Dengan penerapan dan popularitas server tingkat kabinet dengan kepadatan tinggi, penggunaan sistem pendingin udara presisi tingkat ruangan tradisional akan menyebabkan kehilangan kapasitas pendinginan, sehingga menghasilkan PUE tinggi di pusat data. Makalah ini mengusulkan sistem pendinginan backplane pendinginan evaporatif ekspansi langsung untuk tingkat kabinet pusat data guna mengurangi kehilangan kapasitas pendinginan sistem pendingin ruang komputer dan meningkatkan efisiensi energi pusat data. Makalah ini melakukan studi eksperimental pada pelat dingin evaporatif dari sistem pendingin tingkat kabinet. Suhu lingkungan uji adalah 30°C, disipasi panas simulasi adalah 5-7kW, dan rentang penyesuaian kecepatan kompresor adalah 3000-5000r/menit. Pengujian dilakukan dalam keadaan stabil, dan bagian stabil dari parameter kinerja sistem diambil untuk pemrosesan data dan analisis hasil pengujian. Hasilnya menunjukkan bahwa suhu rata-rata pelat dingin evaporatif stabil pada 18,5°C, dan perbedaan suhu dikendalikan dalam 4°C, yang dapat memberikan pendinginan berkelanjutan dan stabil ke kabinet pendingin.
Pembatasan Efektivitas Penggunaan Daya (PUE) untuk pusat data yang baru dibangun semakin ketat. Dalam struktur konsumsi energi pusat data, konsumsi energi peralatan yang digunakan untuk mendinginkan server dan menghilangkan panas menyumbang sekitar 40% dari total konsumsi energi, yang merupakan faktor utama yang memengaruhi PUE-nya. Dengan perkembangan teknologi komputer dan masyarakat, permintaan pengguna terhadap server berdaya tinggi semakin meningkat, dan kabinet pusat data memiliki persyaratan yang semakin tinggi untuk sistem dan peralatan pendingin. Penerapan teknologi baru seperti komputasi awan dan big data telah meningkatkan kepadatan daya satu kabinet dari kurang dari 5kW menjadi tidak kurang dari 7kW, atau bahkan tidak kurang dari 10kW, dan permintaan untuk disipasi panas di pusat data meningkat secara dramatis.
Dibandingkan dengan pendingin udara presisi tradisional, sistem pendingin evaporatif setingkat kabinet memiliki keunggulan tanpa kipas besar, kebisingan rendah, dan konsumsi energi rendah. Ini adalah salah satu bentuk teknis penting untuk mencapai pendinginan yang efisien di lemari pendingin pusat data.
Katup solenoid dihubungkan ke kondensor dan penukar panas untuk mewujudkan fungsi koneksi dan pemutusan antara kondensor dan penukar panas. Peralihan antara mode non-humidifikasi dan dehumidifikasi (isi penelitian artikel), mode dehumidifikasi, dan mode humidifikasi dapat dilakukan dengan mengontrol katup udara rana, katup tiga arah, dan katup solenoid.
Dalam sistem ini, pelat dingin evaporatif ekspansi langsung menggunakan pelat pemanas silikon sebagai sumber panas simulasi untuk mensimulasikan beban. Pelat pemanas silikon terhubung ke regulator tegangan satu fase. Daya pelat pemanas diatur dengan mengatur tegangan pelat pemanas untuk mensimulasikan pengujian pelat dingin evaporatif di bawah berbagai kondisi beban. Satu pelat dingin evaporatif menggunakan empat pelat pemanas karet silikon untuk melaksanakan uji simulasi beban. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, untuk setiap pelat dingin evaporatif, 8 termokopel tipe K disusun, dan termokopel tersebut ditanamkan dalam lembaran gemuk termal berlubang. Celah tersebut diisi dengan gemuk termal. Dengan cara ini, suhu permukaan atas pelat dingin evaporatif diukur untuk memeriksa keseragaman suhunya.
Di bawah daya sumber panas simulasi yang sama, saat kecepatan kompresor meningkat, perbedaan suhu maksimum pada pelat dingin evaporatif menunjukkan tren menurun, dan suhu rata-rata juga menunjukkan tren menurun. Seiring meningkatnya kecepatan kompresor, tekanan penguapan dalam sistem menurun, dan suhu pertukaran panas yang sesuai di pelat dingin penguapan menurun, yang menyebabkan suhu setiap titik pengukuran juga menurun, dan perbedaan suhu maksimum juga menunjukkan tren menurun. Oleh karena itu, untuk memastikan keseragaman suhu yang lebih baik pada pelat dingin evaporatif, kecepatan kompresor dapat ditingkatkan dengan tepat.
Pembatasan Efektivitas Penggunaan Daya (PUE) untuk pusat data yang baru dibangun semakin ketat. Dalam struktur konsumsi energi pusat data, konsumsi energi peralatan yang digunakan untuk mendinginkan server dan menghilangkan panas menyumbang sekitar 40% dari total konsumsi energi, yang merupakan faktor utama yang memengaruhi PUE-nya. Dengan perkembangan teknologi komputer dan masyarakat, permintaan pengguna terhadap server berdaya tinggi semakin meningkat, dan kabinet pusat data memiliki persyaratan yang semakin tinggi untuk sistem dan peralatan pendingin. Penerapan teknologi baru seperti komputasi awan dan big data telah meningkatkan kepadatan daya satu kabinet dari kurang dari 5kW menjadi tidak kurang dari 7kW, atau bahkan tidak kurang dari 10kW, dan permintaan untuk disipasi panas di pusat data meningkat secara dramatis.
Dibandingkan dengan pendingin udara presisi tradisional, sistem pendingin evaporatif setingkat kabinet memiliki keunggulan tanpa kipas besar, kebisingan rendah, dan konsumsi energi rendah. Ini adalah salah satu bentuk teknis penting untuk mencapai pendinginan yang efisien di lemari pendingin pusat data.
Katup solenoid dihubungkan ke kondensor dan penukar panas untuk mewujudkan fungsi koneksi dan pemutusan antara kondensor dan penukar panas. Peralihan antara mode non-humidifikasi dan dehumidifikasi (isi penelitian artikel), mode dehumidifikasi, dan mode humidifikasi dapat dilakukan dengan mengontrol katup udara rana, katup tiga arah, dan katup solenoid.
2 Analisis Simulasi
Karena fluida kerja mengalir ke pelat dingin evaporatif dalam keadaan dua fase, saluran aliran serpentine tradisional memiliki kekurangan berupa pengalihan aliran yang sulit dan area perpindahan panas yang kecil, serta distribusi fluida kerja yang tidak merata di setiap saluran aliran akan menyebabkan perbedaan suhu yang besar pada permukaan pelat dingin evaporatif. Berdasarkan cacat di atas, diusulkan untuk mengoptimalkan desain saluran aliran pelat dingin evaporatif.
3 Uji eksperimental
Berdasarkan alasan di atas, pelat pendingin evaporatif ekspansi langsung saluran aliran sarang lebah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 telah diproduksi. Dengan mengoptimalkan parameter struktural saluran aliran sarang lebah, masalah pengalihan fluida kerja dua fase pada pelat pendingin evaporatif dapat diselesaikan; Dikombinasikan dengan hasil simulasi domain padat saluran aliran sarang lebah, pelat pendingin evaporatif dengan struktur saluran aliran ini memiliki kinerja keseragaman suhu yang lebih baik secara teori. Lebar saluran aliran pelat pendingin evaporatif adalah 10mm, tinggi saluran aliran internal adalah 3mm, dan ketebalan keseluruhan adalah 5mm.
Dalam sistem ini, pelat dingin evaporatif ekspansi langsung menggunakan pelat pemanas silikon sebagai sumber panas simulasi untuk mensimulasikan beban. Pelat pemanas silikon terhubung ke regulator tegangan satu fase. Daya pelat pemanas diatur dengan mengatur tegangan pelat pemanas untuk mensimulasikan pengujian pelat dingin evaporatif di bawah berbagai kondisi beban. Satu pelat dingin evaporatif menggunakan empat pelat pemanas karet silikon untuk melaksanakan uji simulasi beban. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, untuk setiap pelat dingin evaporatif, 8 termokopel tipe K disusun, dan termokopel tersebut ditanamkan dalam lembaran gemuk termal berlubang. Celah tersebut diisi dengan gemuk termal. Dengan cara ini, suhu permukaan atas pelat dingin evaporatif diukur untuk memeriksa keseragaman suhunya.
4 Hasil dan Analisis
Gambar 6 adalah kurva yang menunjukkan distribusi suhu permukaan pelat dingin evaporatif dari waktu ke waktu di bawah kondisi simulasi daya sumber panas sebesar 5kW dan kecepatan kompresor 4500r/menit. Suhu rata-rata pelat dingin evaporatif adalah 18,5°C; suhu tertinggi di antara 8 titik pengukuran suhu adalah 19,9°C, dan suhu terendah adalah 17,2°C. Perbedaan suhu di dalam pelat dingin evaporatif dikendalikan dalam 4°C. Suhu pelat dingin evaporatif mulai turun dari inlet T1. Karena penurunan tekanan besar pada pelat dingin evaporatif, suhu pelat turun ke titik pengukuran T6, lalu naik ke outlet T8. Mulai dari titik pengukuran T6, karena peningkatan kekeringan fluida kerja, koefisien pertukaran panas antara fluida kerja dan pelat dingin evaporatif menurun, pertukaran panas konvektif menurun, dan suhu secara bertahap meningkat.
Di bawah daya sumber panas simulasi yang sama, saat kecepatan kompresor meningkat, perbedaan suhu maksimum pada pelat dingin evaporatif menunjukkan tren menurun, dan suhu rata-rata juga menunjukkan tren menurun. Seiring meningkatnya kecepatan kompresor, tekanan penguapan dalam sistem menurun, dan suhu pertukaran panas yang sesuai di pelat dingin penguapan menurun, yang menyebabkan suhu setiap titik pengukuran juga menurun, dan perbedaan suhu maksimum juga menunjukkan tren menurun. Oleh karena itu, untuk memastikan keseragaman suhu yang lebih baik pada pelat dingin evaporatif, kecepatan kompresor dapat ditingkatkan dengan tepat.