数据中心机房冷却方式有几种？(5)

不同功率密度下数据中心冷却失效引起的温升与时间的关系，结果见表1(基准温度为20 ℃)。随着单机柜功率密度的增大，冷却失效引起的温升速率逐渐增大。对于功率密度为5 kW/机柜的数据中心，冷却失效引起10 ℃温升需要50 s。

温升速率(y)和功率密度(x)大致合理的最佳拟合关系式为y=0.002 4x2+0.027 5x+0.000 3，如下图所示：

将拟合关系式改写成y=0.1x×0.024x+0.027 5x+0.000 3，并对拟合关系式的多项式系数进行主因子分析，可以发现：当功率密度(x)等于10 kW/机柜时，二次项因子为0.1×10×0.024×10=0.24，小于一次项因子0.027 5×10=0.275。当功率密度(x)小于10 kW/机柜时，一次项系数为主因子，并决定整个多项式的值，因此可简化为一次多项式，即在功率密度小于10 kW/机柜时，温升速率(y)与功率密度(x)更接近线性关系：y=0.050 1x-0.032 5(如图5所示)。比较图4和图5拟合曲线的残差R2也容易看出，当功率密度(x)小于10 kW/机柜时，在现有试验数据条件下用线性关系式表达拟合关系更准确。

当功率密度(x)大于10 kW/机柜时，由于二次项系数为主因子，并决定整个多项式的值，因此温升速率(y)与功率密度(x)更接近二次多项式关系：y=0.002 4x2+0.027 5x+0.000 3。根据多项式拟合关系式进行拟合数据外推，可以导出10～30 kW/机柜功率密度范围内的温升速率。

研究结论各不相同，这是合理的也是正常的。首先，各自的测试环境和工况不同;其次，影响温升的因素很多，比如功率密度、冷却系统架构、机柜数量、机柜布局、机房层高、架高地板高度、甚至机柜材质都会影响数据中心冷却失效后的温升。因此，不同数据中心冷却失效后的温升情况不一样，不能一概而论。

当前，国内研究数据中心冷却失效引起的温升的有效手段之一是建模仿真分析。笔者建立了数据中心的传热模型，应用数据中心专用仿真软件对数据中心冷却失效的温升进行计算分析。

传热模型描述

简化的数据中心传热模型下图所示，以数据机房作为一个封闭的传热系统，作如下假设：

(1)数据中心冷却系统失效，但服务器因有UPS供电而继续运行并持续发热。

(2)数据机房是一个封闭系统，只存在传热，不存在传质。

(3)服务器运行产生的热量通过以下几个途径散失：①热量被机房内的空气吸收;②通过机柜向空气传热;③通过建筑围护结构向室外环境散热;④通过架高地板向地板下环境散热;⑤通过楼板向邻近楼层传热。

(4)数据中心的冷热空气充分混合。

(5)机柜前门和后门通孔率为100%，即认为机柜没有前后门。

(6)传热过程为一维稳态传热过程。

仿真建模分析

采用软件建立一个数据中心的简单物理模型，进行CFD建模分析，3D物理模型如图所示，模型的相关参数见下图：

通过对一个功率密度为4 kW/机柜的数据中心进行冷却失效建模计算，应用软件可以快捷地给出不同时刻数据中心的温度分布云图，如图所示：

水冷网www.shuileng.net报道不同功率密度下数据中心冷却失效引起的温升与时间的关系，结果见表1(基准温度为20 ℃)。随着单机柜功率密度的增大，冷却失效引起的温升速率逐渐增大。对于功率密度为5 kW/机柜的数据中心，冷却失效引起10 ℃温升需...