如今,数据中心行业人士对于计算流体动力学(CFD)在机房空间的空气分布建模中的应用观点倾向于两极分化。其反对者强调CFD的局限性在于机房空间的现实复杂性,而其支持者则认为CFD应用实用高效。

然而有趣的是,双方都认为计算流体动力学(CFD)的建模和所提供的信息与数据中心模型师做的一样好。而支持者将CFD建模软件视为一种工具,可以将其应用于数据中心机房空间空气分布的建模。

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CFD建模

人们希望通过CFD评估机房容量管理的量化结果,而不是仅仅为了建模,通过采用CFD建模来为数据中心项目带来价值平衡。

首先查看一下其应用动机。以下的数据中心设计指南提出了数据大厅区域内的CFD建模:

•CFD被提名为“测试各种设计布局和配置的可行方案”[ASHRAE数据通信设备中心设计考虑,第二版]。

“为了获得最佳结果,需要结合使用CFD建模系统和电力和冷却功能”[ANSI/BICSI 002-2014数据中心设计和实施最佳实践]。

•考虑用于大型数据中心的计算流体动力学(CFD)模型,以优化电信路径、空调设备、设备外壳、回风口、通风口和通风砖的位置[TIA标准TIA-942-A数据通信基础设施标准中心,2012年8月]。

这些建议是促进机房空间CFD建模作为最佳实践的强劲的推动力,并提示将CFD建模应用于数据中心机房空间(如测试和优化设计)所带来的益处。但是这些建议也提出了以下几个关键问题:采用CFD分析是否会产生这些好处,这些好处究竟是什么?

要回答这些问题,需要考虑CFD建模本身。CFD建模软件是一个可以预测数据中心气流和温度分布的一组方程的工具。该工具将由CFD从业人员根据应用来量身定制。

在ASHRAE RP-1133“如何验证和报告室内环境建模CFD分析”或CIBSE AM11“建筑性能建模”内容中可以找到CFD建模应用于环境建模的指导。尽管这些文件提供了关于应用CFD的内容,但这个指导并不是针对机房空间的气流模型的。

ASHRAE研究项目RP-1675“数据中心CFD建模指南”预计将产生数据中心特定的指导方针和基准,这将有益于此类应用。此外,使用数据中心特定的CFD软件可以明确帮助捕获关键的建模方面,例如泄漏路径或地砖。这足以获得数据中心机房空间的CFD建模的价值吗?

在专家看来,获得CFD建模价值的关键在于,如果不是为了获得差价合约报告而进行的,CFD实践者对项目的理解并这种理解转化为正确模型的能力。在这方面,可以采用从环境模型开发和评估中的十个迭代步骤中获得灵感的方法。在进行建模之前,确定以下内容并与项目团队分享:

(1)建模目的。

(2)性能指标和验收标准。

(3)模型的关键特性。

在数据大厅设计的背景下,CFD建模目的通常是确认冷却系统是否能够向IT设备输送足够的空气。其性能指标可以基于IT设备入口空气温度、机柜前端温度或服务等级协议(SLA)中指定的温度传感器位置。这种模型的关键特征之一是确保它捕获冷却系统设计中使用的元素,并因此与设计基础保持一致。

虽然这不一定会改善建模本身,但它确保进行建模的人员对模型的意图有着透彻的理解,并且在开发模型时能够捕捉到这个意图。这也使得CFD建模研究成为关于数据大厅气流管理的一些关键方面的讨论:平衡冷却气流的需求和供应、空气泄漏管理、控制策略。而这些将成为讨论优化策略的共同基础,例如用于气流管理的冷却单元和挡板的定位。

在许多情况下,还需要讨论研究的情景。这个讨论集中在诸如“这是最坏情况”,还是“这种故障情况有多大可能”等问题上。虽然建模用于量化影响及其严重性,但对概率的评估超出了团队的建模和参与范围,客户需要明确界定风险水平。根据当时可用的信息,这是决定是否在部分负载或在完全占用空间下分析机房空间的决定。

数据大厅CFD建模研究的价值在于如何建立设计的信心。根据人们的经验,这是通过对建模进行教育来实现的,不仅包括其优点,还包括其局限性。当CFD建模工具以这种方式接近时,它提供了很多对气流和冷却特征的独特见解。(编译:圈圈)

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