Yükseltilmiş Zeminli Veri Merkezlerinde Aktif Karonun Performans Değerlendirmesi ve Modellemesi: Tek Raf Üzerine Deneysel Çalışma

Özet

Yükseltilmiş zeminli veri merkezleri eşitsiz soğuk hava dağıtımından yerel sıcak noktalar yaşar. Çalışma, standart bir karonun altına sekiz adet 12 V fan ekleyen ve fan hızı %1-100 arasında ayarlanan prototip aktif karonun performansını soruyor. Test salonu: 4 m tavan yüksekliği, 0,5 m plenum, beş açık soğuk koridor çevresinde 78 standart 42U raf, 0,61 × 0,61 m karolar, yerden besleme ve taşan tavan dönüşü, beş adet 81,4 kW çevre CRAC, tepe raf yükü 6 kW. CRAC'lar 21 °C'ye ayarlıydı ama 23 °C besleme verdi ve ısıl yük soğutma kapasitesinin yaklaşık %65'iydi, bu yüzden bir CRAC kapalıydı.

Raf giriş sıcaklık profilleri, karo hava akışı (3×3 hava akış davlumbazıyla) ve plenum-koridor basınç farkı 11 karo ayarında, raf altı boşluk kapalı ve açık olarak ölçüldü. Soğuk koridor boyunca karo basınç farkı CRAC'lara yakın negatif, uzakta pozitifti, çünkü yüksek hızlı boşalma düşük basınç bölgesi yaratıyor (Venturi etkisi). Pasif karoyu yalnızca %10 fan hızında aktif karoyla değiştirmek ortalama karo hızını 0,92'den 1,37 m/s'ye çıkardı (%49). Güçsüz bir aktif karo ise pasif karonun 0,95 m/s'sine karşı yalnızca yaklaşık 0,45 m/s verdi.

Aktif karolar raf üstü giriş sıcaklıklarını 4 °C'ye kadar düşürdü ama raf altını kötüleştirdi, çünkü karo yüzeyindeki düşük basınç sıcak havayı raf altı boşluktan çekti. Raf altı boşluğu kapatmak raf altı giriş sıcaklığını 6 °C'ye kadar (%20 fan hızında) düşürdü ve giriş sıcaklığı varyansını %20 fan hızında 5,19'dan 0,42'ye, %100'de 2,64'ten 0,057'ye indirdi. Ölçülen plenum-koridor basınç farkları yaklaşık 1-4 Pa idi ve veri tabanlı ısıl modellerden (GPR, ANN, MLR) GPR en küçük tahmin hatasını, yaklaşık 0,3 °C verdi.

Sınırlar: tek bir veri merkezi, tek raf ve prototip karo; sonuçlar bu salonun geometrisine ve CRAC düzenine bağlı. Yazarlar aktif karoların ısıl modelinin gelişmiş kontrol politikaları için ön koşul olduğunu vurguluyor.

Öne çıkan noktalar

1. Test salonu: 4 m tavan yüksekliği, 0,5 m plenum, beş açık soğuk koridor çevresinde 78 standart 42U raf, %55 gözenekli 0,61 × 0,61 m karolar, beş adet 81,4 kW çevre CRAC, tepe raf yükü 6 kW.
2. CRAC'lar 21 °C'ye ayarlıydı ama 23 °C besleme verdi; ısıl yük soğutma kapasitesinin yaklaşık %65'i olduğu için bir CRAC kapalıydı.
3. Soğuk koridor boyunca karo basınç farkı CRAC'lara yakın negatif, uzakta pozitifti (Venturi etkisi).
4. Pasif karoyu yalnızca %10 fan hızında aktif karoyla değiştirmek ortalama karo hızını 0,92'den 1,37 m/s'ye çıkardı (%49); güçsüz aktif karo yalnızca yaklaşık 0,45 m/s verdi, pasif karo 0,95 m/s.
5. Aktif karolar raf üstü giriş sıcaklıklarını 4 °C'ye kadar düşürdü ama raf altını kötüleştirdi, çünkü karo yüzeyindeki düşük basınç sıcak havayı raf altı boşluktan çekti.
6. Raf altı boşluğu kapatmak raf altı giriş sıcaklığını 6 °C'ye kadar (%20 fan hızında) düşürdü; giriş sıcaklığı varyansı %20 fan hızında 5,19'dan 0,42'ye, %100'de 2,64'ten 0,057'ye indi.
7. Ölçülen plenum-koridor basınç farkları yaklaşık 1-4 Pa; GPR ısıl modeli en küçük tahmin hatasını, yaklaşık 0,3 °C, verdi.

Tasarımda kullanımı

• Aktif karo uygulamasında raf altı boşluklarını mutlaka kapatın; kapatılmazsa karo yüzeyindeki düşük basınç sıcak havayı raf altından çekip alt sunucuları kötüleştirir.
• Fan destekli karoyu rafın üst sıcak noktaları için değerlendirin (4 °C'ye kadar düşüş) ve güçsüz aktif karonun pasif karoya göre akış direnci eklediğini (0,45 yerine 0,95 m/s) unutmayın.
• CRAC yakınındaki karolarda Venturi etkisiyle negatif plenum basınç farkı oluşabileceğini karo debisi tasarımında kontrol edin.

Kimler okumalı

Yükseltilmiş zeminli veri merkezlerinde hava dağıtımı ve sıcak nokta gidermeyle ilgilenen soğutma mühendisleri ve işletme ekipleri.

Belgenin bölümleri

1. 1 Giriş
2. 2 İlgili çalışmalar (2.1 Pasif karo, 2.2 Uyarlanabilir havalandırma karosu, 2.3 Aktif karo)
3. 3 Deney düzeneği (3.1 Ölçüm araçları, 3.2 Ölçüm stratejileri)
4. 4 Deneysel sonuçlar ve analiz (4.1 Raf giriş sıcaklığı, 4.2 Karo akış hızı, 4.3 Basınç farkı)
5. 5 Veri tabanlı modeller (5.1 Gauss süreç regresyonu, 5.2 Yapay sinir ağı yaklaşımı, 5.3 Çok değişkenli doğrusal regresyon)
6. 6 Sonuç

İlgili standartlar

• ASHRAE TC 9.9 Thermal Guidelines for Data Processing Environments

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Haoyu Gao; Qiuling Yue; Yuqing Kou; Jianxiong Wan; Leixiao Li; Lijun Fu

Yayıncı

Frontiers in Energy Research (Frontiers Media SA)

Yıl

2023

Cilt

11

Sayfalar

1073879

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3389/fenrg.2023.1073879

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.frontiersin.org

Künye