Soğuk Bölgedeki Modüler Bir Veri Merkezinde Eşgüdümlü Enerji ve Su Kullanımı için Dolaylı Buharlaşmalı Soğutma Sisteminin Yüke Uyarlanabilir İşletme Kontrolü

Özet

Çalışma, soğuk bölgelerdeki modüler veri merkezlerinde ısıl güvenliği düşük elektrik ve su kullanımıyla eşgüdümlemek için TRNSYS 18'de yıllık dinamik model kuruyor. Dolaylı buharlaşmalı soğutucunun ısı ve kütle transfer modeli deneysel veriyle doğrulandı; çıkış sıcaklığında azami göreli hata %4,5. Besleme hava debisi, taze/dönüş hava oranı ve sprey verimi tam ve kısmi yükte değiştirilirken oda sıcaklığı, soğutma elektriği, su, PUE, WUE ve CUE izlendi.

Tam yükte (2,10 × 10^5 kg/sa hava debisi, taze/dönüş hava oranı 0,8, %95 sprey verimi) oda sıcaklığı 26,6-27,2 °C'de tutuldu. Yıllık elektrik 7,308 × 10^6 kWh ve su 9,93 × 10^7 kg, PUE 1,3 ve WUE 2,4 L/kWh (özette PUE 1,31, WUE 2,37 ve CUE 1,46). Bu tam yük ayarı katı 27,0 °C yıllık üst sınırı 0,2 °C aşıyor, bu yüzden yazarlar bunu sınıra yakın aday olarak adlandırıyor.

Tam yükte hava debisini 1,2 × 10^5'ten 2,1 × 10^5 kg/sa'e yükseltmek yıllık elektriği %1,0 ama suyu %74,8 artırdı; kısmi yükte (9,0 × 10^4 - 1,2 × 10^5 kg/sa) artışlar %0,2 ve %33,4 idi. Taze/dönüş hava oranını 0,90'dan 0,80'e düşürmek yıllık elektriği ve suyu %29,8 ve %12,5 azalttı; sprey verimini %98'den %90'a düşürmek %25,3 ve %8,9 azalttı. Yük oranını 0,7'den 1,0'a çıkarmak yıllık elektriği %16,2, suyu %74,8 ve WUE'yi %70,6 artırdı.

Sonuç: hava debisi ısıl güvenlik için ana kaldıraç ama büyük su cezası getiriyor; düşük hava oranları ve sprey verimi hem enerji hem su tasarrufu sağlıyor. Önerilen kademeli kontrol: hava debisi yük oranını izler, sprey oda sıcaklığını izler ve düşük taze/dönüş hava oranı tercih edilir. Sınırlar: tek modüler tesis ve soğuk bölge iklimi; sonuçlar başka iklimlere doğrudan aktarılamaz.

Öne çıkan noktalar

1. IEC ısı ve kütle transfer modeli deneylerle eşleşti; çıkış sıcaklığında azami göreli hata %4,5.
2. Tam yükte (2,10 × 10^5 kg/sa hava debisi, taze/dönüş hava oranı 0,8, %95 sprey verimi) oda sıcaklığı 26,6-27,2 °C'de tutuldu; yıllık elektrik 7,308 × 10^6 kWh, su 9,93 × 10^7 kg, PUE 1,3 ve WUE 2,4 L/kWh.
3. Bu tam yük ayarı katı 27,0 °C yıllık üst sınırı 0,2 °C aşıyor; yazarlar bunu sınıra yakın aday olarak adlandırıyor.
4. Tam yükte hava debisini 1,2 × 10^5'ten 2,1 × 10^5 kg/sa'e yükseltmek yıllık elektriği %1,0 ama suyu %74,8 artırdı; kısmi yükte (9,0 × 10^4 - 1,2 × 10^5 kg/sa) artışlar %0,2 ve %33,4.
5. Taze/dönüş hava oranını 0,90'dan 0,80'e düşürmek yıllık elektriği ve suyu %29,8 ve %12,5 azalttı; sprey verimini %98'den %90'a düşürmek %25,3 ve %8,9 azalttı.
6. Yük oranını 0,7'den 1,0'a çıkarmak yıllık elektriği %16,2 ama suyu %74,8 ve WUE'yi %70,6 artırdı.

Tasarımda kullanımı

• IEC kontrolünde hava debisini yük oranını izleyecek, spreyi oda sıcaklığını izleyecek şekilde kademelendirin ve düşük taze/dönüş hava oranı tercih edin.
• Hava debisi artışının su cezasını (tam yükte elektrik %1,0'a karşı su %74,8) ısıl güvenlik kazancıyla birlikte değerlendirin ve her ikisini PUE ve WUE ile raporlayın.
• Katı 27 °C üst sınırı gerekiyorsa tam yük ayarını sınıra yakın aday olarak ele alıp (26,6-27,2 °C) ek marj bırakın.

Kimler okumalı

Soğuk bölgelerde IEC soğutmalı modüler veri merkezi işletme kontrolü ve enerji-su dengesi tasarlayan mühendisler.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Modüler veri merkezlerinde buharlaşmalı soğutma sistemlerinin kurulumu (2.1 Buharlaşmalı soğutma sistemlerinin temel ilkeleri, 2.2 Buharlaşmalı soğutucu için ısı ve kütle transfer modelinin kurulması, 2.3 Yük hesabı çalışması ve simülasyon metodolojisi, 2.4 Model doğrulama)
3. 3. Sistem performansı değerlendirme yöntemi
4. 4. Sonuçlar ve tartışma (4.1 Tam yük işletmesinde en uygun tasarım koşulu, 4.2 Normal çalışma koşullarında işletme parametrelerinin optimizasyonu: yük oranı, besleme hava debisi, taze/dönüş hava oranı, sprey verimi; 4.3 En uygun düzenleme yönteminin belirlenmesi)
5. 5. Sonuçlar

İlgili standartlar

• ASHRAE TC9.9 Thermal Guidelines
• ISO/IEC 30134-9 (WUE)
• GB 50174

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Chengjian Dong; Xiaosong Cheng; Lei Zhao; Dingfan Zhang; Luping Qu; Jie Shen; Junru Geng; Hongqiang Ma

Yayıncı

Buildings (MDPI AG)

Yıl

2026

Cilt

16

Sayı

21

Sayfalar

4404

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/buildings16214404

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye