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Original Paper
Indooorr and Built
Environment
某数据中心湿热特性与表面凝结风险的实验研究
金云Cho1，桑云Park2, Taesub Lim3和Byungseon S. Kim3
室内和建筑环境0(0)1-20
!作者(s) 2016年再版及许可:sagepub.co。英国/ journalsPermissions.nav
DOI: 10.1177 / 1420326 x16657402
ibe.sagepub.com
摘要
与数据中心相邻的办公室的楼板下凝结是一个严重的问题，因为热舒适性以及信息和通信技术设备都对高湿度非常敏感。表面凝结风险主要取决于环境空气的表面能量平衡和水分含量。本文介绍了一种评价室内环境条件冷凝风险的评价方法和补救措施的效果，并提出了一种利用实验测量和数值模拟解决冷凝风险问题的策略。计算了信息通信技术服务器机房与办公区域之间两个区域的气温、湿度对系统运行的危害。分析了信息通信技术服务室的结构隔热性能、空间冷却条件、送风温度。通过对非信息通信技术空间室内温度的变化进行预测，找出产生结露状态的原因。楼板的结果表明,应用绝缘和高计算机房空调送风温度的- ing单位可以大大增加室内表面的最低温度,减少室内相对湿度和温度因素,从而防止表面凝结的非信息和通信技术空间相邻的信息和通信技术的服务器机房。
关键字
数据中心，湿热特性，表面冷凝，温度因子，室内环境不均匀，保温
接受日期:2016年6月7日
介绍
由于快速发展的信息和通讯技术(ICT)行业近年来,许多国家已经经历一个博览会-性能和处理帽nential增长能力和相关设备,以及数据中心的需求急剧增加的conse——quence开展业务的变化。
数据中心被定义为在专门设计的建筑物中建造的设施，每天24小时运行、管理和支持集中的ICT基础设施。作为非住宅建筑，其主要功能是
韩国胜南三星物产公司施工技术团队
三星物产株式会社机电团队2楼
韩国
韩国首尔延世大学建筑工程系
通讯作者:
赵金云，三星物产公司建筑技术团队，韩国京畿道城南寺邦当谷旁佑路145号，13530。
电子邮件:maxjcho@yonsei.ac.kr
保持ICT设备运行的最佳状态。总楼面面积是划分数据中心的重要指标之一。同样重要的是服务器室可用的上升楼面面积(称为空白区)及其与总楼面面积的比例，因为空白区和数据中心的其他部分在不同的气候条件和时间安排下运作。最近，金融服务业一直在建设高密度、大规模的数据中心、互联网数据中心和专门为数据服务大楼而建的云数据中心。建筑物的所有结构部件都有热桥，其热电阻在局部是脆弱的。热桥主要是由地质或结构原因引起的。在数据中心，评估热桥的重要性有很多原因。
它们可能导致表面凝结，霉菌生长和表面染色。
当热桥周围的温度低于建筑相邻部分时，相对湿度(RH)较高。热桥也会导致热损失的增加。建筑通风对于保持最佳室内环境、节能降耗起着至关重要的作用。
当边界温度低于露点(即水蒸气饱和的温度)时，就会发生表面凝结，并可能导致材料腐蚀和发霉、室内空气质量恶化和其他损害。3、4与强制使用加强绝缘,condensa,问题一般建筑最近被阻止在很大程度上,但在特殊的情况下建筑(如数据中心不同于一般建筑在功能和操作时间),冷凝通常发生在内部结构而不是外墙和建筑信封。表面温度与建筑物结构(墙或板)与周围环境之间的辐射热流和对流热流密切相关
一般来说，数据中心分为IT服务器操作空间和员工工作的办公室，这两个空间具有明显不同的空调系统、操作时间安排和环境条件。这两种类型的空间通常是垂直或水平分布的，它们的运行时间安排和环境条件会导致温差。当一个温度和相对湿度保持恒定的IT服务器室与一个办公空间相邻时，在温带或亚热带地区，当办公空间在夏季没有空调时，存在很高的冷凝风险。两个房间之间的温差和室内高湿度可能会导致控制失败。
本文旨在通过对ICT设备运行的数据中心内结露情况的分析，提出合理的结露预防措施。本研究的主要目的是利用一个动态能量模型程序来评估数据中心底层静压箱的冷凝风险，该程序可用于建筑物的荷载计算和自由浮动室内温度和相对湿度的分析。其它目的是根据绝缘位置和热性能预测每年结露的发生时间，并提出预防措施。研究方法和过程如图1所示。
分析研究
图2说明了数据中心中可能发生冷凝的一些情况。的服务器机房,传统的空气分布系统维持恒定的温度和湿度是一个铺设空气分布系统(概念),里面的地板总是设置在温度低至送风的温度从机房空气调节(坚固)单位。由于办公区域下部仅在工作时间内有空调，因此在工作时间以外的炎热潮湿的夏季可能会发生冷凝，在此期间天花板静压箱内的温度和相对湿度不受调节。在实际情况中，数据中心发生冷凝，其中一个办公室位于IT服务器室的正下方，每个房间的操作都按不同的时间调度进行
在数据采集系统中，对相邻办公空间的冷凝控制进行的研究很少。大多数研究3,8 - 10针对的是一般建筑外墙和窗户的冷凝现象，其原因是室内外温度和湿度的差异。的不断施压ence凝结在上面提到的数据中心的综合效应是由于炎热和潮湿的空气在没有空调的办公室的天花板静压,和低表面温度的楼板由24小时维护IT机房位于正上方的空调系统。
空调房间内的冷凝物可以通过两种方式进行预排:提高隔热性能，或控制室内空气温度和湿度。提高表面温度要求提高板壁的热工性能。降低室内湿度水平需要抑制蒸汽的产生或通过通风消除蒸汽。通常，室内环境控制是比较有效的方法;它具有较低的初始成本，易于实现。Aelenei和Henriques5对两者进行了分析
图1所示。研究方法及程序。
图2。数据中心空调系统图及可能发生冷凝的一些情况。
对流换热系数和辐射换热系数适用于多种气候敏感性和建筑enve- lope质量。他们的分析表明，对流和空气中的水分含量对建筑物表面结露的发生起着关键作用。
本研究确定了特定的IT环境条件，可能有利于室内表面凝结。由于问题的复杂性和动态性，我们决定采用一种简化的方法，即假定楼板之间存在稳态传热，而楼板之间不存在水分传递。
国际能源机构建议使用温度因子(fRsi)方法来评估冷凝。每个国家都有责任确定温度因子的设计值。12、13个室内
Rtfrac14;统一的总热阻的楼板(m2K / W)
肢体重复性劳损症frac14;的内部表面电阻的楼板(0.13 m2K / W)
内表面的温度系数(fRsi)显示的总热阻的关系楼板Rt的热阻楼板没有内部表面电阻Rsi,依赖于温度的办公室,Tof服务器机房,Td / c和温度在办公室-楼板Tsi的侧表面。温度因子也称为温度比、tem- perature index或冷凝阻力因子，可由式(3)确定。对于具有较低冷凝风险的绝缘良好的结构，温度因子将接近1.0
T - T R
结露预测是控制结露的关键
1
3
fR 如果
d = c
如果
- THORN;
建筑环境中的室内湿度。室内非均匀环境中水分分布的预测方法包括实验方法
在哪里
如果frac14;frac14;Tof - Td = c
Rt eth;
测量和数值模拟。14 tem -
在特定的室内条件下，作为防止建筑材料结露的性能指标。
此外，温度因子可以预测发生脉动的CRAC机组的送风温度，从而确定冷凝的可能性。15、16从能量平衡的角度看，通过结构的传热量与辐射对流引起的热流量相等。然而，由于数据中心的气流中可以忽略辐射传热，因此可以将冷凝风险计算为式(1)。5、10、17、18可以根据结构表面温度和环境空气露点温度来评估凝结风险。由式(1)推导出结构表面温度的函数式(2)
fRsifrac14;内表面的温度系数
楼板(办公区域)的底面。
许多欧洲国家已经为温度因素设定了限值或指导方针。荷兰建筑法规19要求新住宅建筑的标准温度因子fRsi等于或大于0.65。在法国，为避免在湿度超标2.5-5 g/m3的房间内凝结，温度因子应大于0.52。根据德国DIN标准，21个如果
室内温度为20℃，室内相对湿度为50%，室外温度为is-5℃，建筑围护结构表面最高相对湿度为80%，温度因子最低值为0.7。在芬兰，对新建筑的温度因子最小值的22项建议是:楼层为0.97，墙壁为0.87。
在英国,23,避免霉菌生长和表面con - densation住所,f Rsi主0.75是必需的。在研究中，研究了提高热工性能的影响
Tof
Td = c
Tof
Tsi
隔壁办公室的楼板都是
eth; - THORN;
Q frac14;
Rt frac14;
eth; - THORN;
肢体重复性劳损症 eth;
1THORN;
验证。并根据工作模式对送风温度进行了检测。
Tof
Td = c
肢体重复性劳损症
在哪里
Tsifrac14;Tof -eth; - THORN;times; 2THORN;
t
实验研究
R eth;
测量设置
问frac14;热流通过楼板
地板(W / m2)
Toffrac14;室内温度上限充气的办公区(oC)
Td / cfrac14;室内地板的温度数据中心区域(oC)
Tsifrac14;底部的楼板表面蛋彩画——真正的在办公室区域的天花板静压(oC)
实验研究的目的是了解能明显证实冷凝作用的环境条件。现场测量于2010年7月28日至31日进行，为期四天。仪器(表1)设置在位于数据中心A的IT服务器室和办公室之间的楼板上。
数据中心A是一座多用途建筑物，已于2008年落成。2009年投入使用，2010年开始数据中心运营。如图3所示，它是一座六层楼的建筑，有两个地下室。除数据中心位于五楼外，所有楼层均用作办公室，数据中心的办公室位于IT服务器室的正上方和正下方。数据中心由IT服务器和CRAC单元室组成。提升层高度为600mm，层对层高度为
5.4 m(图3(b))。
表1。测量仪器详情。仪器 技术数据
为了检测IT机房楼板下侧冷凝的现状，对室内温湿度进行了测量;四楼顶棚内的温度和相对湿度，五楼楼板顶侧和底侧的表面温度。图4显示了现场测量和测量位置的摘要。
有两个IT服务器室，每个服务器室面积850平方米(45米times;19米)，一个IT服务器室必须保持24小时恒温恒湿
一年到头，而办公室和公共空间在工作日每天保持设定的温度和湿度10小时，周末则关闭空调。目的:客观地估计其误差
红外测温仪
温湿度数据记录仪
数字热水瓶——湿度计
模型:服务826 - t2
类型:非接触式测温
测量范围:-50至 300℃
准确性(士(1位):
士2 oc公司(-50 100摄氏度)
操作温度:-20 ~ 50℃型号:HOBO数据记录仪
测量范围:
-20 70 oc / 0到95% RH准确性:士0.7 oc /士5% RH
总日志容量:7943数据模型:testo 635
测量范围:
-200至 1370℃/0至100% RH
准确性:士0.5%的测量值操作温度:-20 50摄氏度
在四楼办公区域的天花板内，连续四天每半小时测量一次温湿度，使用表1所示的温度计和湿度计。利用红外表面测温仪测定了楼板上下两侧的表面温度。数据中心A是一个大型设施，占据了大楼的全部六层。出于安全考虑，对IT服务器室的访问受到限制。因此，用非接触式红外表面温度计连续四天每12小时测量一次板坯顶部和底部共8个位置的表面温度，并计算5次表面温度测量的算术平均值，以减少误差。在室外温度和湿度方面，对韩国气象局提供的天气数据进行了分析。
图3。以某建筑为例，对其结露进行了现场实测。(a)数据中心分区计划图和(b)分区计划。
图4。办公区域和IT服务器室的现场测量点。(a)四楼办公区和(b)五楼数据中心区。
表2。办公区环境状况测量结果。
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