结论

基础条件
1、两组微模块,每组均为28个柜位,其中3台为65千瓦显冷的列间空调,1台为列头柜,剩余机柜共24台一组,每台机柜最高电力限额5KW。
2、场地面积为11*11米,层高室内吊顶下净高3.8米。


统计下来,当前环境下,仿真软件统计总热负载约为348KW(含空调做功功耗),以此为输入条件,进行的仿真结果如下:


可以看到,当显冷量全部集中于冷通道内时,通道内的服务器进风口温度均不超过22摄氏度,在数据中心暖通要求中是可接受的。此时总的显冷为390KW,大于显热348KW,所以哪怕是在电力额定限额下,也不会存在空调制冷不足的问题。
但是,从风险预计的角度来说,不可能保持空调系统全年均无故障运行,需要考虑当其中一条微模块中的三套系统中,出现任意一台故障的情况下,会造成什么样的后果,通过仿真来测算是否能够接受其小于显热的冷通道温度条件


可见,当采用显冷量接近显热或略小于显热的空调配置下,没有显冷量的冗余,容易导致通道内温度超过服务器可接受的上限,在考虑空调显冷量配比时,要结合业务发展的情况,进行热负荷仿真。
如上结论,当预计的单个机柜电力限额5千瓦时,同时系数kx值为0.85的条件下,机房内也不能接受单台空调故障失效失去制冷,为此,笔者从经济实用性和运行经费节约的角度,推荐了一个相对容易接受的方案。
因为客户的设施上架是分步的,不会是一开始就投入满负荷的设备投入运行,或许搬迁后加上下线的设备电力容量总额可能数年内在120千瓦(单套微模块)左右,最大显冷量起始可以配置3*50KW的空调机组来解决温度控制需求,如初期额定小于120KW,当出现3台机组中一组失效,还能将冷通道内的温度维持在相较能够接受的水平。
分期建设,单套模块先采用3*50kw+1*50KW(预备柜位)的方案
那么,我们设定一种工况,如果前期运行中,每条微模块为100千瓦的热负荷,此时通道内没有空调宕机时,冷量是充分的,如下图:

在冷量充分的情况下,运行单机柜限额3千瓦,总IT功率77千瓦/通道时,这时候设定3台空调的一台宕机,再看看是否能够接受

可以看出,如果不满负荷运行的阶段下,两套50千瓦的空调即可使kx=60%时具备较好的温度环境。
提示:
仿真时热源不单纯有IT热负荷,还有空调自身工作的负荷,所以总的热负荷应该是:机柜热负荷+空调热负荷+新风负荷等,仿真计算不能只考虑机柜热负荷。
在冷量充分的情况下,运行单机柜限额4千瓦,总IT功率96千瓦/通道时,这时候设定3台空调的一台宕机,再看看是否能够接受
此工况下,显冷量已经小于显热量,仿真计算结果无法收敛,表明连续运行在当前工况,机房处于热失控状态。
单台机柜限额达到4千瓦,来到了额定限额的80%,IT负荷为96kw,空调负荷为24kw,整个机房总负荷为(96+24)*2=240kw,显冷量仅为200KW。换热量不足。
在冷量充分的情况下,运行单机柜限额4.5千瓦,总IT功率108千瓦/通道时,这时候设定4台空调的一台宕机,再看看是否能够接受


当运营的实际热负荷真实达到计划限额的90%,再增设一套50kw显冷的列间空调进行制冷备份,使得4*50kw空调损失1/4冷量时,还能够为机房保持正常的工作温度。