Dengan penerapan dan popularisasi server tingkat kabinet berkepadatan tinggi, penggunaan sistem refrigerasi presisi tingkat ruangan tradisional akan menyebabkan hilangnya kapasitas pendinginan, sehingga mengakibatkan PUE yang tinggi di pusat data. Makalah ini mengusulkan sistem refrigerasi backplane evaporatif ekspansi langsung untuk tingkat kabinet pusat data untuk mengurangi hilangnya kapasitas pendinginan sistem refrigerasi ruang komputer dan meningkatkan efisiensi energi pusat data. Makalah ini melakukan studi eksperimental pada pelat dingin evaporatif dari sistem refrigerasi tingkat kabinet. Suhu lingkungan pengujian adalah 30℃, disipasi panas simulasi adalah 5-7kW, dan rentang penyesuaian kecepatan kompresor adalah 3000-5000r/min. Pengujian dilakukan dalam kondisi tunak, dan bagian stabil dari parameter kinerja sistem diambil untuk pemrosesan data dan analisis hasil pengujian. Hasil menunjukkan bahwa suhu rata-rata pelat dingin evaporatif stabil pada 18,5℃, dan perbedaan suhu dikendalikan dalam 4℃, yang dapat memberikan pendinginan yang berkelanjutan dan stabil ke lemari pendingin.
Pembatasan Power Usage Effectiveness (PUE) untuk pusat data yang baru dibangun menjadi semakin ketat. Dalam struktur konsumsi energi pusat data, konsumsi energi peralatan yang digunakan untuk mendinginkan server dan membuang panas menyumbang sekitar 40% dari total konsumsi energi, yang merupakan faktor utama yang mempengaruhi PUE-nya. Dengan perkembangan teknologi komputer dan masyarakat, permintaan pengguna akan server berdaya tinggi semakin meningkat, dan kabinet pusat data memiliki persyaratan yang semakin tinggi untuk sistem dan peralatan pendinginan. 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 pembuangan panas di pusat data telah meningkat secara dramatis.
Dibandingkan dengan AC presisi tradisional, sistem pendinginan evaporatif tingkat 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 terhubung ke kondensor dan penukar panas untuk mewujudkan fungsi koneksi dan pemutusan kondensor dan penukar panas. Peralihan antara mode non-pelembaban dan dehumidifikasi (konten penelitian artikel), mode dehumidifikasi dan mode pelembaban dapat diwujudkan dengan mengontrol katup udara rana, katup tiga arah, dan katup solenoid.
Dalam sistem, pelat dingin evaporatif ekspansi langsung menggunakan pelat pemanas silikon sebagai sumber panas simulasi untuk mensimulasikan beban. Pelat pemanas silikon terhubung ke pengatur tegangan satu fase. Daya pelat pemanas disesuaikan dengan menyesuaikan tegangan pelat pemanas untuk mensimulasikan pengujian pelat dingin evaporatif di bawah kondisi beban yang berbeda. Satu pelat dingin evaporatif menggunakan empat pelat pemanas karet silikon untuk mewujudkan uji simulasi beban. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, untuk setiap pelat dingin evaporatif, 8 termokopel tipe-K diatur, dan termokopel tertanam di lembaran gemuk termal beralur. Celah 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, seiring dengan peningkatan kecepatan kompresor, perbedaan suhu maksimum di pelat dingin evaporatif menunjukkan tren menurun, dan suhu rata-rata juga menunjukkan tren menurun. Seiring dengan peningkatan kecepatan kompresor, tekanan penguapan dalam sistem menurun, dan suhu perpindahan panas yang sesuai di pelat dingin evaporatif menurun, yang membuat suhu setiap titik pengukuran juga menurun, dan perbedaan suhu maksimum juga menunjukkan tren menurun. Oleh karena itu, untuk memastikan keseragaman suhu yang lebih baik dari pelat dingin evaporatif, kecepatan kompresor dapat ditingkatkan secara tepat.
Pembatasan Power Usage Effectiveness (PUE) untuk pusat data yang baru dibangun menjadi semakin ketat. Dalam struktur konsumsi energi pusat data, konsumsi energi peralatan yang digunakan untuk mendinginkan server dan membuang panas menyumbang sekitar 40% dari total konsumsi energi, yang merupakan faktor utama yang mempengaruhi PUE-nya. Dengan perkembangan teknologi komputer dan masyarakat, permintaan pengguna akan server berdaya tinggi semakin meningkat, dan kabinet pusat data memiliki persyaratan yang semakin tinggi untuk sistem dan peralatan pendinginan. 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 pembuangan panas di pusat data telah meningkat secara dramatis.
Dibandingkan dengan AC presisi tradisional, sistem pendinginan evaporatif tingkat 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 terhubung ke kondensor dan penukar panas untuk mewujudkan fungsi koneksi dan pemutusan kondensor dan penukar panas. Peralihan antara mode non-pelembaban dan dehumidifikasi (konten penelitian artikel), mode dehumidifikasi dan mode pelembaban dapat diwujudkan 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 kelemahan sulitnya pembagian aliran dan luas perpindahan panas yang kecil, dan 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 Pengujian Eksperimental
Berdasarkan alasan di atas, pelat pendingin evaporatif ekspansi langsung saluran aliran sarang lebah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 diproduksi. Dengan mengoptimalkan parameter struktural saluran aliran sarang lebah, masalah pembagian fluida kerja dua fase di pelat pendingin evaporatif dapat dipecahkan; 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, pelat dingin evaporatif ekspansi langsung menggunakan pelat pemanas silikon sebagai sumber panas simulasi untuk mensimulasikan beban. Pelat pemanas silikon terhubung ke pengatur tegangan satu fase. Daya pelat pemanas disesuaikan dengan menyesuaikan tegangan pelat pemanas untuk mensimulasikan pengujian pelat dingin evaporatif di bawah kondisi beban yang berbeda. Satu pelat dingin evaporatif menggunakan empat pelat pemanas karet silikon untuk mewujudkan uji simulasi beban. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, untuk setiap pelat dingin evaporatif, 8 termokopel tipe-K diatur, dan termokopel tertanam di lembaran gemuk termal beralur. Celah 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 dalam kondisi daya sumber panas simulasi 5kW dan kecepatan kompresor 4500r/min. Suhu rata-rata pelat dingin evaporatif adalah 18,5℃; suhu tertinggi di antara 8 titik pengukuran adalah 19,9℃, dan suhu terendah adalah 17,2℃. Perbedaan suhu di dalam pelat dingin evaporatif dikendalikan dalam 4℃. Suhu pelat dingin evaporatif mulai turun dari saluran masuk T1. Karena penurunan tekanan yang besar dari pelat dingin evaporatif, suhu pelat turun ke titik pengukuran T6, dan kemudian naik ke saluran keluar T8. Mulai dari titik pengukuran T6, karena peningkatan kekeringan fluida kerja, koefisien perpindahan panas antara fluida kerja dan pelat dingin evaporatif menurun, perpindahan panas konvektif menurun, dan suhu secara bertahap meningkat.
Di bawah daya sumber panas simulasi yang sama, seiring dengan peningkatan kecepatan kompresor, perbedaan suhu maksimum di pelat dingin evaporatif menunjukkan tren menurun, dan suhu rata-rata juga menunjukkan tren menurun. Seiring dengan peningkatan kecepatan kompresor, tekanan penguapan dalam sistem menurun, dan suhu perpindahan panas yang sesuai di pelat dingin evaporatif menurun, yang membuat suhu setiap titik pengukuran juga menurun, dan perbedaan suhu maksimum juga menunjukkan tren menurun. Oleh karena itu, untuk memastikan keseragaman suhu yang lebih baik dari pelat dingin evaporatif, kecepatan kompresor dapat ditingkatkan secara tepat.