So berechnen Sie die Kühlkapazität für die Klimaanlage eines Rechenzentrums und enthüllen die Geheimnisse!
2024-03-08
Bei der Auslegung und dem Betrieb von Klimaanlagen für Rechenzentren ist die genaue Berechnung der Kühlleistung ein Schlüsselfaktor für einen effizienten und stabilen Betrieb. Dieser Artikel befasst sich mit den Methoden zur Berechnung der Kühlkapazität und ihrer Anwendung in verschiedenen Arten vonRechenzentren.
1. Methoden zur Berechnung der Kühlleistung
Die Berechnung der Kühlkapazität ist die Grundlage für die Beurteilung des Klimatisierungsbedarfs eines Rechenzentrums. Zu den Hauptmethoden gehören die Strom- und Flächenmethoden unter Berücksichtigung der von den Geräten erzeugten Wärme und der Wärmebelastung der Umgebung.
2. Präzise Schätzung der Klimaanlage und der Kältelast
Für präzisionsklimatisierte Räume wie Rechenzentren muss die Kältelastschätzung Faktoren wie die Wärmelast der Ausrüstung, die Wärmelast der Umgebung, die Beleuchtung und die Wärmeableitung des Personals berücksichtigen.
Schätzbeispiel: Beispielsweise beträgt in einem 100 Quadratmeter großen Raum mit einer Gesamtgeräteleistung von 20 kW, einer Wand- und Deckenleitung von 5 kW und einer Fensterstrahlung von 2 kW die Gesamtkältelast etwa 27 kW. Wenn der Raum normalerweise fünf Personen umfasst, beträgt die Wärmeableitungslast des Personals etwa 500 W.
Um zu veranschaulichen, wie sich die Leitung von Gebäudestrukturen auf die Kältelast des Rechenzentrums auswirkt, betrachten Sie das folgende Beispiel:
Schätzungsbeispiel: Angenommen, ein Rechenzentrum weist die folgenden Eigenschaften auf:
Wände: Doppelschichtige Ziegelwände mit einer Gesamtdicke von 30 cm.
Boden: Beton, 10 cm dick.
Decke: Gipskartonplatte, Dicke 5 cm.
Rechenzentrumsfläche: 100 Quadratmeter, Höhe 3 Meter.
Die Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten (λ) für jedes Material können in der Regel aus Baustoffhandbüchern entnommen werden. Nehmen wir beispielsweise an, dass der Wärmeleitkoeffizient für Ziegelwände 0,6 W/m·K, für Beton 1,4 W/m·K und für Gipskartonwände 0,25 W/m·K beträgt.
Als nächstes verwenden wir die Leitungsformel Q = U * A * ΔT, um die Leitung für jeden Abschnitt zu berechnen, wobei:
Q die Leitung (W),
U der Wärmeübertragungskoeffizient des Materials (W/m²·K) und
A der ist Oberfläche (m²),
ΔT ist der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außentemperatur (K).
Die Berechnungsformel für U lautet U = 1 / (d / λ), wobei d die Materialdicke (m) und λ die Wärmeleitfähigkeit ist.
Indem wir die Ableitung für jeden Abschnitt berechnen und aufsummieren, können wir die Gesamtableitung für das gesamte Rechenzentrum ermitteln und so die erforderliche Kältelast abschätzen. Diese Methode bietet eine genauere Möglichkeit, den Kühlbedarf eines Rechenzentrums einzuschätzen.“
3. Berechnung der USV-Raumklimatisierungsoptionen
Für USV-Räume umfasst die Auswahl der Klimaanlage Berechnungen auf der Grundlage spezifischer Wärmelastbedingungen, einschließlich des Stromverbrauchs der Geräte, der Raumfläche und der Wärmelastdichte.
Schätzungsbeispiel:
Angenommen, der Gesamtstromverbrauch der Geräte für einen USV-Raum beträgt 50 kW und die Fläche des Raums beträgt 100 Quadratmeter. Unter Berücksichtigung einer Wärmelastdichte von 20 W/Quadratmeter wird davon ausgegangen, dass die Wärmelast der Fläche 100 Quadratmeter * 20 W/Quadratmeter = 2000 W oder 2 kW beträgt.
Unter Berücksichtigung sowohl der Geräteleistung als auch der vom Bereich erzeugten Wärmelast beträgt die Gesamtwärmelast 50 kW + 2 kW = 52 kW. Daher muss eine Klimaanlage ausgewählt werden, die mindestens 52 kW Kühlleistung bereitstellen kann. Aus Gründen der Redundanz und Zuverlässigkeit könnten zusätzliche Kühlkapazität oder eine Klimaanlage mit einer N+1-Konfiguration in Betracht gezogen werden.
4. Berechnung der IDC-Raumklimatisierungsoptionen
Die Berechnung für die Auswahl einer Klimaanlage in IDC-Räumen (Internet Data Center) ist komplexer und umfasst die Anzahl der Serverschränke, die Stellfläche jedes Geräts und den Koeffizienten der Umgebungswärmebelastung.
F: Wie lassen sich Redundanz und Effizienz im IDC-Raumklimasystem in Einklang bringen? A: N+1- oder höhere Redundanzkonfigurationen können übernommen werden, wobei auch das Energie-Effizienz-Verhältnis (EER) oder das saisonale Energie-Effizienz-Verhältnis (SEER) der Klimaanlage berücksichtigt wird.
Schätzbeispiel:
Angenommen, ein IDC-Raum benötigt eine Gesamtkühlleistung von 100 kW. Um Redundanz zu gewährleisten, kann eine N+1-Konfiguration gewählt werden, d. h. die Installation von Klimaanlagen mit einer Gesamtleistung, die die erforderliche Kühlleistung übersteigt. Wenn Sie beispielsweise drei Einheiten mit einer Kühlleistung von jeweils 40 kW installieren, ergibt sich eine Gesamtkühlleistung von 120 kW, mit 20 kW als Redundanz.
Gleichzeitig sollten aus Effizienzgründen Klimaanlagen mit hohen Energie-Effizienz-Verhältnissen (EER) oder saisonalen Energieeffizienz-Verhältnissen (SEER) gewählt werden. Wenn der EER für jede Klimaanlage 3,0 beträgt, würde sie im Vergleich zu einem System mit einem EER von 2,5 bei gleicher Kühlleistung weniger Energie verbrauchen. Dies gewährleistet sowohl die Systemzuverlässigkeit (durch Redundanz) als auch die Effizienz (durch die Auswahl von Klimaanlagen mit hohem EER).
Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Klimaanlage des IDC-Raums den normalen Betrieb auch dann aufrechterhalten kann, wenn eine Einheit ausfällt, und optimiert die Energieeffizienz unter normalen Betriebsbedingungen.
5. Berechnung der Belastung der Reinraum-Klimaanlage für die Fertigungswerkstatt
Bei der Berechnung der Klimatisierungslast für eine Fertigungswerkstatt müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, darunter die von der Ausrüstung erzeugte Wärme, die Wärme des Personals, die Beleuchtung, die äußere Wärmebelastung der Umgebung und die erforderliche Luftreinheit in der Werkstatt. Hier ist ein konkretes Berechnungsbeispiel:
Schätzungsbeispiel:
Angenommen, eine Produktionshalle hat eine Fläche von 200 Quadratmetern und eine Höhe von 3 Metern. Die Werkstatt verfügt über wärmeerzeugende Anlagen mit einer Gesamtleistung von 30 kW. Im Durchschnitt sind 10 Arbeiter in der Werkstatt beschäftigt, von denen jeder etwa 100 W Wärme erzeugt. Die Gesamtleistung der Beleuchtungsanlagen der Werkstatt beträgt 5 kW. Unter der Annahme einer externen Umgebungswärmelast von 10 kW und einer zusätzlichen 5 kW-Last zur Aufrechterhaltung der Luftreinheit errechnet sich die gesamte Wärmelast wie folgt:
Daher benötigt die Fertigungswerkstatt eine Klimaanlage mit a minimale Kühlleistung von 51 kW. Je nach tatsächlichem Bedarf kann es notwendig sein, eine gewisse Redundanz in Betracht zu ziehen, um bei hoher Auslastung oder bei Geräteausfällen eine geeignete Arbeitsumgebung sicherzustellen.
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