绿色数据中心创建、运维和改造的达摩剑CFD——读《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》有感

最近工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发了《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》，一记重磅，在数据中心圈内激起不小的浪花，引起很大反响，该意见明确要求：要加快技术产品创新和应用，建立完善绿色标准评价体系，推动绿色数据中心创建、运维和改造，提升数据中心绿色发展水平，到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下。

如何实现PUE低于1.4的目标呢？

指导意见中重点任务第一条“提升新建数据中心绿色发展水平”第一点明确提到“强化绿色设计”，鼓励应用数值模拟技术进行热场仿真分析，验证设计冷量及机房流场特性。所谓“数值模拟技术”，数据中心行业称为“气流组织仿真”，简称CFD（计算流体动力学Computational Fluiud Dynamics），通过计算机模拟求解流体动力学方程，对流体流动与传热等物理现象进行分析，得到温度场、压力场、速度场等的计算方法，6SigmaDCX是数据中心行业的专用CFD软件，有着广泛的应用。

1.强化绿色设计

加强对新建数据中心在IT设备、机架布局、制冷和散热系统、供配电系统以及清洁能源利用系统等方面的绿色化设计指导。鼓励采用液冷、分布式供电、模块化机房以及虚拟化、云化IT资源等高效系统设计方案，充分考虑动力环境系统与IT设备运行状态的精准适配；鼓励在自有场所建设自然冷源、自有系统余热回收利用或可再生能源发电等清洁能源利用系统；鼓励应用数值模拟技术进行热场仿真分析，验证设计冷量及机房流场特性，引导大型和超大型数据中心设计电能使用效率值不高于1.4。

CFD可以针对新建数据中心在IT设备、机架布局、制冷和散热系统、供配电系统等方面提供绿色化设计指导，评估方案是否存在热点，热点产生的原因，以及优化设计方案，从设计之初就可以帮助数据中心走向绿色节能，让PUE值不高于1.4，当然还可以在产品设计之初就采用CFD进行散热设计，比如液冷技术，模块化机房设计，自然冷源，余热回收等。

方案对比和优化

液冷分析

自然冷源、余热回收等

全生命周期设计

设备级、机柜级、机房环境级解决方案

2.有序推动节能与绿色化改造

有序推动数据中心开展节能与绿色化改造工程，特别是能源资源利用效率较低的在用老旧数据中心，加强在设备布局、制冷架构、外围护结构（密封、遮阳、保温等）、供配电方式、单机柜功率密度以及各系统的智能运行策略等方面的技术改造和优化升级，鼓励对改造工程进行绿色测评，力争通过改造使既有大型、超大型数据中心电能使用效率值不高于1.8。

老旧数据中心改造的痛点在于为什么改？CFD采用“虚”+“实”=“实”的方式，“捉得病根；对症下药”，“实实在在”地提升数据中心的电能使用效率。所谓“虚”即利用3D虚拟建模的方式如实建立数据中心，“实”即实地勘测数据中心现场，保证仿真模型的准确性。如此一来仿真结果即可探明“痛点”，然后有针对性的提供“技术改造和优化设计”方案，保证实施的方案无风险，可靠，做到真正的“绿色测评”，最后让客户获得“实在”的电能使用效率提升。

CFD测评流程

数据中心实地勘测

3D虚拟仿真模型

3.加快绿色、关键和共性技术产品的研发与创新

鼓励数据中心骨干企业、科研院所、行业组织等加强技术协同创新与合作，构建产学研用、上下游协同的绿色数据中心技术创新体系，推动形成绿色产业集群发展，重点加快能效水效提升、有毒有害物质使用控制、废弃设备及电池回收利用、信息化管控系统、仿真模拟热管理和可再生能源、分布式供能、微电网利用等领域新技术、新产品的研发与创新，研究制定相关技术产品标准规范。

此处再次提到了绿色关键技术“仿真模拟热管理”，再次强调了CFD使用的必要性，国内对CFD的认知相比国外要低，国外已经普遍使用和认可CFD应用，我们要迎头追赶。

来源：黄锴“数据中心标准中有关CFD的一些要求与建议”报告

6SigmaRoom是专业的数据中心、通信机房行业CFD仿真分析软件，在国内外得到广泛认可，可用于评估数据中心机房内的变化对其弹性、容量和冷却效率的影响，也可以应用在数据中心机房整个生命周期，从设计、测试到运维管理。以下是6SigmaDCX系列软件的主要套件：

6SigmaRoom:

Ø数据中心专业版模块，可对数据中心室内外各种设计场景进行仿真分析。

6SigmaRoomLite:

Ø数据中心基本版本，可针对数据中心室内气流组织进行仿真分析。

6SigmaRack

Ø机柜级仿真模块，可针对机柜级别及微模块级别进行热气流组织仿真分析。

6SimaET:

ØIT设备级CFD分析模块，可做芯片封装、散热器等电子器件、服务器散热分析。

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