ข่าว

แบ็คเพลนระบายความร้อนแบบระเหยแบบขยายตัวโดยตรงที่ระดับตู้ในตู้ทําความเย็นของศูนย์ข้อมูล

ด้วยการใช้งานและความนิยมของเซิร์ฟเวอร์ระดับตู้ความหนาแน่นสูงการใช้ระบบทําความเย็นเครื่องปรับอากาศที่มีความแม่นยําระดับห้องแบบดั้งเดิมจะทําให้สูญเสียความสามารถในการทําความเย็นส่งผลให้ PUE สูงในศูนย์ข้อมูล บทความนี้เสนอระบบทําความเย็นแบ็คเพลนระบายความร้อนแบบระเหยแบบขยายตัวโดยตรงสําหรับระดับตู้ศูนย์ข้อมูลเพื่อลดการสูญเสียความสามารถในการทําความเย็นของระบบทําความเย็นในห้องคอมพิวเตอร์และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูล บทความนี้ทําการศึกษาทดลองเกี่ยวกับแผ่นเย็นแบบระเหยของระบบทําความเย็นระดับตู้ อุณหภูมิสภาพแวดล้อมการทดสอบคือ 30 °C การกระจายความร้อนจําลองคือ 5-7kW และช่วงการปรับความเร็วของคอมเพรสเซอร์คือ 3000-5000r / นาที การทดสอบจะดําเนินการภายใต้สภาวะคงที่ และส่วนที่เสถียรของพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของระบบจะถูกนํามาใช้สําหรับการประมวลผลข้อมูลและการวิเคราะห์ผลการทดสอบ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของแผ่นทําความเย็นแบบระเหยมีเสถียรภาพที่ 18.5°C และความแตกต่างของอุณหภูมิจะถูกควบคุมภายใน 4°C ซึ่งสามารถระบายความร้อนให้กับตู้ทําความเย็นได้อย่างต่อเนื่องและเสถียร

ข้อจํากัดด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (PUE) สําหรับศูนย์ข้อมูลที่สร้างขึ้นใหม่มีความเข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ ในโครงสร้างการใช้พลังงานของศูนย์ข้อมูล การใช้พลังงานของอุปกรณ์ที่ใช้ในการทําให้เซิร์ฟเวอร์เย็นลงและกระจายความร้อนคิดเป็นประมาณ 40% ของการใช้พลังงานทั้งหมด ซึ่งเป็นปัจจัยสําคัญที่ส่งผลต่อ PUE ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และสังคมความต้องการของผู้ใช้สําหรับเซิร์ฟเวอร์กําลังสูงจึงเพิ่มขึ้นและตู้ศูนย์ข้อมูลมีความต้องการระบบและอุปกรณ์ทําความเย็นที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น คลาวด์คอมพิวติ้งและข้อมูลขนาดใหญ่ได้เพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของตู้เดียวจากน้อยกว่า 5kW เป็นไม่น้อยกว่า 7kW หรือแม้แต่ไม่น้อยกว่า 10kW และความต้องการการกระจายความร้อนในศูนย์ข้อมูลก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก

เมื่อเทียบกับเครื่องปรับอากาศที่มีความแม่นยําแบบดั้งเดิมระบบทําความเย็นแบบระเหยระดับตู้มีข้อดีคือไม่มีพัดลมขนาดใหญ่เสียงรบกวนต่ําและใช้พลังงานต่ํา เป็นหนึ่งในรูปแบบทางเทคนิคที่สําคัญเพื่อให้เกิดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในตู้ทําความเย็นของศูนย์ข้อมูล

โซลินอยด์วาล์วเชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้ทราบถึงฟังก์ชันการเชื่อมต่อและการตัดการเชื่อมต่อของคอนเดนเซอร์และตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การสลับระหว่างโหมดไม่ทําความชื้นและโหมดลดความชื้น (เนื้อหาการวิจัยของบทความ) โหมดลดความชื้นและโหมดการทําความชื้นสามารถทําได้โดยการควบคุมวาล์วลมชัตเตอร์วาล์วสามทางและโซลินอยด์วาล์ว

2 การวิเคราะห์การจําลอง

เนื่องจากของเหลวที่ใช้งานได้ไหลเข้าสู่แผ่นเย็นแบบระเหยในสถานะสองเฟสช่องการไหลแบบคดเคี้ยวแบบดั้งเดิมจึงมีข้อเสียของการเบี่ยงเบนการไหลที่ยากลําบากและพื้นที่ถ่ายเทความร้อนขนาดเล็กและการกระจายของของเหลวที่ใช้งานได้ไม่สม่ําเสมอในแต่ละช่องการไหลจะนําไปสู่ความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่บนพื้นผิวของแผ่นเย็นระเหย จากข้อบกพร่องข้างต้น จึงเสนอให้ปรับการออกแบบช่องทางการไหลของแผ่นเย็นแบบระเหยให้เหมาะสม

3 การทดสอบการทดลอง

จากเหตุผลข้างต้นจึงมีการผลิตแผ่นทําความเย็นแบบระเหยแบบขยายตัวโดยตรงของช่องการไหลของรังผึ้งดังแสดงในรูปที่ 3 ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์โครงสร้างของช่องการไหลของรังผึ้งปัญหาการผันของไหลที่ทํางานสองเฟสในแผ่นทําความเย็นแบบระเหยสามารถแก้ไขได้ เมื่อรวมกับผลการจําลองของโดเมนของแข็งช่องการไหลของรังผึ้งแผ่นทําความเย็นแบบระเหยที่มีโครงสร้างช่องการไหลนี้มีประสิทธิภาพความสม่ําเสมอของอุณหภูมิที่ดีกว่าในทางทฤษฎี ความกว้างของช่องการไหลของแผ่นทําความเย็นแบบระเหยคือ 10 มม. ความสูงของช่องการไหลภายในคือ 3 มม. และความหนาโดยรวมคือ 5 มม.

ในระบบแผ่นเย็นแบบระเหยแบบขยายตัวโดยตรงจะใช้แผ่นความร้อนซิลิโคนเป็นแหล่งความร้อนจําลองเพื่อจําลองโหลด แผ่นความร้อนซิลิโคนเชื่อมต่อกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียว กําลังของแผ่นความร้อนถูกปรับโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าของแผ่นทําความร้อนเพื่อจําลองการทดสอบแผ่นเย็นแบบระเหยภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกัน แผ่นเย็นแบบระเหยหนึ่งแผ่นใช้แผ่นความร้อนยางซิลิโคนสี่แผ่นเพื่อให้เกิดการทดสอบการจําลองโหลด ดังแสดงในรูปที่ 5 สําหรับแผ่นเย็นแบบระเหยแต่ละแผ่น จะมีการจัดเรียงเทอร์โมคัปเปิลชนิด K 8 ตัว และเทอร์โมคัปเปิลจะฝังอยู่ในแผ่นจาระบีความร้อนแบบเจาะรู ช่องว่างเต็มไปด้วยจาระบีระบายความร้อน ด้วยวิธีนี้อุณหภูมิพื้นผิวด้านบนของแผ่นเย็นแบบระเหยจะถูกวัดเพื่อตรวจสอบความสม่ําเสมอของอุณหภูมิ

4 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

รูปที่ 6 เป็นเส้นโค้งที่แสดงการกระจายอุณหภูมิพื้นผิวของแผ่นเย็นระเหยเมื่อเวลาผ่านไปภายใต้เงื่อนไขของการจําลองกําลังแหล่งความร้อน 5kW และความเร็วคอมเพรสเซอร์ 4500r/min อุณหภูมิเฉลี่ยของแผ่นเย็นระเหยคือ 18.5°C; อุณหภูมิสูงสุดในบรรดาจุดวัดอุณหภูมิ 8 จุดคือ 19.9°C และอุณหภูมิต่ําสุดคือ 17.2°C ความแตกต่างของอุณหภูมิภายในแผ่นเย็นแบบระเหยจะถูกควบคุมภายใน 4 °C อุณหภูมิของแผ่นเย็นระเหยเริ่มลดลงจากทางเข้า T1 เนื่องจากแรงดันตกคร่อมมากของแผ่นเย็นแบบระเหยอุณหภูมิของแผ่นจึงลดลงไปที่จุดวัด T6 จากนั้นจึงเพิ่มขึ้นไปที่ทางออก T8 เริ่มต้นจากจุดวัด T6 เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความแห้งของของเหลวในการทํางานค่าสัมประสิทธิ์การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวที่ใช้งานได้และแผ่นเย็นแบบระเหยจะลดลงการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนจะลดลงและอุณหภูมิจะค่อยๆเพิ่มขึ้น

ภายใต้พลังงานแหล่งความร้อนจําลองเดียวกันเมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้นความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดในแผ่นเย็นแบบระเหยจะแสดงแนวโน้มลดลงและอุณหภูมิเฉลี่ยก็แสดงแนวโน้มลดลงเช่นกัน เมื่อความเร็วของคอมเพรสเซอร์เพิ่มขึ้นความดันการระเหยในระบบจะลดลงและอุณหภูมิการแลกเปลี่ยนความร้อนที่สอดคล้องกันในแผ่นเย็นระเหยจะลดลงซึ่งทําให้อุณหภูมิของแต่ละจุดวัดลดลงเช่นกันและความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดก็แสดงแนวโน้มลดลงเช่นกัน ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าความสม่ําเสมอของอุณหภูมิที่ดีขึ้นของแผ่นเย็นแบบระเหยสามารถเพิ่มความเร็วของคอมเพรสเซอร์ได้อย่างเหมาะสม