數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備發(fā)熱量計算方法

只要是電子設(shè)備、在工作過程中都會產(chǎn)生熱量，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房計算機(jī)處理信息的儀器中交流電源的能量幾乎全轉(zhuǎn)化成熱量了。也就是說、從設(shè)備的電源消耗就可推算出熱量的產(chǎn)生量，為了避免設(shè)備溫度升高至無法接受的程度，必須使這些熱量擴(kuò)散掉，否則熱量的積累將會導(dǎo)致故障，選擇適合的通風(fēng)或冷卻系統(tǒng)，首先需要知道設(shè)備的產(chǎn)熱量和散熱空間。

機(jī)房顯熱量來源：透過外窗進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱量、通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量、設(shè)備散熱量、人體散熱量、照明散熱量、新風(fēng)散熱量。

機(jī)房潛熱量來源：工作人員人體散熱量、滲透空氣及新風(fēng)換氣散熱量，人體內(nèi)的熱是通過皮膚和呼吸器官放出來的，這種熱因含有水蒸汽，其熱負(fù)荷應(yīng)是顯熱和潛熱負(fù)荷之和、人體發(fā)出的熱隨工作狀態(tài)而異。當(dāng)室溫為24℃時，其顯熱負(fù)荷為56cal，潛熱負(fù)荷為46cal;當(dāng)室溫為21℃時，其顯熱負(fù)荷為65cal，潛熱負(fù)荷為37cal.在兩種情況下，其總熱負(fù)荷均為102cal.

計算步驟：首先收集“所需數(shù)據(jù)”列表中要求的信息。然后根據(jù)下面的數(shù)據(jù)定義進(jìn)行發(fā)熱量計算，并將結(jié)果填寫到“發(fā)熱量分類匯總”列表中。將各分類匯總項相加，得到總發(fā)熱量。

數(shù)據(jù)定義：IT設(shè)備總負(fù)載功率(W)—所有IT設(shè)備電源輸入功率之和，電源系統(tǒng)額定功率—UPS系統(tǒng)的額定功率。如果使用了冗余系統(tǒng)，請勿包括冗余UPS的功率。

根據(jù)性質(zhì)不同，得熱量又分為顯熱和潛熱，而顯熱又包括對流熱和輻射熱兩種成分，計算設(shè)備或其他IT設(shè)備通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)哪芰靠梢院雎圆挥嫞�因此、交流電源干線所消耗的能量基本上都會轉(zhuǎn)換為熱量，這樣一來、IT設(shè)備的發(fā)熱量就可以簡單地等同于該設(shè)備的電力消耗量(均以瓦特為單位)。

(1)換氣及室外侵入的熱負(fù)荷

為了給在計算機(jī)房內(nèi)工作人員不斷補充新鮮空氣，以及用換氣來維持機(jī)房的正壓，需要通過空調(diào)設(shè)備的新風(fēng)口向機(jī)房送入室外的新鮮空氣，這些新鮮空氣也將成為熱負(fù)荷。通過門、窗縫隙和開關(guān)而侵入的室外空氣量，隨機(jī)房的密封程度，人的出入次數(shù)和室外的風(fēng)速而改變。這種熱負(fù)荷通常都很小、如需要、可將其拆算為房間的換氣量來確定熱負(fù)荷。

(2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)熱

通過機(jī)房屋頂、墻壁、隔斷等圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入機(jī)房的傳導(dǎo)熱是一個與季節(jié)、時間、地理位置和太陽的照射角度等有關(guān)的量。因此，要準(zhǔn)確地求出這樣的量是很復(fù)雜的問題。  當(dāng)室內(nèi)外空氣溫度保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)時，由平面形狀墻壁傳入機(jī)房的熱量可按下式計算：

Q=KF(t1-t2)kcal/h 式中，

K：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)(kcal/m2h℃);

F：圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積(m2);

t1：機(jī)房內(nèi)溫度(℃);

t2：機(jī)房外的計算溫度(℃)。

當(dāng)計算不與室外空氣直接接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)如隔斷等時、室內(nèi)外計算溫度差應(yīng)乘以修正系數(shù)，其值通常取0.4～0.7.常用材料導(dǎo)熱系數(shù)如下表所示：  材料導(dǎo)熱系數(shù)(kcal/m2h℃)材料導(dǎo)熱系數(shù)(kcal/m2h℃)

普通混凝土1.4～1.5、石膏板0.2、輕型混凝土0.5～0.7、石棉水泥板1、砂漿1.3、軟質(zhì)纖維板0.15、熟石膏0.5、玻璃纖維0.03、磚1.1、鍍鋅鋼板38、玻璃0.7、鋁板180、木材0.1~0.25

(3)從玻璃透入的太陽輻射熱

當(dāng)玻璃受陽光照射時，一部分被反射、一部分被玻璃吸收，剩下透過玻璃射入機(jī)房轉(zhuǎn)化為熱。

透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量可按下式計算：Q=KFq(kcal/h)

式中，K：太陽輻射熱的透入系數(shù);F：玻璃窗的面積(m2);q：透過玻璃窗進(jìn)入的太陽輻射熱強度(kcal/m2h)。

透入系數(shù)K值取決于窗戶的種類、通常取0.36～0.4.太陽輻射熱強度q隨緯度、季節(jié)和時間而不同，又隨太陽照射角度而變化。具體數(shù)值請參考當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。

(4)UPS熱量的產(chǎn)出由此公式計算得出：

產(chǎn)熱量(BTU/小時) = 負(fù)載功率(瓦特)x 無用功比例(由表1查出)x 3.41 (BTU轉(zhuǎn)換常數(shù))  注意：當(dāng)UPS工作在電池放電模式或正在給電池充電時，它的產(chǎn)熱量會增加，但這是很正常的。UPS輸出的這些能量并不需要特別注意，無須計算在通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計容量中。

(5)工藝設(shè)備的散熱量計算公式為：Q=1000n1n2n3n4SN/η (W)

Q——工藝設(shè)備散熱總量

n1——電機(jī)空量利用系數(shù)(安裝系數(shù))，即最大實耗功率與安裝功率之比，它反映了客定功率N的利用程度，一般為0.7~0.9 ;

n2——同時使用系數(shù)，即房間內(nèi)電動機(jī)同時使用的安裝功率與總安裝功率之比，根據(jù)工藝過程的設(shè)備使用情況而定、一般為0.5~0.8;

n3——負(fù)荷系數(shù)，每小時的平均實耗功率與設(shè)計最大實耗功率之比、它反映了平均負(fù)荷達(dá)到一個新的水平最大負(fù)荷的程度、一般可取0.5左右;

n4——考慮排風(fēng)帶走熱量的系數(shù)，一般可取0.5;

N——電動機(jī)的額定功率(安裝功率);

η——電動機(jī)效率(一般取85);

那么、現(xiàn)在我想請問：如果有一個潔凈無排風(fēng)潔凈室，二班工作制，室內(nèi)有兩臺工藝設(shè)備，同時工作、每臺設(shè)備的安裝功率(N)都是6KW，n1(0.7~0.9)我們?nèi)?.8，n2(0.5~0.8)我們?nèi)?(因為是同時工作)，n3我們?nèi)?.5，  n4我們?nèi)?(因為是無排風(fēng))，S我們?nèi)?.9.那么這個潔凈室工藝設(shè)備的總散熱量應(yīng)為：

Q=1000n1n2n3n4SN/η

Q=1000×0.8×1×0.5×1×0.9×(6×2)/85

Q=360×12/85 Q=50.82 (W)

Q=50.82 (W)

(6)其它熱負(fù)荷

在機(jī)房中，除上述熱負(fù)荷外，在工作中使用示被器、電烙鐵、吸塵器等都將成為熱負(fù)荷。由于這些設(shè)備的功耗一般都較小，可粗略按其額定輸入功率與功的熱當(dāng)量之積來計算。此外、機(jī)房內(nèi)使用大量的傳輸電纜，也是發(fā)熱體。其計算如下：

Q=860Pl(kcal/h) 式中，860：功的熱當(dāng)量(kca1/h);

P：每米電纜的功耗(W);

l：電纜的長度(m)。

總之、機(jī)房熱負(fù)荷應(yīng)由上述a—h各項熱負(fù)荷之和來確定。

數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房散熱量計算案例

某數(shù)據(jù)中心個面積為465平方米，額定功率為250kW，內(nèi)有150個機(jī)架，最多有20位人員。在本例中，按照慣例假設(shè)該數(shù)據(jù)中心的功率負(fù)載為額定功率的30%，即75kW.在上述條件下，數(shù)據(jù)中心的總發(fā)熱量為108kW。

在本例中，總散熱量中數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項所占的百分比，由于該系統(tǒng)功率僅為額定功率的30%。所以對UPS和配電系統(tǒng)在總發(fā)熱量中所占比例的估計要高于其實際值。如果系統(tǒng)以滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)、電源系統(tǒng)的效率將提高、它在整個系統(tǒng)發(fā)熱量中所占的比例將降低。如果對系統(tǒng)進(jìn)行過度規(guī)劃、那么將付出效率大幅降低的高昂代價。

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