用于降低風險的數(shù)據(jù)中心CFD分析

　　在當今數(shù)據(jù)豐富的世界中，數(shù)據(jù)中心是高價值關鍵任務基礎設施的基石。

　　數(shù)據(jù)中心是一個裝有計算機服務器的大空間，其產生的大量熱量導致對空間冷卻的要求很高。這種高密度的熱負荷也意味著適量的冷卻氣流需要到達所有的計算機設備。設備冷卻空氣供應的任何限制都可能因過熱而導致故障，或者在極端情況下甚至可能導致火災。這一切都意味著冷卻空氣的有效分配對于安全有效的數(shù)據(jù)中心運行至關重要。

　　分析和預測氣流設計風險的最佳方法是對數(shù)據(jù)中心內的氣流進行計算流體動力學 (CFD，Computational Fluid Dynamics) 模擬。這CFD 數(shù)據(jù)中心仿真可以對設備布置的各個方面進行建模，包括：

　　穿孔地板/天花板

　　熱/冷通道密封

　　每個服務器上熱負載分布的差異性

　　地板下/架空通風系統(tǒng)

　　冷空氣大堂

　　為了降低風險，應執(zhí)行一系列CFD分析模擬，以涵蓋數(shù)據(jù)中心的預期運行模式范圍，包括以下四種主要分析類型：

　　A:設計氣流分析

　　數(shù)據(jù)大廳的基準氣流分析包括數(shù)據(jù)大廳每臺服務器的設計熱增益，冷卻設備以最佳水平運行。這種類型的CFD分析提供了預期存在的典型操作條件的簡要情況。這有可能確定一系列潛在問題，包括：

　　供氣格柵的風門控制：當所有供氣室格柵都設置為恒定打開時，由于供氣室中的壓力分布，空氣分布會變得不均勻。數(shù)據(jù)中心CFD分析可以幫助確定每個格柵的正確開口區(qū)域/控制，以確保以最有效的方法實現(xiàn)通過每個格柵的相等/必要的氣流。

　　服務器配置：識別數(shù)據(jù)大廳內的高功率服務器并量化提供高冷氣流的位置。

　　熱點區(qū)域：防止冷空氣在進入服務器之前吸收熱量。

　　圖 1：設計氣流分析

　　B. 初始分析

　　今天建造的許多數(shù)據(jù)中心都是多租戶的。因此，數(shù)據(jù)中心可能設計為滿足一定的熱負荷需求，但要到實際運行數(shù)天、數(shù)周或數(shù)月后才能達到該水平。因此，可以執(zhí)行進一步的分析，其中可以將多個單元設置為“空”，并通過分析確定最經濟的方式來冷卻運行中的單元。這有助于預測運營初期的運營和運行成本。

　　C. 設備切換模擬

　　數(shù)據(jù)中心設計有冗余系統(tǒng)，以便在所有可預見的條件下可以不受阻礙地繼續(xù)運行�？赡馨l(fā)生的許多潛在故障之一是冷卻裝置向數(shù)據(jù)大廳供應冷空氣。冷卻裝置故障會導致大功率服務器熱量積聚，在某些情況下還會導致潛在的火災風險。這種風險甚至可能存在于“冗余”二次冷卻裝置聯(lián)機并開始提供冷空氣的時間。CFD分析將確定這些故障場景的結果。分析可以指定哪個冷卻單元應該充當冗余，這樣如果發(fā)生故障，就不會出現(xiàn)可能導致設備損壞的過熱區(qū)域。

　　圖 3：設備切換分析

　　D. 泄漏分析

　　與初始分析一樣，多租戶數(shù)據(jù)中心也面臨不同服務器使用的挑戰(zhàn)，因為整個服務器機架有時可能未被利用。盲板通常用于阻擋空機架槽處的氣流。可以執(zhí)行CFD數(shù)據(jù)中心模擬，以確定哪些機架位置最好留空。當使用密封特性時，這將有助于確定冷空氣泄漏到熱通道或熱空氣進入冷通道的影響。

　　圖 4：泄漏分析

　　CFD分析是一種成本相對較低的方法，可幫助規(guī)劃一系列不同的突發(fā)事件，數(shù)據(jù)中心設計團隊可以根據(jù)需要在施工前或施工后期執(zhí)行盡可能多的不同情景分析，以最大限度地降低風險并減輕潛在故障在這樣一個關鍵任務環(huán)境中。

　　資料來源：IESVE