Yüksek Yoğunluklu Veri Merkezlerinde Sıcak Koridor Kapamalı İki Hava Dağıtım Sisteminin Karşılaştırmalı CFD Çalışması

Özet

Çalışma, yüksek yoğunluklu veri merkezlerinde HAC ile yükseltilmiş zemin ve sert zemin hava dağıtımının ısıl performansının nasıl farklılaştığını ve bir soğutma ünitesi arızasında bu farkın nasıl değiştiğini soruyor. BT odasında 40 adet 16 kW A tipi ve 60 adet 8,8 kW B tipi raf, 1830 mm soğuk koridor ve 1220 mm sıcak koridor, kanallı HAC, 15 °C besleme yapan altı CRAH (toplam 234.000 m³/sa) ve 15 °C sunucu delta-T var. Her iki düzen, altı ünitenin de çalıştığı normal durum ve yüksek yoğunluklu sıraları besleyen ünitenin arızalandığı N-1 durumunda test edildi.

Normal soğutmada ortalama giriş sıcaklıkları yükseltilmiş zeminde 16,5 °C, sert zeminde 16,9 °C idi, ancak maksimum giriş sıcaklıkları 20,6 °C ve 30,2 °C idi. Sert zeminde rafların yalnızca %97'si ASHRAE önerilen aralığı karşıladı; CRAH'a en yakın raflarda uyumsuzluk görüldü. Maksimum raf geri dolaşım oranı yükseltilmiş zeminde %25,7, sert zeminde %50 idi; yani bazı sert zemin rafları gereken hava akışının yalnızca yarısını aldı. Sert zeminde 10 m/s veya üzeri besleme hızları sekizinci raf konumuna kadar sürdü, yükseltilmiş zeminde dördüncüye kadar; bu da CRAH'a yakın rafların aç kalmasını açıklıyor.

Bir CRAH arızalandığında (N-1) kalan beş ünite yükseltilmiş zeminde neredeyse normal koşulları korudu. Sert zeminde geri dolaşımı %40-50 üzeri olan daha fazla raf oldu ve giriş sıcaklıkları yaklaşık 26,1-30,4 °C idi. Yazarlar yükseltilmiş zeminli HAC'ın hava dağıtım verimini sert zeminli HAC'a göre %28 iyileştirdiğini, bunun %20 üzeri geri dolaşımlı rafların %40 azalmasına eşdeğer olduğunu bildiriyor.

Sınırlar: model saha ölçümlerine karşı doğrulanmadı; sonuçlar tek bir referans salon geometrisine, CRAH yerleşimine ve 15 °C besleme koşuluna bağlı. Sonuç, yükseltilmiş zeminli HAC sistemlerinin sert zeminli sistemlere göre daha yüksek soğutma verimliliği olduğu.

Öne çıkan noktalar

1. BT odası: 16 kW'lık 40 A tipi ve 8,8 kW'lık 60 B tipi raf, 1830 mm soğuk koridor, 1220 mm sıcak koridor, kanallı HAC, 15 °C besleyen altı CRAH (toplam 234.000 m³/sa), 15 °C sunucu delta-T.
2. Normal soğutmada ortalama giriş sıcaklıkları 16,5 °C (yükseltilmiş zemin) ve 16,9 °C (sert zemin); maksimum giriş sıcaklıkları 20,6 °C ve 30,2 °C; sert zeminde rafların yalnızca %97'si ASHRAE önerilen aralıktaydı.
3. Maksimum raf geri dolaşım oranı yükseltilmiş zeminde %25,7, sert zeminde %50; bazı sert zemin rafları gereken hava akışının yalnızca yarısını aldı.
4. Sert zeminde 10 m/s veya üzeri besleme hızları sekizinci raf konumuna kadar, yükseltilmiş zeminde dördüncüye kadar sürdü.
5. Bir CRAH arızasında (N-1) kalan beş ünite yükseltilmiş zeminde neredeyse normal koşulları korudu; sert zeminde %40-50 üzeri geri dolaşımlı daha fazla raf oldu ve giriş sıcaklıkları yaklaşık 26,1-30,4 °C.
6. Yazarlar yükseltilmiş zeminli HAC'ın hava dağıtım verimini %28 iyileştirdiğini, bunun %20 üzeri geri dolaşımlı rafların %40 azalmasına eşdeğer olduğunu bildiriyor.

Tasarımda kullanımı

• Yüksek yoğunluklu HAC salonlarında yükseltilmiş zemini sert zemin beslemesine tercih edin; sert zeminde yüksek hızlı jetler CRAH'a en yakın rafları aç bırakıp sıcak havayı o raflara geri çekebilir.
• Soğutma ünitesi arızasını (N-1) ısıl doğrulamada ayrı senaryo olarak çalıştırın ve geri dolaşım oranı ile maksimum giriş sıcaklığını raf bazında raporlayın.
• Sert zemin beslemesinde CRAH çıkış hızını ve raf mesafesini (10 m/s jetlerin sekizinci rafa kadar sürmesi) tasarım kontrolüne ekleyin.

Kimler okumalı

Yüksek yoğunluklu veri salonlarında yükseltilmiş zemin ve sert zemin hava dağıtımı arasında seçim yapan soğutma tasarımcıları.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Metodoloji (2.1 Veri merkezleri için CFD simülasyonunun analitik geçerliliği, 2.3 Temel analiz modeli: BT sunucu odası, sunucu, sıcak koridor kapama; 2.4 CFD analiz alternatifleri)
3. 3. Sayısal analiz sonuçları (3.1 Normal soğutma koşulları (ALT-1 ve ALT-2): sıcaklık dağılımı, hava akışı dağılımı, giriş sıcaklığı, geri dolaşım oranı, işletme net soğutma gücü; 3.2 Soğutma arıza koşulları: aynı ölçütler)
4. 5. Sonuçlar

İlgili standartlar

• ASHRAE TC 9.9 Thermal Guidelines for Data Processing Environments

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Jinkyun Cho; Jesang Woo; Beungyong Park; Taesub Lim

Yayıncı

Energies (MDPI AG)

Yıl

2020

Cilt

13

Sayı

22

Sayfalar

6147

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/en13226147

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye