Standart Dışı Kampüs Veri Merkezlerinin Enerji Verimli ve Sürdürülebilir İşletimi için Yükseltilmiş Zemin Plenumu Isıl Performansının İyileştirme Optimizasyonu

Özet

Çalışma, standart dışı kampüs veri merkezlerinde düzensiz hava akışı dağılımı ve belirgin yerel sıcak noktaların plenum iyileştirmeleriyle nasıl giderileceğini soruyor. Oda 18,0 × 8,4 × 3,6 m, 0,4 m yükseltilmiş zemin, 0,35-2,94 kW'lık 36 raf, kapama yok ve 18 °C beslemede toplam 8 m³/s veren üç hassas ünite içeriyor. Model doğrulaması: sıcaklık MAE tüm bölgelerde en fazla 0,9 °C, hız MAE en fazla 0,20 m/s; karo derzleri ve boru engelleri yakınında nokta hız sapmaları yaklaşık %18-30'a ulaştı. Karolar %50 gözenekli ortam olarak modellendi.

Ön eleme, enine plenum bölmesi için en iyi delik oranını ve konumunu buldu. Delik oranı eleme (çıkıştan 0,3 m): %30 açık, direnç artışı %18,7 ile homojenlik indeksi 0,62; %50 açık, direnç artışı %8,5 ile 0,58; %70 daha kötü. %50'lik bölme seçildi. Konum elemesi (%50 delikte): ünite çıkışından 0,3 m en iyiydi (homojenlik 0,58, yerel hız 4,2 m/s); 0,9 m'de homojenlik indeksi yalnızca 0,52.

Sonra bölme türlerini (yok, delikli, dolu bölmeler, bileşik) düzgün veya kademeli değişken açıklıklı karolarla birleştiren sekiz senaryoluk faktöriyel set çalıştırıldı. En iyi senaryo S4 (delikli bölme artı kademeli karo açıklıkları) karo net debi aralığını 0,100'den 0,077 m³/s'ye düşürdü, CV'yi %12,8'den %10,8'e indirdi ve homojenlik indeksini %10,7 artırdı; tek başına dolu bölme (S2) aralığı 0,132 m³/s'ye genişletti. S4 için SHI 0,42'den 0,35'e, azami raf giriş sıcaklığı 27,2 °C'den 26,7 °C'ye düştü ve tüm raflar 27 °C ASHRAE önerilen sınırını karşıladı.

Enerji tahmini: yaklaşık 1,5 °C daha yüksek besleme ayar noktası ve °C başına %2-3 COP kazancı (%3-4,5 soğutma tasarrufu), eksi %8,5 fan gücü cezası (toplamın yaklaşık %0,4'ü), PUE'yi yaklaşık 1,90'dan 1,87'ye değiştiriyor. Sınırlar: tek bir küçük, asimetrik oda; sonuçlar bu geometriye bağlı ve enerji tahmini basit varsayımlara dayanıyor.

Öne çıkan noktalar

1. Oda 18,0 × 8,4 × 3,6 m, 0,4 m yükseltilmiş zemin, 0,35-2,94 kW'lık 36 raf, kapama yok; 18 °C beslemede toplam 8 m³/s veren üç hassas ünite.
2. Doğrulama: sıcaklık MAE tüm bölgelerde en fazla 0,9 °C, hız MAE en fazla 0,20 m/s; karo derzleri ve boru engelleri yakınında nokta hız sapmaları yaklaşık %18-30; karolar %50 gözenekli ortam.
3. Bölme delik oranı eleme (çıkıştan 0,3 m): %30 açık homojenlik 0,62 ve %18,7 direnç artışı; %50 açık 0,58 ve %8,5; %70 daha kötü; %50 seçildi.
4. Bölme konumu eleme (%50 delik): çıkıştan 0,3 m en iyi (homojenlik 0,58, yerel hız 4,2 m/s); 0,9 m'de homojenlik yalnızca 0,52.
5. En iyi senaryo S4 (delikli bölme artı kademeli karo açıklıkları) karo net debi aralığını 0,100'den 0,077 m³/s'ye düşürdü, CV'yi %12,8'den %10,8'e indirdi, homojenlik indeksini %10,7 artırdı; tek başına dolu bölmeler (S2) aralığı 0,132 m³/s'ye genişletti.
6. S4 için SHI 0,42'den 0,35'e, azami raf giriş sıcaklığı 27,2'den 26,7 °C'ye düştü ve tüm raflar 27 °C ASHRAE önerilen sınırını karşıladı.
7. Enerji tahmini: yaklaşık 1,5 °C daha yüksek besleme ayar noktası, °C başına %2-3 COP kazancı (%3-4,5 soğutma tasarrufu), eksi %8,5 fan gücü cezası (toplamın yaklaşık %0,4'ü); PUE yaklaşık 1,90'dan 1,87'ye.

Tasarımda kullanımı

• Plenum dengesizliğinde ünite çıkışından yaklaşık 0,3 m uzaklığa %50 delikli enine bölme yerleştirmeyi değerlendirin; %50 delik, %30'a göre daha az direnç artışı (%8,5'e karşı %18,7) verdi.
• Delikli bölmeyi kademeli değişken açıklıklı karolarla birleştirin (yakın uçta kısıtlama, uzak uçta açma); dolu bölme tek başına dağılımı kötüleştirdi.
• Fan gücü cezasını (%8,5) enerji tasarrufuyla birlikte hesaplayıp net PUE etkisini (1,90'dan 1,87'ye) raporlayın.
• Tüm raf girişlerinin 27 °C altında kaldığını tam oda ısıl doğrulamasıyla gösterin.

Kimler okumalı

Küçük, düzensiz kampüs veri odalarında yükseltilmiş zemin plenumu iyileştirmesi yapan soğutma mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Malzeme ve yöntemler (2.1 Test tesisi, 2.2 Saha ölçümleri, 2.3 CFD simülasyonu: sınır koşulları, çözüm kontrolü, ağ oluşturma ve bağımsızlık doğrulaması)
3. 3. Model doğrulama (3.1 Kabin giriş/çıkış sıcaklığı doğrulaması, 3.2 Delikli zemin karosu çıkış doğrulaması, 3.3 Soğuk/sıcak koridor sıcaklık doğrulaması, 3.4 Model güvenilirliği üzerine sonuçlar)
4. 4. Senaryolar ve sonuçlar (4.1 Senaryo tasarımı, 4.2 Senaryo analizi, 4.3 Değerlendirme ölçütleri, 4.4 Tam oda ısıl doğrulaması)
5. 5. Tartışma (5.1 Enerji tüketimi ve PUE etkisi analizi, 5.2 Mühendislik uygulanabilirliği ve sınırlamalar)
6. 6. Sonuçlar

İlgili standartlar

• ASHRAE TC 9.9 Thermal Guidelines for Data Processing Environments

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Jinuo Zhang; Zhiyi Wang; Guoming Jiang

Yayıncı

Sustainability (MDPI AG)

Yıl

2026

Cilt

18

Sayı

16

Sayfalar

8144

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/su18168144

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye