目前CFD熱仿真在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，主要有三種：1、設(shè)計評估，在數(shù)據(jù)中心設(shè)計階段對設(shè)計配置方案進行仿真驗證評估；2、運營評估，對已投產(chǎn)運營的數(shù)據(jù)中心存在局部過熱或耗能嚴重問題的優(yōu)化方案仿真評估；3、再評估，數(shù)據(jù)中心已做過CFD評估并建檔，在原有模型基礎(chǔ)上對擴容方案進行評估。自國內(nèi)率先推出機房CFD熱仿真服務(wù)至今已近十年，為移動、聯(lián)通、電信三大運營商及政府、金融、電力、BAT等大量行業(yè)客戶提供了服務(wù)。本文結(jié)合實際案例，對其中的運營評估進行了闡述，希望對CFD熱仿真技術(shù)在機房優(yōu)化改造中的應(yīng)用有所借鑒。

1、  建模  

在機房現(xiàn)場，用CFD軟件進行建模，即建造出一個虛擬機房，這個虛擬機房的機柜擺放、服務(wù)器配置、空調(diào)大小和位置、氣流組織布置，甚至機房高度、地板高度、走線架布置、照明燈管數(shù)量和位置、橫梁、立柱等等，都是依照真實機房而建立。

2、  方案模擬 

虛擬機房創(chuàng)造完成后，根據(jù)改造優(yōu)化方案，對建模文件進行相應(yīng)的修改（可另存文件或版本），并在專用的CFD服務(wù)器上進行模擬運算。

3、  輸出結(jié)果 

 運算完成后，輸出各種結(jié)果，包括任意平面的溫度場云圖（通常選取三個高度的水平面溫度場云圖）、空調(diào)氣流流線圖（包括送風(fēng)、回風(fēng)氣流流線圖）、各空調(diào)利用率、各機柜過熱狀況示意圖、機房熱負荷分布圖等。

4、  仿真評估結(jié)論

根據(jù)改造方案驗證和優(yōu)化模擬結(jié)果，給出對該改造方案的評估結(jié)論。改造方案不存在問題的，給出肯定意見；改造方案存在問題的，給出優(yōu)化建議�？梢阅�擬多種改造優(yōu)化方案，輸出結(jié)果進行比較，供業(yè)主投資決策參考。

  1、機房概況 

主機房長約28.45米，寬約20.6米，面積約586平方米，隔壁空調(diào)機房寬約2.25米，架高防靜電地板下送風(fēng)，吊頂上回風(fēng)，主機房與空調(diào)機房在地板下及吊頂上方有通風(fēng)孔洞供空調(diào)送回風(fēng)。機房的布局情況見圖2-1。

圖2-1：機房布局圖

機房的小型機區(qū)域基本上按照冷熱通道布局，但因為冷熱通道沒有封閉，使得冷熱氣流竄氣，產(chǎn)生局部高溫，存在宕機隱患。

1、建模 

依照現(xiàn)場機房，在CFD軟件上面創(chuàng)建一個虛擬機房，如圖2-2所示：

圖2-2：虛擬機房

機房設(shè)備熱負荷分布如圖2-3所示。

圖2-3：機房設(shè)備熱負荷分布 

2、方案模擬

將小型機區(qū)域的冷通道封閉，與熱通道隔離，可以避免冷熱氣流竄氣，提高送風(fēng)利用效率，同時，冷通道內(nèi)各點溫度更加均勻。封閉方案如圖2-4，形成4條封閉冷通道，同時將小型機區(qū)域與上面兩排機柜進行隔離，避免熱通道氣流影響上面兩排機柜。通過CFD熱仿真模擬，分析改造后的機房溫度場、氣流組織、空調(diào)利用率等問題。

 圖2-4：冷通道封閉方案

3、運算及輸出結(jié)果

在CFD服務(wù)器上運算后，輸出3個水平高度的溫度場圖：

圖2-5: 0.2米高度溫度場  

圖2-6：1.0米高度溫度場

圖2-7: 1.8米高度溫度場  

 圖2-8：各空調(diào)利用率

從溫度場分布圖可以看出，由于不再受熱通道竄氣的影響，封閉的冷通道內(nèi)各處溫度比較均勻，不同高度的溫度也基本相當(dāng)。

輸出各臺空調(diào)利用率如圖2-8所示。

從上面模擬的情況看，各臺空調(diào)的利用率有大有小，后面模擬停機或故障情況時，可以利用率高的空調(diào)為停機或故障對象。

輸出送風(fēng)氣流組織流線圖如圖2-9：

圖2-9：送風(fēng)氣流

從上面的送風(fēng)氣流圖（不顯示機柜）可見，在進行了冷通道封閉后，空調(diào)送風(fēng)大部分在冷通道內(nèi)，部分通過機柜底部的孔洞進入機柜，而不是短路回到空調(diào)、或竄氣到熱通道。這樣空調(diào)送風(fēng)的利用效率得以提高。

輸出各機柜過熱情況如圖2-10所示：

圖2-10：各機柜過熱情況

模擬結(jié)果：所有機柜最高進風(fēng)溫度滿足要求，沒有機柜處于過熱或臨近過熱狀態(tài)。

4、停機或故障模擬

模擬利用率最高的空調(diào)，在備用停機或故障（整機故障或制冷故障）時，機房的溫度場情況，以及各機柜的過熱情況。如圖2-11是模擬做了冷通道封閉后，一臺空調(diào)停機或整機故障情況下，各機柜的過熱情況。從模擬結(jié)果看，各機柜均沒有過熱情況出現(xiàn)。

圖2-11：一臺空調(diào)停機的機柜過熱情況

還可以輸出其它諸如空調(diào)利用率、各高度溫度場圖、各機柜的進風(fēng)平均溫度等。另外，可以再多做一些模擬方案，比如其它臺空調(diào)的停機備用、多臺停機備用，為各空調(diào)組網(wǎng)群控方案提供參考。限于篇幅，本文不再一一展開。

1、  在機房改造優(yōu)化方案形成過程中，采用CFD熱仿真技術(shù)對改造方案進行驗證評估，可以直觀地展示改造優(yōu)化后的效果，最大限度地避免由于方案的疏漏帶來的改造效果不達標(biāo)問題，保護業(yè)主的投資；

2、  采用CFD熱仿真技術(shù)，可以模擬多種改造方案，比較其優(yōu)劣，對機房的改造方案決策提供重要的參考依據(jù)，起到優(yōu)化設(shè)計方案、減少甚至避免設(shè)計錯誤的作用；

3、  采用CFD熱仿真技術(shù)，可以模擬機房的各種使用情況，對機房的節(jié)能運行、安全運行起到指導(dǎo)作用。

深厚的專業(yè)認識、豐富的應(yīng)用經(jīng)驗、強大的軟件功能，是保障CFD熱仿真效果的關(guān)鍵因素。在這方面，艾默生網(wǎng)絡(luò)能源（Vertiv）CFD熱仿真服務(wù)，采用的是國外先進的CFD軟件，結(jié)合艾默生五十余年的機房環(huán)境控制領(lǐng)域的專業(yè)能力和眾多CFD仿真評估的成功實踐經(jīng)驗，確實值得信賴！