LSTM Güdümlü Öngörülü Isıl Analize Dayalı Veri Merkezleri için Proaktif Soğutma Kontrol Algoritması

Özet

Çalışma, statik eşiklere dayalı reaktif soğutma stratejisinin dinamik ısı yüklerini yönetmede yetersiz kaldığı, enerji verimsizliği ve yerel sıcak nokta riski doğurduğu sorunundan yola çıkıyor. Test odası 15 × 10 × 3,5 m, iki sırada 20 raf, ortalama 100 kW ve tepe 150 kW BT yükü, N+1 yedeklilikli iki soğutulmuş su CRAC'ı ve sıcak/soğuk koridor kapama içeriyor. 150 sensör var (raf başına 6: giriş ve çıkışta üst, orta ve alt; CRAC'larda 4; başka yerlerde 26), veri 1 Ocak - 30 Nisan 2025 arası.

LSTM 60 dakikalık girdi penceresi ve 30 dakikalık tahmin ufku kullanıyor; bildirilen RMSE 0,25 ve R² 0,985. Tahmin raf başına iki sensöre (bir giriş, bir çıkış) kadar kararlı kaldı; bunun altında RMSE yaklaşık %22 arttı. 120 sensör boyunca medyan R² dört ay boyunca 0,97'yi aştı. Tahmin, reaktif PID kontrol yerine CRAC fan hızı ve vana konumunda önleyici değişiklikleri yönlendiriyor.

Geçmiş veri üzerinde PID kontrole karşı simülasyonda ortalama PUE 1,48'den 1,30'a düştü; yazarlar bunu soğutma enerjisinde %37,5 ve PUE'de %12,16 azalma olarak ifade ediyor. 27 °C üzerindeki saat sayısı 48'den 2'ye düştü.

Sınırlar: enerji karşılaştırması canlı A/B testi değil, dört aylık geçmiş veri üzerinde veriye dayalı bir simülasyon; soğutma tepkisi kontrollü bir saha denemesinde ölçülmedi, gerçek işletme verisiyle sürülen bir termodinamik modelle simüle edildi. En aktarılabilir sonuç sensör yoğunluğu duyarlılık kontrolü: güvenilir tahmin için raf başına bir giriş ve bir çıkış sensörü asgari değer.

Öne çıkan noktalar

1. Test odası: 15 × 10 × 3,5 m, iki sırada 20 raf, ortalama 100 kW ve tepe 150 kW BT yükü, N+1 yedeklilikli iki soğutulmuş su CRAC'ı, sıcak/soğuk koridor kapama.
2. 150 sensör (raf başına 6: giriş ve çıkışta üst, orta ve alt; CRAC'larda 4; başka yerlerde 26); veri 1 Ocak - 30 Nisan 2025.
3. LSTM 60 dakikalık girdi penceresi ve 30 dakikalık tahmin ufku kullanıyor; bildirilen RMSE 0,25 ve R² 0,985.
4. Tahmin raf başına iki sensöre (bir giriş, bir çıkış) kadar kararlı kaldı; bunun altında RMSE yaklaşık %22 arttı; 120 sensör boyunca medyan R² dört ay boyunca 0,97'yi aştı.
5. PID kontrole karşı geçmiş veri simülasyonunda ortalama PUE 1,48'den 1,30'a düştü (%37,5 soğutma enerjisi ve %12,16 PUE azalması); 27 °C üzerindeki saat sayısı 48'den 2'ye düştü.
6. Soğutma tepkisi kontrollü bir saha denemesinde ölçülmedi; gerçek işletme verisiyle sürülen termodinamik modelle simüle edildi.

Tasarımda kullanımı

• Öngörülü soğutma kontrolü için en az raf başına bir giriş ve bir çıkış sıcaklık sensörü planlayın; bunun altında tahmin hatası yaklaşık %22 arttı.
• Proaktif kontrolün PUE kazancını (1,48'den 1,30'a) canlı denemeyle doğrulamadan taahhüt etmeyin; sonuç dört aylık geçmiş veri simülasyonuna dayanıyor.
• CRAC fan hızı ve vana değişimini ön kontrolde (30 dakikalık tahmin ufku) tanımlayıp N+1 bakım durumunda da test edin.

Kimler okumalı

Veri merkezi soğutma kontrolü, sensör yerleşimi ve tahmine dayalı kontrol algoritmaları geliştiren mühendisler.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Metodoloji (2.1 Sistem mimarisi, 2.2 Veri toplama ve ön işleme, 2.3 Tahmine dayalı modelleme ve dijital ikiz oluşturma, 2.4 Kontrol mantığı ve güvenlik kısıtları, 2.5 MPC ve RTDO ile karşılaştırma)
3. 3. Deney ve uygulama (3.1 İşletme koşulları: temel yük, nem kararlılığı ve kontrolü, tepe yük, dinamik yük dalgalanması, ekipman bakım koşulu (N+1 yedeklilik testi); 3.2 Kontrol mantığı ve yürütme; 3.3 Uygulama ve tekrarlanabilirlik ayrıntıları)
4. 4. Sonuçlar ve tartışma (4.1 Sıcaklık tahmini, 4.2 Sıcak nokta bastırma etkisi, 4.3 Enerji tüketimi, 4.4 CRAC işletmesinin dinamik tepkisi, 4.5 Sistem dayanıklılığı, 4.6 Ablasyon ve duyarlılık analizi, 4.7 Ekonomik ve pratik değerlendirmeler, 4.8 Dayanıklılık ve duyarlılık kontrolü)
5. 5. Sonuçlar

İlgili standartlar

• ASHRAE TC 9.9 Thermal Guidelines for Data Processing Environments
• ISO/IEC 30134-2 (PUE)

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Jieying Liu; Rui Fan; Zonglin Li; Napat Harnpornchai; Jianlei Qian

Yayıncı

Applied System Innovation (MDPI AG)

Yıl

2026

Cilt

9

Sayı

1

Sayfalar

21

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/asi9010021

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye