İki Fazlı Sıvıya Daldırma Soğutma ile Yüksek Yoğunluklu Veri Merkezinin Performans İyileştirmesi

Özet

Çalışma, 1168 kW'a kadar kapasiteli yüksek yoğunluklu veri merkezlerini verimli soğutmak için iki yaklaşım sunuyor ve elektronik sunuculardan ısıyı çekmenin en uygun yolunu arıyor: sıcak koridor kapaması değişiklikleriyle hava tabanlı soğutma ve iki fazlı daldırma sistemi kullanan sıvı tabanlı soğutma. Üç boyutlu CFD simülasyonları yapıldı. Ayrıca sıvı soğutmada sunucu bileşenlerine bakır kaplama malzemesinin etkisi kalınlık değiştirilerek incelendi.

En iyi hava konfigürasyonunda (yükseltilmiş zemin artı sıcak koridor kapama) düşük güçlü raflar 50-90 °C'de, daha yüksek güçlü raflar 65-122 °C'de çalıştı; düzgün olmayan hava akışından belirgin sıcak noktalar vardı. FC-72'li iki fazlı daldırma düşük güçlü sunucu tanklarını 56 °C ile 61 °C altında, yüksek güçlü sunucuları azami sıcak noktalarda 56-65 °C'de tuttu. Tüm yüksek güçlü tankların toplam gücü yaklaşık 8,5 kW, düşük güçlü tankların 7,5 kW olup hava soğutmada 2'ye karşı bildirilen sıvı soğutma PUE'si yaklaşık 1,01 verdi.

Bakır kaplama yüksek güçlü sunucularda azami sıcaklığı 3 °C, düşük güçlü sunucularda 1,5 °C düşürdü; azami homojenlik iyileşmeleri sırasıyla %13 ve %8. Bakır kaplama yüksek güçlü sunucularda sıcaklık dağılımını %13 iyileştirdi ve azami sıcaklığı düşürerek çoğu sıcak noktayı giderdi; düşük güçlü sunucular için %8.

Sınırlar: bildirilen 1,01 PUE yalnızca tank düzeyi gücü sayıyor ve harici ısı atım devresini (eşanjörler, pompalar, borular) dışarıda bırakıyor; yazarlar bunu gelecek çalışmaya bırakıyor, bu yüzden değer iyimser. Çalışma yalnızca CFD simülasyonu, deneysel doğrulama yok.

Öne çıkan noktalar

1. Çalışma 1168 kW'a kadar kapasiteli yüksek yoğunluklu veri merkezlerini ele alıyor.
2. En iyi hava konfigürasyonunda (yükseltilmiş zemin artı sıcak koridor kapama) düşük güçlü raflar 50-90 °C, yüksek güçlü raflar 65-122 °C'de çalıştı; düzgün olmayan hava akışından belirgin sıcak noktalar vardı.
3. FC-72'li iki fazlı daldırma düşük güçlü sunucu tanklarını 56 °C ile 61 °C altında, yüksek güçlü sunucuları azami sıcak noktalarda 56-65 °C'de tuttu.
4. Tüm yüksek güçlü tankların toplam gücü yaklaşık 8,5 kW, düşük güçlü tankların 7,5 kW; bildirilen sıvı soğutma PUE'si yaklaşık 1,01, hava soğutmada 2.
5. Bakır kaplama azami sıcaklığı yüksek güçlü sunucularda 3 °C, düşük güçlü sunucularda 1,5 °C düşürdü; azami homojenlik iyileşmeleri %13 ve %8.
6. Gelecek çalışma tam sıvı soğutma çevrimini (eşanjörler, pompalar, borular) içerecek; bu sistem verimi rakamları o devreyi dışarıda bırakıyor.

Tasarımda kullanımı

• İki fazlı daldırma PUE iddialarını yalnızca tank düzeyi güç değil harici ısı atım devresini (eşanjör, pompa, boru) de içerecek şekilde doğrulayın; 1,01 değeri bu devreyi dışarıda bırakıyor.
• Yüksek yoğunluklu salonda hava soğutmanın belirgin sıcak nokta (65-122 °C) riskini iki fazlı daldırmanın homojen sıcaklığıyla (56-65 °C) karşılaştırın.
• Bakır kaplamayı yüksek güçlü sunucularda sıcak nokta azaltma seçeneği olarak değerlendirin (azami sıcaklık -3 °C, homojenlik %13).

Kimler okumalı

Yüksek yoğunluklu salonlar için hava ve iki fazlı daldırma soğutmayı karşılaştıran soğutma tasarımcıları.

Belgenin bölümleri

1. Giriş
2. Metodoloji (hava tabanlı soğutma konfigürasyonları, iki fazlı daldırma tankları, CFD modeli)
3. Sonuçlar (hava soğutma sıcaklıkları, iki fazlı daldırma sıcaklıkları, bakır kaplama etkisi, PUE)
4. Sonuç ve gelecek çalışma

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Nada M. Mohammed; Wael M. El-Maghlany; Mohamed Elhelw; Ahmed H. Abdelaziz

Yayıncı

Journal of Thermal Analysis and Calorimetry (Springer Science and Business Media LLC)

Yıl

2025

Cilt

150

Sayı

6

Sayfalar

4279-4294

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.1007/s10973-025-14006-0

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

doi.org

Künye