本文将以数据中心高密度机柜封闭冷/热通道的宽度计算及应急弹门/应急风扇对比两个案例来进行可行性计算和仿真分析。
　　
　　案例一：高密度机柜封闭冷通道的宽度计算及仿真
　　
　　在数据中心封闭冷通道的微模块项目中，当前常用的冷通道的宽度是1.2m，这个通道宽度1.2m是怎么来的呢？除了跟机柜尺寸、安装、运维有关，跟机柜的功率功率密度是否有关？
　　
　　现实中搭建这样的测试环境要耗费大量的物力、人力，下面通过理论计算和CFD仿真的方式进行分析，为大家提供一种思路供参考。
　　
　　根据不同的机柜功率密度，设计匹配合适的通道宽度，有利于降低空调设备的阻力，从而提高能效，起到节能的作用。
　　
　　一、理论计算
　　
　　前置条件:
　　
　　根据工程实践经验,通道内风速范围1.5～2.5m/s;
　　
　　机柜温升15℃
　　
　　根据此两个条件，计算在不同机柜数量、不同机柜功率密度的情况下，详见图1所示。计算机柜的需求风量以及空调的匹配风量，模拟计算了10种情况，结果如表1。
　　

　　从风量和冷量的角度来看看，空调配置满足机柜散热功率要求。
　　
　　根据表一的风量，计算通道内的风速，结果见表2。
　　
　　结论:第1、2、4、9的配置，根据工程经验，通道内风速均超出1.5~2.5m/s的范围，不合适。
　　
　　二、CFD仿真分析
　　
　　以2台50kW机柜，配置2台60kW空调，通道宽度分别为1.2m和2.4m分别进行仿真。
　　
　　1.2m通道宽度仿真的结果及风速:机柜进风温度不符合要求，平均风速3.528m/s，详见图2所示。
　　
　　2.4m通道宽度仿真的结果及风速:机柜进风温度符合要求，平均风速1.595m/s
　　
　　仿真的通道风速是1.59m/s，理论计算空调风量对应的通道风速1.45m/s，两者偏差为8.8%。
　　
　　结论:
　　
　　当通道内的风速在1.5m/s～2.5m/s左右时，在实际应用中可以作为通道宽度的设计依据，其结果与仿真也接近，但建议能用CFD仿真进行验证比较，比如上面表二中的序号为12的情况刚好落在临界点这种情况。
　　
　　案例二：数据中心应急弹门VS应急风扇的比较分析
　　
　　当精密空调发生故障不再制冷，机柜内温度上升，此时服务器需要应急散热避免温度继续升高而宕机。当前行业常用的两个应急解决方案，弹门或者应急风扇。两者为行业中不同的应急降温方式，各有优缺点。
　　
　　降温效果取决于室内温度、进排风量，理论上说如果应急风扇选型合理，两者效果是接近的，但从实测来看，采用应急风扇的方案，因为轴流风扇的压头小送风距离近，在温度均匀性、降温时间方面进行比较，降温效果比弹门的方案要差一些，但从成本、保密性方面的原因，应急风扇也有存在的价值，选择哪个方案最终看客户如何取舍。
　　
　　从节能方面看，由于弹门方案没有风扇这些运动部件，也更节能。
　　
　　表3是两个方案从各方面进行的比较，供参考。
　　
　　三、应急风扇实测：
　　
　　实验条件:
　　
　　42英寸机柜,32～37U的位置带一个3kW假负载,单个EC轴流风扇风量350m³/h,进风量=350×3=1050m³/h,排风量=350×2=700m³/h（室内温度22～24℃）
　　
　　测试数据见表4；
　　
　　温度均均性见表5；
　　
　　仿真分析
　　
　　按测试方案建模进行仿真进行验证，结果显示方案能满足要求。机柜的实际利用风量仅为所有风扇提供的总风量的60%左右，风量损失大，所以风扇的选型要比较大，详见图4所示。
　　
　　结论：
　　
　　从降温速度、温度均匀性方面来看，应急风扇方案要比应急弹门的效果要差，但在室内环境温度为22～24℃、风扇选型合理的情况下也能满足降温要求，可以降到32℃的GB要求的温度范围以下。
　　
　　但无论是弹门、应急风扇也好，都只能应付一小会儿，不能作为长久的降温方案，客户在收到应急告警后是需要快速处理恢复正常的制冷降温的。
　　
　　参考文献
　　
　　TIA-942《数据中心通信基础设施标准》
　　
　　ASHRAE《数据中心热指南》
　　
　　作者简介
　　
　　侯常伟,一直从事制冷空调的研发工作，曾先后在麦克维尔、华为任职，对机房制冷系统、CFD比较熟悉。
　　
　　编辑：Harris