Normal ve Arıza Modlarında Kontrol Stratejileri ve Hava Kaçaklarıyla Bir Veri Merkezi Salonu Soğutma Performansının CFD Analizi

Özet

Çalışma, dinamik kontrollü, yükseltilmemiş zeminli ve sıcak koridor kapamalı (HAC) bir veri salonunun soğutma performansını normal ve arıza modlarında, kontrol stratejisi ve hava kaçaklarıyla birlikte soruyor. Salon 41 × 20 m (810 m²), 5,7 m kat yüksekliği, 14 sırada HAC ile 0,6 × 1,2 × 2,4 m'lik 308 kabin ve 1920 kW BT (kabin başına 6,23 kW) içeriyor. Her biri 274,20 kW dokuz ACU modellendi: normal modda 2467,80 kW, iki ACU devre dışıyken arıza modunda 1919,40 kW; oda yükü yaklaşık 2000-2018 kW. Her ACU'nun dört fanı (ACU başına azami 19,5 m³/s) ve 25 °C serpantin çıkışı ayar noktası var.

Fan kontrolü delta-T (dönüş ayar noktası 37 °C) ve 3 Pa sıcak/soğuk fark basınç tabanı kullandı; fan hızı %40-100 ile sınırlandı. Kaçak, %5 kabin boşlukları ve 0,561 mm HAC panel boşlukları olarak modellendi. Izgara çalışması 7.288.454 hücre seçti, duvar fonksiyonlu standart k-epsilon modeliyle. Sekiz durum normal ve arıza modlarını kontrol stratejisi ve kaçak olup olmamasıyla çaprazladı.

Normal modda kontrol ve kaçakla tepe kabin giriş sıcaklıkları 25,97 ile 30,11 °C arasındaydı ve ACU'lar mevcut kapasitenin yalnızca %74,07-86,30'unda çalıştı. Kaçaklı arıza modunda (Durum 1 ve 3) tepe giriş sıcaklıkları 34,82 ve 34,66 °C'ye ulaştı, bazı kabinler 32 °C'nin üzerindeydi; kaçaksız (Durum 2 ve 4) tepeler 27,27 ve 27,15 °C idi. Kontrol stratejisi normal modda soğutma gücünü yaklaşık %9,89 azalttı ama fanlar ve vanalar zaten %100'e yakın olduğundan arıza modunda çok az fark yarattı.

Sınırlar: yalnızca simülasyon, saha ölçümü yok ve tasarım aşaması modeli; kaçak boyutları (%5 kabin boşluğu, 0,561 mm panel boşluğu) varsayım. Sonuç, kaçak olmayan modelin arıza modunda uyumlu kalırken gerçekçi kaçağın uyumu bozduğu: kaçakları modellemeden verilen arıza modu güvencesi iyimser olabilir.

Öne çıkan noktalar

1. Salon 41 × 20 m (810 m²), 5,7 m kat yüksekliği, 0,6 × 1,2 × 2,4 m'lik 308 kabin, 1920 kW BT (kabin başına 6,23 kW), 14 sırada HAC, yükseltilmemiş zemin.
2. Her biri 274,20 kW dokuz ACU: normal modda 2467,80 kW, iki ACU devre dışıyken arıza modunda 1919,40 kW; oda yükü yaklaşık 2000-2018 kW.
3. Fan kontrolü delta-T (dönüş ayar noktası 37 °C) ve 3 Pa sıcak/soğuk fark basınç tabanı; fan hızı %40-100; kaçak %5 kabin boşluğu ve 0,561 mm HAC panel boşluğu olarak modellendi.
4. Izgara çalışması 7.288.454 hücre seçti; duvar fonksiyonlu standart k-epsilon.
5. Normal modda kontrol ve kaçakla tepe kabin giriş sıcaklıkları 25,97-30,11 °C; ACU'lar mevcut kapasitenin yalnızca %74,07-86,30'unda çalıştı.
6. Kaçaklı arıza modunda (Durum 1 ve 3) tepe giriş sıcaklıkları 34,82 ve 34,66 °C, bazı kabinler 32 °C üzerinde; kaçaksız (Durum 2 ve 4) tepeler 27,27 ve 27,15 °C.
7. Kontrol stratejisi normal modda soğutma gücünü yaklaşık %9,89 azalttı; arıza modunda fanlar ve vanalar zaten %100'e yakın olduğundan çok az fark yarattı.

Tasarımda kullanımı

• Arıza modu (N+2 veya iki ACU devre dışı) ısıl doğrulamasını gerçekçi hava kaçaklarıyla (kabin boşlukları, HAC panel derzleri) yapın; kaçaksız model uyum gösterirken kaçaklı model 32 °C üzerine çıkabilir.
• Fan ve vana kontrolünü (delta-T ve fark basınç tabanı) normal mod enerji tasarrufu için kullanın ama arıza modunda kontrolün kazanç sağlamadığını varsayın (fanlar zaten %100'e yakın).
• Kabin boşluklarını ve HAC panel derzlerini sızdırmaz tutmayı yedeklilik tasarımının parçası olarak belirtin ve devreye almada kaçak denetimi yapın.

Kimler okumalı

Yükseltilmemiş zeminli, sıcak koridor kapamalı veri salonlarında normal ve arıza modu ısıl performansını doğrulayan soğutma tasarımcıları.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş (1.1 Literatür taraması, 1.2 Veri merkezi tasarımında CFD'nin rolü, 1.3 Yükseltilmiş ve yükseltilmemiş zeminli veri salonu, 1.4 Çalışmanın kapsamı, 1.5 Yenilik ve katkı)
2. 2. CFD metodolojisi (yönetici denklemler, türbülans modellemesi, duvar yakını işleme ve duvar fonksiyonları, ısıl modelleme ve kaldırma kuvveti, sayısal metodoloji ve yakınsama, CFD simülasyonunun geçerliliği, ağ bağımsızlığı çalışması)
3. 3. Veri merkezi çalışma ilkesi ve çalışma modları
4. 4. ACU yapısı, konumu ve kontrol stratejisi
5. 5. CFD simülasyonu için tasarım verisi, tasarım değerlendirmeleri ve simülasyon senaryoları
6. 6. Normal mod ve arıza modu
7. 7. Sonuçlar (normal mod kararlı hal işletmesi, arıza modu işletmesi)
8. 8. Sonuçlar ve çıkarımlar

İlgili standartlar

• ASHRAE TC 9.9 Thermal Guidelines for Data Processing Environments

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Sushil Ashok Surwase; Suribabu Badde; R. Balakrishnan

Yayıncı

Journal of Engineering Research and Sciences (Journal of Engineering Research and Sciences)

Yıl

2026

Cilt

5

Sayı

1

Sayfalar

9

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.55708/js0501002

Lisans

CC BY-SA 4.0 — atıf vererek ve aynı lisansla paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.jenrs.com

Künye