خبر

لوحة خلفية للتبريد التبخيري للتوسع المباشر على مستوى الخزانة في خزانة تبريد مركز البيانات

مع تطبيق وتعميم الخوادم عالية الكثافة على مستوى الخزانة ، فإن استخدام أنظمة التبريد التقليدية لتكييف الهواء الدقيقة على مستوى الغرفة سيؤدي إلى فقدان سعة التبريد ، مما يؤدي إلى ارتفاع PUE في مراكز البيانات. تقترح هذه الورقة نظام تبريد اللوحة الخلفية للتبريد التبخيري بالتمدد المباشر لمستوى خزانة مركز البيانات لتقليل فقدان سعة التبريد لنظام تبريد غرفة الكمبيوتر وتحسين كفاءة الطاقة لمركز البيانات. تجري هذه الورقة دراسة تجريبية على صفيحة باردة تبخيرية لنظام تبريد على مستوى الخزانة. درجة حرارة بيئة الاختبار 30 درجة مئوية ، وتبديد الحرارة المحاكي 5-7 كيلو واط ، ونطاق ضبط سرعة الضاغط هو 3000-5000 لفة / دقيقة. يتم إجراء الاختبار في حالة مستقرة ، ويتم أخذ الجزء المستقر من معلمات أداء النظام لمعالجة البيانات وتحليل نتائج الاختبار. تظهر النتائج أن متوسط درجة حرارة الصفيحة الباردة التبخيري مستقر عند 18.5 درجة مئوية ، ويتم التحكم في فرق درجة الحرارة في حدود 4 درجات مئوية ، مما يوفر تبريدا مستمرا ومستقرا لخزانة التبريد.

أصبحت قيود فعالية استخدام الطاقة (PUE) لمراكز البيانات التي تم إنشاؤها حديثا أكثر صرامة. في هيكل استهلاك الطاقة لمراكز البيانات ، يمثل استهلاك الطاقة للمعدات المستخدمة لتبريد الخوادم وتبديد الحرارة حوالي 40٪ من إجمالي استهلاك الطاقة ، وهو عامل رئيسي يؤثر على PUE. مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر والمجتمع ، يتزايد طلب المستخدمين على الخوادم عالية الطاقة ، وخزانات مركز البيانات لديها متطلبات أعلى وأعلى لأنظمة ومعدات التبريد. أدى تطبيق التقنيات الجديدة مثل الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة إلى زيادة كثافة الطاقة لخزانة واحدة من أقل من 5 كيلو واط إلى ما لا يقل عن 7 كيلو واط ، أو حتى ما لا يقل عن 10 كيلو واط ، وزاد الطلب على تبديد الحرارة في مراكز البيانات بشكل كبير.

بالمقارنة مع مكيفات الهواء الدقيقة التقليدية ، يتميز نظام التبريد التبخيري على مستوى الخزانة بمزايا عدم وجود مراوح كبيرة ، وضوضاء منخفضة ، واستهلاك منخفض للطاقة. إنه أحد الأشكال التقنية المهمة لتحقيق التبريد الفعال في خزانة تبريد مراكز البيانات.

يتم توصيل صمام الملف اللولبي بالمكثف والمبادل الحراري لتحقيق وظيفة التوصيل والفصل للمكثف والمبادل الحراري. يمكن تحقيق التبديل بين وضع عدم الترطيب وإزالة الرطوبة (محتوى البحث في المقالة) ووضع إزالة الرطوبة ووضع الترطيب من خلال التحكم في صمام هواء الغالق والصمام ثلاثي الاتجاهات وصمام الملف اللولبي.

2 تحليل المحاكاة

نظرا لأن سائل العمل يتدفق إلى الصفيحة الباردة التبخيري في حالة من مرحلتين ، فإن قناة التدفق السربنتيني التقليدية لها عيوب تحويل التدفق الصعب ومنطقة نقل الحرارة الصغيرة ، وسيؤدي التوزيع غير المتكافئ لسائل العمل في كل قناة تدفق إلى اختلاف كبير في درجة الحرارة على سطح الصفيحة الباردة التبخيرية. بناء على العيوب المذكورة أعلاه ، يقترح تحسين تصميم قناة تدفق اللوحة الباردة التبخيرية.

3 اختبار تجريبي

بناء على الأسباب المذكورة أعلاه ، تم إنتاج لوحة تبريد تبخيري ذات تمدد مباشر لقناة تدفق قرص العسل كما هو موضح في الشكل 3. من خلال تحسين المعلمات الهيكلية لقناة تدفق قرص العسل ، يمكن حل مشكلة تحويل سائل العمل على مرحلتين في لوحة التبريد التبخيري ؛ إلى جانب نتائج المحاكاة للمجال الصلب لقناة تدفق قرص العسل ، فإن لوحة التبريد التبخيري مع هيكل قناة التدفق هذا تتمتع بأداء أفضل لتوحيد درجة الحرارة من الناحية النظرية. يبلغ عرض قناة التدفق للوحة التبريد التبخيري 10 مم ، وارتفاع قناة التدفق الداخلية 3 مم ، والسمك الكلي 5 مم.

في النظام ، تستخدم اللوحة الباردة التبخيري ذات التمدد المباشر لوحة تسخين سيليكون كمصدر حرارة محاكي لمحاكاة الحمل. لوحة تسخين السيليكون متصلة بمنظم جهد أحادي الطور. يتم ضبط قوة لوحة التسخين عن طريق ضبط جهد لوحة التسخين لمحاكاة اختبار الصفيحة الباردة التبخيري في ظل ظروف تحميل مختلفة. تستخدم لوحة باردة تبخيرية واحدة أربعة ألواح تسخين من مطاط السيليكون لتحقيق اختبار محاكاة الحمل. كما هو موضح في الشكل 5 ، لكل صفيحة باردة تبخرية ، يتم ترتيب 8 مزدوجات حرارية من النوع K ، ويتم تضمين المزدوجات الحرارية في لوح الشحوم الحراري المشقوق. تمتلئ الفجوة بالشحوم الحرارية. بهذه الطريقة ، يتم قياس درجة حرارة السطح العلوية للوحة التبخير الباردة لفحص توحيد درجة حرارتها.

4 النتائج والتحليلات

الشكل 6 هو منحنى يوضح توزيع درجة حرارة سطح اللوحة الباردة التبخيري بمرور الوقت في ظل ظروف محاكاة طاقة مصدر حرارة تبلغ 5 كيلو واط وسرعة ضاغط تبلغ 4500 لفة / دقيقة. متوسط درجة حرارة الصفيحة الباردة التبخيري هو 18.5 درجة مئوية ؛ أعلى درجة حرارة بين 8 نقاط قياس درجة الحرارة هي 19.9 درجة مئوية ، وأدنى درجة حرارة هي 17.2 درجة مئوية. يتم التحكم في فرق درجة الحرارة داخل اللوحة الباردة التبخيرية في حدود 4 درجات مئوية. تبدأ درجة حرارة الصفيحة الباردة التبخيري في الانخفاض من المدخل T1. بسبب انخفاض الضغط الكبير للوحة التبريد التبخيري ، تنخفض درجة حرارة اللوحة إلى نقطة القياس T6 ، ثم ترتفع إلى المخرج T8. بدءا من نقطة القياس T6 ، بسبب زيادة جفاف سائل العمل ، ينخفض معامل التبادل الحراري بين سائل العمل واللوحة الباردة التبخيري ، وينخفض التبادل الحراري للحمل الحراري ، وتزداد درجة الحرارة تدريجيا.

في ظل نفس طاقة مصدر الحرارة المحاكاة ، مع زيادة سرعة الضاغط ، يظهر الفرق الأقصى في درجة الحرارة في الصفيحة الباردة التبخيرية اتجاها هبوطيا ، ويظهر متوسط درجة الحرارة أيضا اتجاها هبوطيا. مع زيادة سرعة الضاغط ، ينخفض ضغط التبخر في النظام ، وتنخفض درجة حرارة التبادل الحراري المقابلة في الصفيحة الباردة التبخيري ، مما يجعل درجة حرارة كل نقطة قياس تنخفض أيضا ، كما يظهر اختلاف درجة الحرارة القصوى اتجاها هبوطيا. لذلك ، من أجل ضمان توحيد درجة حرارة أفضل للوحة التبريد التبخيري ، يمكن زيادة سرعة الضاغط بشكل مناسب.