффективности использования охлаждающего оборудования.

Наиболее близкое техническое решение описано в CПОСОБЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ЦЕНТРА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ, включающем обеспечение потока горячего воздуха; обеспечение потока холодного воздуха, физически отделенного от потока горячего воздуха; и обеспечение системы переменного расхода воздуха (VAV) в зале данных. При этом поток холодного воздуха обеспечивает подачу воздуха к нескольким серверам, система VAV зала данных обеспечивает подачу воздуха к нескольким серверам, установка VAV для системы VAV является централизованной или распределенной, поток горячего воздуха обеспечивает путь отвода воздуха для множества серверов, поток горячего воздуха физически отделен с помощью ограждения, включающий обеспечение установки зала данных, включающей в себя множество предварительно изготовленных модульных секций, дополнительно включающий обеспечение установки обработки воздуха (AHU), включающей в себя блочный блок кондиционирования воздуха, дополнительно включающий обеспечение системы возврата воздуха, расположенной в камере горячего коридора, обеспечение потока горячего воздуха дополнительно включает обеспечение закрытого горячего коридора; и обеспечение потока холодного воздуха дополнительно включает обеспечение закрытого холодного коридора. [US2008185446A1, опубл. 07.08.2008].

Недостатком аналога является неопределенная последовательность и технология расчета необходимых параметров вентиляторов и теплообменников, что может привести к неэффективности использования охлаждающего оборудования.

Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, является устранение недостатков аналогов.

Задача изобретения – повышение точности расчетов параметров теплообменников и вентиляторов.

Технический результат заявленного изобретения заключается повышении точности расчетов параметров теплообменников и вентиляторов, необходимых для осуществления кондиционирования машинного зала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе кондиционирования машинного зала, содержащего серверное оборудование, теплообменники и вентиляторы осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования, исходя из необходимого объемного расхода воздуха по формуле:

(T2-T1) = Q1 / (Gc*C*P1)*3600,

где Q1 - тепловыделения серверного оборудования, кВт,

Gc – объёмный расход воздуха через серверное оборудование, м3/ч,

Т2 – конечная температура воздуха, °С,

Т1 – начальная температура воздуха, °С,

C – удельная теплоёмкость воздуха, кДж/ (кг* °С),

P1 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т1),

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал при температуре Т1, с учетом сторонних теплопоступлений по формуле:

G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P1)*3600,

где Q2 – сторонние теплопоступления, кВт,

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха с учетом сторонних теплопоступлений, возвращаемого из машинного зала при температуре Т2, по формуле:

G2 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P2)*3600,

где G2 – объёмный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала, м3/ч,

P2 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т2)

затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников по формуле:

Ssum = G1 / (V*3600),

где Ssum – суммарная площадь сечения теплообменников, м2,

G1 – объёмный расход воздуха, подаваемого в машинный зал, м3/ч,

V – скорость воздуха, м/с,

затем определяют необходимое количество теплообменников Nт+xt, с учетом резервирования и на основании суммарной площади сечения теплообменников (Ssum), где Nт – количество теплообменников, xt – количество резервных теплообменников, после чего определяют габариты теплообменников и производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника по формуле:

Qт = (Q1+Q2) / Nт,

где Qт – холодопроизводительность теплообменного аппарата, кВт,

затем задают необходимое количество вентиляторов Nв+xв, с учетом резервирования, где Nв – количество вентиляторов, xв – количество резервных вентиляторов, после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор по формуле:

Gв = G2 / Nв,

где Gв – объёмный расход воздуха одного вентилятора при температуре Т2, м3/ч,

при этом движение воздуха в машинном зале осуществляют через теплообменники с помощью вентиляторов.

Способ кондиционирования машинного зала характеризуется изображениями:

На фиг. 1 изображен вид сверху на устройство кондиционирования машинного зала со снятыми потолком и фальшпотолком;

На фиг. 2 изображена вид сверху на схему распределения воздушных потоков в машинном зале;

На фиг. 3 изображен вид сверху на устройство кондиционирования машинного зала со снятым потолком;

На фиг. 4 изображено сечение А-А устройства кондиционирования машинного зала.

На фигурах обозначено: 1 – машинный зал, 2 – теплообменник, 3 – вентилятор, 4 – стена, 5 – пол, 6 – потолок, 7 – фальшпотолок, 8 – серверное оборудование, 9 – вентиляционный тамбур, 10 – горячий коридор, 11 – холодный коридор, 12 – ограничивающее устройство, 13 – дверь, 14 – стенка.

Согласно изобретению, в данной заявке осуществляют расчет следующих параметров оборудования для кондиционирования машинного зала 1, а именно: площадь сечения теплообменников 2, количество теплообменников 2, их габаритные размеры, количество вентиляторов 3, их расход воздуха, а также холодопроизводительность одного теплообменника 2 и объемный расход воздуха одного вентилятора 3.

Заявленный способ кондиционирования применяют для охлаждения машинного зала 1, содержащего стены 4, монолитный пол 5, потолок 6 и фальшпоток 7. В машинном зале 1 располагают серверное оборудование 8, выделяющее большое количество тепла в процессе своей работы. Кондиционирование серверного оборудования 8 в машинном зале 1 помогает предотвратить его перегрев и поломку, что может привести к простою и потере данных. Перегрев серверного оборудования 8 может быть вызван высокой нагрузкой на серверное оборудование 8 или недостаточной вентиляцией в машинном зале 1. Для осуществления кондиционирования применяют теплообменники 2 и вентиляторы 3, при этом теплообменники 2 и вентиляторы 3 выполнены с возможностью работать независимо друг от друга, что необходимо для повышения эффективности охлаждения серверного оборудования 8 ввиду более точного регулирования температуры воздушного потока, поступающего в машинный зал 1 от теплообменников 2. Теплообменники 2 монтируют вдоль стен 4 машинного зала 1, таким образом, чтобы между стенами 4 и теплообменниками 2 было расстояние, необходимое для формирования вентиляционного тамбура 9. Вентиляторы 3 монтируют в межпотолочное пространство, образованное между потолком 6 и фальшпотолком 7. Серверное оборудование 8 располагается в машинном зале 1 таким образом, что образует горячие коридоры 10 и холодные коридоры 11, при этом горячие коридоры 10 машинного зала 1 содержат ограничивающее устройство 12, которое включает двери 13 и стенки 14.

Кондиционирование серверного оборудования в машинном зале 1 осуществляют следующим образом: кондиционированный воздух, подают через теплообменники 2 в холодные коридоры 11, при этом движение воздуха в машинном зале 1 осуществляют с помощью вентиляторов 3, смонтированных в области между потолком 6 и фальшпотолком 7. Воздух из холодных коридоров 11 проходит через серверное оборудование 8, охлаждая тем самым его, после чего уже нагретый воздух направляется в горячие коридоры 10, откуда удаляется в пространство между потолком 6 и фальшпотолком 7, проходит через вентиляторы 3 и направляется в вентиляционные тамбуры 9, откуда попадает на теплообменники 2 и цикл кондиционирования машинного зала 1 повторяется.

При этом эффективность охлаждения серверного оборудования 8, в частности эффективность использования теплообменников 2 и вентиляторов 3 обуславливается точностью расчета их параметров с учетом объемов кондиционируемого воздуха и температурного режима охлаждаемого серверного оборудования 8.

Согласно изобретению, в способе кондиционирования машинного зала 1 осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования 8, исходя из необходимого объемного расхода воздуха по формуле:

(T2-T1) = Q1 / (Gc*C*P1)*3600,

где Q1 - тепловыделения серверного оборудования 8, кВт,

Gc – объёмный расход воздуха через серверное оборудование 8, м3/ч,

Т2 – конечная температура воздуха, °С,

Т1 – начальная температура воздуха, °С,

C – удельная теплоёмкость воздуха, кДж/ (кг* °С),

P1 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т1),

При этом объёмный расход воздуха через серверное оборудование 8 (Gc) задают в соответствии с технической документацией, предоставленной его производителем, а начальную температуру воздуха (Т1) определяют проектом машинного зала 1. Значение удельной теплоемкости воздуха (С) принимают 1,005 кДж/ (кг* °С). Плотность воздуха (Р1) при начальной температуре воздуха (Т1) определяют проектом. В результате данного расчета определяют разницу температур на входе и выходе из серверного оборудования 8 с учетом объемного расхода воздуха (Gc), заявленного производителем, что необходимо для последующего расчета максимального суммарного объемного расхода воздуха (G1), что в свою очередь существенно влияет на точность дальнейших расчетов параметров теплообменников 2 и вентиляторов 3, необходимых для осуществления кондиционирования машинного зала 1.

Затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал 1 (G1) при температуре (Т1), с учетом сторонних теплопоступлений (Q2) по формуле:

G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P1)*3600,

где G1 - объемный расход воздуха, подаваемый в машинный зал 1,

Q2 – сторонние теплопоступления, кВт,

При этом под сторонними теплопоступлениями (Q2) понимается тепловыделение от работающих электродвигателей, от освещения, от людей и т.д. находящихся в машинном зале 1, где объем сторонних теплопоступлений (Q2) определяют проектом машинного зала 1. Таким образом, расчет суммарного объемного расхода воздуха подаваемого в машинный зал 1 (G1) с учетом сторонних теплопоступлений (Q2) позволяет произвести наиболее точный дальнейший расчет суммарной площади сечения теплообменников 2 (Ssum).

Затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, возвращаемого из машинного зала 1 (G2) при температуре Т2, с учетом сторонних теплопоступлений (Q2) по формуле:

G2 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P2)*3600,

где G2 – объёмный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала, м3/ч,

P2 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т2)

Определение объемного расхода воздуха, возвращаемого из машинного зала 1 необходимо для осуществления дальнейшего наиболее точного расчета расхода воздуха на один вентилятор 3.

Затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников (Ssum) по формуле:

Ssum = G1 / (V*3600),

где Ssum – суммарная площадь сечения теплообменников 2, м2,

V – скорость воздуха, м/с,

Расчет суммарной площади сечения теплообменников (Ssum) с учетом объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал (G1), позволяет наиболее точно определить количество теплообменников 2, необходимых для обеспечения эффективного кондиционирования воздуха в машинном зале 1.

Затем, исходя из объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал (G1) и необходимой суммарной площади сечения теплообменников (Ssum) задают необходимое количество теплообменников 2 (Nт+xt), с учетом резервирования, где Nт – количество теплообменников 2, xt – количество резервных теплообменников 2, после чего определяют габариты теплообменников 2 и производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника 2 по формуле:

Qт = (Q1+Q2) / Nт,

где Qт – холодопроизводительность теплообменника, кВт,

Затем, исходя из объёмного расхода воздуха, возвращаемого из машинного зала 1 (G2), задают необходимое количество вентиляторов 3 (Nв+xв), с учетом резервирования, где Nв – количество вентиляторов 3, xв – количество резервных вентиляторов 3, после чего осуществляют расчет необходимого объемного расхода воздуха на один вентилятор 3 при температуре Т2 (Gв) по формуле:

Gв = G2 / Nв,

где Gв – объёмный расход воздуха одного вентилятора при температуре Т2, м3/ч.

Таким образом, заявленный способ кондиционирования машинного зала 1, в котором осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования 8 с учетом необходимого объемного расхода воздуха (Gc), расчет необходимого суммарного объемного расхода воздуха подаваемого в машинный зал (G1) с учетом сторонних теплопоступлений (Q2), заданной проектом, расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, возвращаемого из машинного зала (G2), с учетом сторонних теплопоступлений (Q2), расчет суммарной площади сечения теплообменников 2 (Ssum), в котором задают необходимое количество теплообменников 2 с учетом их резервирования (Nт+xt), определяют габариты теплообменников 2 и производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника 2 (Qт), в котором задают необходимое количество вентиляторов 3 с учетом их резервирования (Nв+xв), после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор (Gв), что в совокупности проведенных расчетов позволяет существенно повысить точность расчетов параметров теплообменников 2 и вентиляторов 3, что позволяет наиболее эффективно их использовать при охлаждении серверного оборудования 8.

Примеры реализации.

Первый пример реализации.

При осуществлении кондиционирования машинного зала 1, который содержит серверное оборудование 8, теплообменники 2 сечением 6 м2 и вентиляторы 3, при этом начальная температура (T1) равна 24 °С, тепловыделения серверного оборудования составляют 1500 кВт, необходимо подобрать и рассчитать количество теплообменников 2 и вентиляторов 3. Для этого осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования 8, исходя из объемного расхода воздуха (Gc) равного 450 000 м3/ч по формуле:

(T2-T1) = Q1 / (Gc*C*P1)*3600,

где Q1 - тепловыделения серверного оборудования 8, кВт,

Gc – объёмный расход воздуха через серверное оборудование 8, м3/ч,

Т2 – конечная температура воздуха, °С,

Т1 – начальная температура воздуха, °С,

C – удельная теплоёмкость воздуха, кДж/ (кг* °С),

P1 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т1),

При этом удельная теплоемкость воздуха (С) равна 1,005 кДж/ (кг⋅°С), а плотность воздуха (P1) при температуре 24 °С равна 1,189 кг/м3.

Исходя из формулы получаем, что

(T2-T1) = 1500/(450000*1,005*1,189)*3600 = 10,04 °С.

При этом Т2 = T1 +10,04=34,04 °С.

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал 1 при температуре Т1, с учетом сторонних теплопоступлений по формуле:

G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P1)*3600,

где Q2 – сторонние теплопоступления, кВт

При этом Q2 определен проектом как 30 кВт.

Тогда:

G1 = (1500+30) / ((34,04-24)*1,005*1,189)*3600 = 459105,30 м3/ч

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха с учетом сторонних теплопоступлений, возвращаемого из машинного зала 1 при температуре Т2, по формуле:

G2 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P2)*3600,

где G2 – объёмный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала 1, м3/ч,

плотность воздуха (P2) при температуре 34,04 °С равна 1,150 кг/м3.

Тогда:

G2 = (1500+30) / ((34,04-24)*1,005*1,150)*3600 = 474674,95 м3/ч

затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников 2 по формуле:

Ssum = G1 / (V*3600),

где Ssum – суммарная площадь сечения теплообменников 2, м2,

G1 – объёмный расход воздуха, подаваемого в машинный зал 1, м3/ч,

V – скорость воздуха, м/с,

При этом скорость воздуха определена проектом и равна 1,75 м/с

Тогда:

Ssum = 459105,30 /(1,75*3600) = 72,87 м2

После чего определяют необходимое количество теплообменников 2 с учетом резервирования и на основании суммарной площади сечения теплообменников 2 (Ssum) и получают количество теплообменников 2 (Nт) = 13 шт.
Затем производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника 2 по формуле:

Qт = (Q1+Q2) / Nт,

где Qт – холодопроизводительность теплообменника 2, кВт,

Тогда:

Qт = (1500+30)/13 = 118 кВт

затем задают необходимое количество вентиляторов 3 Nв+xв, с учетом резервирования, где Nв – количество вентиляторов 3, xв – количество резервных вентиляторов 3, где количество вентиляторов 3 (Nв) равно 100 шт., после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор 3 по формуле:

Gв = G2 / Nв,

где Gв – объёмный расход воздуха одного вентилятора 3 при температуре Т2, м3/ч.

Тогда:

Gв = 474674,95/100 = 4746,75 м3/ч

Второй пример реализации:

При осуществлении кондиционирования машинного зала 1, который содержит серверное оборудование 8, теплообменники 2 сечением 5 м2 и вентиляторы 3, при этом начальная температура (T1) равна 23 °С, тепловыделения серверного оборудования составляют 1400 кВт, необходимо подобрать и рассчитать количество теплообменников 2 и вентиляторов 3. Для этого осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования 8, исходя из объемного расхода воздуха (Gc) равного 400 000 м3/ч по формуле:

(T2-T1) = Q1 / (Gc*C*P1)*3600,

где Q1 - тепловыделения серверного оборудования 8, кВт,

Gc – объёмный расход воздуха через серверное оборудование 8, м3/ч,

Т2 – конечная температура воздуха, °С,

Т1 – начальная температура воздуха, °С,

C – удельная теплоёмкость воздуха, кДж/ (кг* °С),

P1 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т1),

При этом удельная теплоемкость воздуха (С) равна 1,005 кДж/ (кг⋅°С), а плотность воздуха (P1) при температуре 23 °С равна 1,193 кг/м3.

Исходя из формулы получаем, что

(T2-T1) = 1400/(400000*1,005*1,193)*3600 = 10,5 °С.

При этом Т2 = T1 +10,5=33,5 °С.

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал 1 при температуре Т1, с учетом сторонних теплопоступлений по формуле:

G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P1)*3600,

где Q2 – сторонние теплопоступления, кВт

При этом Q2 определен проектом как 25 кВт.

Тогда:

G1 = (1400+25) / ((33,5-23)*1,005*1,193)*3600 = 407790,14 м3/ч

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха с учетом сторонних теплопоступлений, возвращаемого из машинного зала 1 при температуре Т2, по формуле:

G2 = (1400+25) / ((T2-T1)*C*P2)*3600,

где G2 – объёмный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала 1, м3/ч,

плотность воздуха (P2) при температуре 33,5 °С равна 1,152 кг/м3.

Тогда:

G2 = (1400+25) / ((33,5-23)*1,005*1,152)*3600 = 422222,22 м3/ч

затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников 2 по формуле:

Ssum = G1 / (V*3600),

где Ssum – суммарная площадь сечения теплообменников 2, м2,

G1 – объёмный расход воздуха, подаваемого в машинный зал 1, м3/ч,

V – скорость воздуха, м/с,

При этом скорость воздуха определена проектом и равна 1,6 м/с

Тогда:

Ssum = 407790,14 /(1,6*3600) = 70,79 м2

После чего определяют необходимое количество теплообменников 2 с учетом резервирования и на основании суммарной площади сечения теплообменников 2 (Ssum) и получают количество теплообменников 2 (Nт) = 11 шт.
Затем производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника 2 по формуле:

Qт = (Q1+Q2) / Nт,

где Qт – холодопроизводительность теплообменника 2, кВт,

Тогда:

Qт = (1400+25)/11 = 129 кВт

затем задают необходимое количество вентиляторов 3 Nв+xв, с учетом резервирования, где Nв – количество вентиляторов 3, xв – количество резервных вентиляторов 3, где количество вентиляторов 3 (Nв) равно 90 шт., после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор 3 по формуле:

Gв = G2 / Nв,

где Gв – объёмный расход воздуха одного вентилятора 3 при температуре Т2, м3/ч.

Тогда:

Gв = 422222,22/90 = 4691,35 м3/ч

Третий пример реализации.

При осуществлении кондиционирования машинного зала 1, который содержит серверное оборудование 8, теплообменники 2 сечением 7 м2 и вентиляторы 3, при этом начальная температура (T1) равна 25 °С, тепловыделения серверного оборудования составляют 1600 кВт, необходимо подобрать и рассчитать количество теплообменников 2 и вентиляторов 3. Для этого осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования 8, исходя из объемного расхода воздуха (Gc) равного 500 000 м3/ч по формуле:

(T2-T1) = Q1 / (Gc*C*P1)*3600,

где Q1 - тепловыделения серверного оборудования 8, кВт,

Gc – объёмный расход воздуха через серверное оборудование 8, м3/ч,

Т2 – конечная температура воздуха, °С,

Т1 – начальная температура воздуха, °С,

C – удельная теплоёмкость воздуха, кДж/ (кг* °С),

P1 – плотность воздуха, кг/м3 (при температуре Т1),

При этом удельная теплоемкость воздуха (С) равна 1,005 кДж/ (кг⋅°С), а плотность воздуха (P1) при температуре 25 °С равна 1,185 кг/м3.

Исходя из формулы получаем, что

(T2-T1) = 1600/(500000*1,005*1,185)*3600 = 9,67 °С.

При этом Т2 = T1 +9,67=34,67 °С.

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал 1 при температуре Т1, с учетом сторонних теплопоступлений по формуле:

G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P1)*3600,

где Q2 – сторонние теплопоступления, кВт

При этом Q2 определен проектом как 35 кВт.

Тогда:

G1 = (1600+35) / ((34,67-25)*1,005*1,185)*3600 = 606179,19 м3/ч

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха с учетом сторонних теплопоступлений, возвращаемого из машинного зала 1 при температуре Т2, по формуле:

G2 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)*C*P2)*3600,

где G2 – объёмный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала 1, м3/ч,

плотность воздуха (P2) при температуре 34,67 °С равна 1,147 кг/м3.

Тогда:

G2 = (1600+35) / ((34,67-25)*1,005*1,147)*3600 = 528366,24 м3/ч

затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников 2 по формуле:

Ssum = G1 / (V*3600),

где Ssum – суммарная площадь сечения теплообменников 2, м2,

G1 – объёмный расход воздуха, подаваемого в машинный зал 1, м3/ч,

V – скорость воздуха, м/с,

При этом скорость воздуха определена проектом и равна 1,8 м/с

Тогда:

Ssum = 606179,19 /(1,8*3600) = 93,54 м2

После чего определяют необходимое количество теплообменников 2 с учетом резервирования и на основании суммарной площади сечения теплообменников 2 (Ssum) и получают количество теплообменников 2 (Nт) = 16 шт. Затем производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника 2 по формуле:

Qт = (Q1+Q2) / Nт,

где Qт – холодопроизводительность теплообменника 2, кВт,

Тогда:

Qт = (1600+35)/16 = 102 кВт

затем задают необходимое количество вентиляторов 3 Nв+xв, с учетом резервирования, где Nв – количество вентиляторов 3, xв – количество резервных вентиляторов 3, где количество вентиляторов 3 (Nв) равно 120 шт., после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор 3 по формуле:

Gв = G2 / Nв,

где Gв – объёмный расход воздуха одного вентилятора 3 при температуре Т2, м3/ч.

Тогда:

Gв = 528366,24/120 = 4403,05 м3/ч

В ходе кондиционирования машинного зала 1 с заявленными параметрами было установлено, что рабочая температура серверного оборудования 8 стабильна и находится в установленных производителем рекомендуемых диапазонах, при этом стабильно поддерживается заданная скорость воздушных потоков, что в совокупности позволяет сделать вывод об эффективности осуществленного расчета параметров теплообменников 8 и вентиляторов 3 в машинном зале 1.

Таким образом с помощью заявленного изобретения наиболее точно определены необходимые параметры теплообменников 2 и вентиляторов 3 для осуществления кондиционирования машинного зала 1, такие как площадь сечения теплообменников 2, количество теплообменников 2, их расход воздуха, а также холодопроизводительность одного теплообменника 2 и объемный расход воздуха одного вентилятора 3.

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха, в частности к системам вентиляции с принудительной циркуляцией воздуха. Технический результат достигается тем, что в способе кондиционирования машинного зала, содержащего серверное оборудование, теплообменники и вентиляторы осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования, исходя из необходимого объемного расхода воздуха по формуле: (T2-T1) = Q1 / (Gc⋅C⋅P1)⋅3600, где Q1 - тепловыделения серверного оборудования, кВт, Gc - объемный расход воздуха через серверное оборудование, м³/ч, Т2 - конечная температура воздуха, °С, Т1 - начальная температура воздуха, °С, C - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг⋅°С), P1 - плотность воздуха, кг/м³ (при температуре Т1), затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал при температуре Т1, с учетом сторонних теплопоступлений по формуле: G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)⋅C⋅P1)⋅3600, где Q2 - сторонние теплопоступления, кВт, затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха с учетом сторонних теплопоступлений, возвращаемого из машинного зала при температуре Т2, по формуле: G2 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)⋅C⋅P2)⋅3600, где G2 - объемный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала, м³/ч, P2 - плотность воздуха, кг/м³ (при температуре Т2), затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников по формуле: Ssum = G1 / (V⋅3600), где Ssum - суммарная площадь сечения теплообменников, м², G1 - объемный расход воздуха, подаваемого в машинный зал, м³/ч, V - скорость воздуха, м/с, затем определяют необходимое количество теплообменников Nт+xt, с учетом резервирования и на основании суммарной площади сечения теплообменников (Ssum), где Nт - количество теплообменников, xt - количество резервных теплообменников, после чего определяют габариты теплообменников и производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника по формуле: Qт = (Q1+Q2) / Nт, где Qт - холодопроизводительность теплообменного аппарата, кВт, затем задают необходимое количество вентиляторов Nв+xв, с учетом резервирования, где Nв - количество вентиляторов, xв - количество резервных вентиляторов, после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор по формуле: Gв = G2 / Nв, где Gв - объемный расход воздуха одного вентилятора при температуре Т2, м³/ч, при этом движение воздуха в машинном зале осуществляют через теплообменники с помощью вентиляторов. Таким образом с помощью заявленного изобретения наиболее точно определены необходимые параметры теплообменников и вентиляторов для осуществления кондиционирования машинного зала, такие как площадь сечения теплообменников, количество теплообменников, их расход воздуха, а также холодопроизводительность одного теплообменника и объемный расход воздуха одного вентилятора. 4 ил.

Способ кондиционирования машинного зала, содержащего серверное оборудование, теплообменники и вентиляторы, где осуществляют расчет температурного режима серверного оборудования, исходя из необходимого объемного расхода воздуха по формуле:

(T2-T1) = Q1 / (Gc⋅C⋅P1)⋅3600,

где Q1 - тепловыделения серверного оборудования, кВт,

Gc – объемный расход воздуха через серверное оборудование, м³/ч,

Т2 – конечная температура воздуха, °С,

Т1 – начальная температура воздуха, °С,

C – удельная теплоемкость воздуха, кДж/ (кг⋅°С),

P1 – плотность воздуха, кг/м³ (при температуре Т1),

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха, подаваемого в машинный зал при температуре Т1, с учетом сторонних теплопоступлений по формуле:

G1 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)⋅C⋅P1)⋅3600,

где Q2 – сторонние теплопоступления, кВт,

затем осуществляют расчет необходимого максимального суммарного объемного расхода воздуха с учетом сторонних теплопоступлений, возвращаемого из машинного зала при температуре Т2, по формуле:

G2 = (Q1+Q2) / ((T2-T1)⋅C⋅P2)⋅3600,

где G2 – объемный расход воздуха, возвращаемого из машинного зала, м3/ч,

P2 – плотность воздуха, кг/м³ (при температуре Т2),

затем производят расчет суммарной площади сечения теплообменников по формуле:

Ssum = G1 / (V⋅3600),

где Ssum – суммарная площадь сечения теплообменников, м²,

G1 – объемный расход воздуха, подаваемого в машинный зал, м³/ч,

V – скорость воздуха, м/с,

затем определяют необходимое количество теплообменников Nт+xt, с учетом резервирования и на основании суммарной площади сечения теплообменников (Ssum), где Nт – количество теплообменников, xt – количество резервных теплообменников, после чего определяют габариты теплообменников и производят расчет необходимой холодопроизводительности одного теплообменника по формуле:

Qт = (Q1+Q2) / Nт,

где Qт – холодопроизводительность теплообменного аппарата, кВт,

затем задают необходимое количество вентиляторов Nв+xв, с учетом резервирования, где Nв – количество вентиляторов, xв – количество резервных вентиляторов, после чего осуществляют расчет необходимого расхода воздуха на один вентилятор по формуле:

Gв = G2 / Nв,

где Gв – объемный расход воздуха одного вентилятора при температуре Т2, м³/ч,

при этом движение воздуха в машинном зале осуществляют через теплообменники с помощью вентиляторов.