<ลิงก์ id="bootstrap-ลิงก์" rel="stylesheet" href="https://v7-dashboard-assets.digoodcms.com/bootstrap/5.3.0/css/bootstrap.min.css">
ด้วยการประยุกต์ใช้และแพร่หลายของเซิร์ฟเวอร์ระดับตู้ความหนาแน่นสูง การใช้ระบบทําความเย็นแบบปรับอากาศความแม่นยําระดับห้องแบบดั้งเดิมจะทําให้เกิดการสูญเสียความสามารถในการทําความเย็น ส่งผลให้เกิด PUE สูงในศูนย์ข้อมูล บทความนี้เสนอระบบทําความเย็นแบบขยายโดยตรงด้วยการระเหยแบบ backplane สําหรับระดับตู้ข้อมูลของศูนย์ข้อมูล เพื่อลดการสูญเสียความสามารถในการทําความเย็นของระบบทําความเย็นในห้องคอมพิวเตอร์และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูล บทความนี้ดําเนินการศึกษาทดลองเกี่ยวกับแผ่นเย็นระเหยของระบบทําความเย็นระดับตู้ อุณหภูมิในสภาพแวดล้อมทดสอบอยู่ที่ 30°C การระบายความร้อนจําลองอยู่ที่ 5-7kW และช่วงปรับความเร็วของคอมเพรสเซอร์คือ 3000-5000 รอบต่อนาที การทดสอบดําเนินการภายใต้สภาวะคงที่ และส่วนที่เสถียรของพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของระบบจะถูกนํามาใช้ในการประมวลผลข้อมูลและวิเคราะห์ผลการทดสอบ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของแผ่นเย็นระเหยคงที่ที่ 18.5°C และความแตกต่างของอุณหภูมิถูกควบคุมภายใน 4°C ซึ่งสามารถให้การทําความเย็นอย่างต่อเนื่องและเสถียรแก่ตู้ทําความเย็น
The Power Usage Effectiveness (PUE) restrictions for newly built data centers are becoming increasingly stringent. In the energy consumption structure of data centers, the energy consumption of equipment used to cool servers and dissipate heat accounts for about 40% of the total energy consumption, which is a major factor affecting its PUE. With the development of computer technology and society, users' demand for high-power servers is increasing, and data center cabinets have higher and higher requirements for cooling systems and equipment. The application of new technologies such as cloud computing and big data has increased the power density of a single cabinet from less than 5kW to no less than 7kW, or even no less than 10kW, and the demand for heat dissipation in data centers has increased dramatiเรียกy.
เมื่อเทียบกับเครื่องปรับอากาศแบบแม่นยําแบบดั้งเดิม ระบบระบายความร้อนแบบระเหยระดับตู้มีข้อดีคือไม่มีพัดลมขนาดใหญ่ เสียงรบกวนต่ํา และใช้พลังงานต่ํา เป็นหนึ่งในรูปแบบทางเทคนิคที่สําคัญเพื่อให้เกิดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในตู้ระบายความร้อนของศูนย์ข้อมูล
วาล์วโซลินอยด์เชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ฟังก์ชันการเชื่อมต่อและถอดของคอนเดนเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นไปอย่างราบรื่น การสลับระหว่างโหมดไม่เพิ่มความชื้นและลดความชื้น (เนื้อหาวิจัยของบทความ), โหมดลดความชื้น และโหมดเพิ่มความชื้น สามารถทําได้โดยการควบคุมวาล์วลมบานเกล็ด, วาล์วสามทาง และวาล์วโซลินอยด์
ในระบบนี้ แผ่นเย็นระเหยแบบขยายตัวโดยตรงใช้แผ่นทําความร้อนซิลิโคนเป็นแหล่งความร้อนจําลองเพื่อจําลองภาระ แผ่นทําความร้อนซิลิโคนเชื่อมต่อกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียว กําลังของแผ่นทําความร้อนจะถูกปรับโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าของแผ่นทําความร้อนเพื่อจําลองการทดสอบแผ่นเย็นระเหยภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกัน แผ่นเย็นระเหยหนึ่งแผ่นใช้แผ่นทําความร้อนยางซิลิโคนสี่แผ่นเพื่อทดสอบการจําลองโหลด ดังที่แสดงในรูปที่ 5 สําหรับแผ่นเย็นระเหยแต่ละชิ้น จะมีการจัดวางเทอร์โมคัปเปิลชนิด K จํานวน 8 ตัว และเทอร์โมคัปเปิลจะถูกฝังอยู่ในแผ่นจาระบีความร้อนแบบมีร่อง ช่องว่างจะถูกเติมด้วยจาระบีความร้อน ด้วยวิธีนี้ อุณหภูมิผิวด้านบนของแผ่นเย็นระเหยจะถูกวัดเพื่อตรวจสอบความสม่ําเสมอของอุณหภูมิ
ภายใต้พลังงานความร้อนจําลองเดียวกัน เมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้น ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดในแผ่นเย็นระเหยจะแสดงแนวโน้มลดลง และอุณหภูมิเฉลี่ยก็แสดงแนวโน้มลดลงเช่นกัน เมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้น ความดันระเหยในระบบจะลดลง และอุณหภูมิการแลกเปลี่ยนความร้อนในแผ่นเย็นระเหยจะลดลง ซึ่งทําให้อุณหภูมิของแต่ละจุดวัดลดลงด้วย และความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดก็แสดงแนวโน้มลดลงด้วย ดังนั้น เพื่อให้แผ่นเย็นระเหยมีความสม่ําเสมอของอุณหภูมิที่ดีขึ้น ความเร็วของคอมเพรสเซอร์จึงสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม
The Power Usage Effectiveness (PUE) restrictions for newly built data centers are becoming increasingly stringent. In the energy consumption structure of data centers, the energy consumption of equipment used to cool servers and dissipate heat accounts for about 40% of the total energy consumption, which is a major factor affecting its PUE. With the development of computer technology and society, users' demand for high-power servers is increasing, and data center cabinets have higher and higher requirements for cooling systems and equipment. The application of new technologies such as cloud computing and big data has increased the power density of a single cabinet from less than 5kW to no less than 7kW, or even no less than 10kW, and the demand for heat dissipation in data centers has increased dramatiเรียกy.
เมื่อเทียบกับเครื่องปรับอากาศแบบแม่นยําแบบดั้งเดิม ระบบระบายความร้อนแบบระเหยระดับตู้มีข้อดีคือไม่มีพัดลมขนาดใหญ่ เสียงรบกวนต่ํา และใช้พลังงานต่ํา เป็นหนึ่งในรูปแบบทางเทคนิคที่สําคัญเพื่อให้เกิดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในตู้ระบายความร้อนของศูนย์ข้อมูล
วาล์วโซลินอยด์เชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ฟังก์ชันการเชื่อมต่อและถอดของคอนเดนเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นไปอย่างราบรื่น การสลับระหว่างโหมดไม่เพิ่มความชื้นและลดความชื้น (เนื้อหาวิจัยของบทความ), โหมดลดความชื้น และโหมดเพิ่มความชื้น สามารถทําได้โดยการควบคุมวาล์วลมบานเกล็ด, วาล์วสามทาง และวาล์วโซลินอยด์
2 การวิเคราะห์การจําลอง
เนื่องจากของเหลวทํางานไหลเข้าสู่แผ่นเย็นระเหยในสถานะสองเฟส ช่องทางไหลแบบเซอร์เพนไทน์แบบดั้งเดิมจึงมีข้อเสียคือการเปลี่ยนทิศทางการไหลได้ยากและพื้นที่ถ่ายเทความร้อนมีขนาดเล็ก และการกระจายของเหลวทํางานที่ไม่สม่ําเสมอในแต่ละช่องทางจะทําให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมากบนพื้นผิวของแผ่นเย็นระเหย จากข้อบกพร่องข้างต้น จึงมีข้อเสนอให้ปรับปรุงการออกแบบช่องทางไหลของแผ่นเย็นระเหย
3 การทดสอบเชิงทดลอง
จากเหตุผลข้างต้น จึงได้มีการผลิตแผ่นระบายความร้อนแบบไหลรังผึ้งแบบขยายตัวโดยตรงแบบระเหยตามที่แสดงในรูปที่ 3 โดยการปรับแต่งพารามิเตอร์โครงสร้างของช่องทางไหลรังผึ้ง ปัญหาการเบี่ยงเบนของของไหลทํางานสองเฟสในแผ่นระบายความร้อนแบบระเหยสามารถแก้ไขได้ เมื่อรวมกับผลการจําลองของโดเมนแข็งของช่องทางไหลรังผึ้ง แผ่นระบายความร้อนแบบระเหยที่มีโครงสร้างช่องทางไหลนี้จะมีประสิทธิภาพความสม่ําเสมอของอุณหภูมิดีกว่าในทางทฤษฎี ความกว้างของช่องไหลของแผ่นระบายความร้อนแบบระเหยคือ 10 มม. ความสูงของช่องไหลภายในคือ 3 มม. และความหนารวม 5 มม.
ในระบบนี้ แผ่นเย็นระเหยแบบขยายตัวโดยตรงใช้แผ่นทําความร้อนซิลิโคนเป็นแหล่งความร้อนจําลองเพื่อจําลองภาระ แผ่นทําความร้อนซิลิโคนเชื่อมต่อกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียว กําลังของแผ่นทําความร้อนจะถูกปรับโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าของแผ่นทําความร้อนเพื่อจําลองการทดสอบแผ่นเย็นระเหยภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกัน แผ่นเย็นระเหยหนึ่งแผ่นใช้แผ่นทําความร้อนยางซิลิโคนสี่แผ่นเพื่อทดสอบการจําลองโหลด ดังที่แสดงในรูปที่ 5 สําหรับแผ่นเย็นระเหยแต่ละชิ้น จะมีการจัดวางเทอร์โมคัปเปิลชนิด K จํานวน 8 ตัว และเทอร์โมคัปเปิลจะถูกฝังอยู่ในแผ่นจาระบีความร้อนแบบมีร่อง ช่องว่างจะถูกเติมด้วยจาระบีความร้อน ด้วยวิธีนี้ อุณหภูมิผิวด้านบนของแผ่นเย็นระเหยจะถูกวัดเพื่อตรวจสอบความสม่ําเสมอของอุณหภูมิ
4 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์
รูปที่ 6 เป็นกราฟแสดงการกระจายอุณหภูมิพื้นผิวของแผ่นเย็นระเหยตามเวลา ภายใต้เงื่อนไขการจําลองพลังงานความร้อน 5kW และความเร็วคอมเพรสเซอร์ 4500 รอบต่อนาที อุณหภูมิเฉลี่ยของแผ่นเย็นระเหยอยู่ที่ 18.5°C; อุณหภูมิสูงสุดในบรรดาจุดวัดอุณหภูมิทั้ง 8 จุดคือ 19.9°C และอุณหภูมิต่ําสุดคือ 17.2°C ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในแผ่นเย็นระเหยจะถูกควบคุมภายใน 4°C อุณหภูมิของแผ่นเย็นระเหยจะเริ่มลดลงจากทางเข้า T1 เนื่องจากแรงดันตกคร่อมของแผ่นเย็นระเหยมาก อุณหภูมิของแผ่นจะลดลงถึงจุดวัด T6 แล้วจึงเพิ่มขึ้นจนถึงจุดออก T8 เริ่มจากจุดวัด T6 เนื่องจากความแห้งของของไหลทํางานเพิ่มขึ้น สัมประสิทธิ์การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวทํางานกับแผ่นเย็นระเหยลดลง การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนลดลง และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป
ภายใต้พลังงานความร้อนจําลองเดียวกัน เมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้น ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดในแผ่นเย็นระเหยจะแสดงแนวโน้มลดลง และอุณหภูมิเฉลี่ยก็แสดงแนวโน้มลดลงเช่นกัน เมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้น ความดันระเหยในระบบจะลดลง และอุณหภูมิการแลกเปลี่ยนความร้อนในแผ่นเย็นระเหยจะลดลง ซึ่งทําให้อุณหภูมิของแต่ละจุดวัดลดลงด้วย และความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดก็แสดงแนวโน้มลดลงด้วย ดังนั้น เพื่อให้แผ่นเย็นระเหยมีความสม่ําเสมอของอุณหภูมิที่ดีขึ้น ความเร็วของคอมเพรสเซอร์จึงสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม