Bảng nối đa năng làm mát bay hơi mở rộng trực tiếp ở cấp tủ trong tủ làm mát trung tâm dữ liệu
Với việc ứng dụng và phổ biến các máy chủ cấp tủ mật độ cao, việc sử dụng hệ thống lạnh điều hòa không khí chính xác cấp phòng truyền thống sẽ gây ra tổn thất công suất làm lạnh, dẫn đến PUE cao trong các trung tâm dữ liệu. Bài báo này đề xuất một hệ thống làm lạnh bảng nối đa năng làm mát bay hơi mở rộng trực tiếp cho cấp tủ trung tâm dữ liệu để giảm tổn thất công suất làm mát của hệ thống lạnh phòng máy tính và nâng cao hiệu quả năng lượng của trung tâm dữ liệu. Bài báo này tiến hành một nghiên cứu thực nghiệm trên một tấm lạnh bay hơi của hệ thống lạnh cấp tủ. Nhiệt độ môi trường thử nghiệm là 30 °C, tản nhiệt mô phỏng là 5-7kW và phạm vi điều chỉnh tốc độ máy nén là 3000-5000r / phút. Thử nghiệm được thực hiện ở trạng thái ổn định và phần ổn định của các thông số hiệu suất hệ thống được lấy để xử lý dữ liệu và phân tích kết quả thử nghiệm. Kết quả cho thấy nhiệt độ trung bình của tấm lạnh bay hơi ổn định ở mức 18,5 °C và chênh lệch nhiệt độ được kiểm soát trong vòng 4 °C, có thể cung cấp khả năng làm mát liên tục và ổn định cho tủ làm mát.
Các hạn chế về Hiệu quả Sử dụng Điện (PUE) đối với các trung tâm dữ liệu mới được xây dựng ngày càng trở nên nghiêm ngặt. Trong cấu trúc tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu, mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị được sử dụng để làm mát máy chủ và tản nhiệt chiếm khoảng 40% tổng mức tiêu thụ năng lượng, đây là yếu tố chính ảnh hưởng đến PUE của nó. Với sự phát triển của công nghệ máy tính và xã hội, nhu cầu của người dùng về máy chủ công suất cao ngày càng tăng, tủ trung tâm dữ liệu ngày càng có yêu cầu cao hơn đối với hệ thống và thiết bị làm mát. Việc ứng dụng các công nghệ mới như điện toán đám mây và dữ liệu lớn đã tăng mật độ công suất của một tủ từ dưới 5kW lên không dưới 7kW, thậm chí không dưới 10kW, và nhu cầu tản nhiệt trong các trung tâm dữ liệu đã tăng lên đáng kể.
So với máy điều hòa không khí chính xác truyền thống, hệ thống làm mát bay hơi cấp tủ có ưu điểm là không có quạt lớn, tiếng ồn thấp và tiêu thụ năng lượng thấp. Đây là một trong những hình thức kỹ thuật quan trọng để đạt được khả năng làm mát hiệu quả trong tủ làm mát trung tâm dữ liệu.
Van điện từ được kết nối với bình ngưng và bộ trao đổi nhiệt để thực hiện chức năng kết nối và ngắt kết nối của bình ngưng và bộ trao đổi nhiệt. Việc chuyển đổi giữa chế độ không hút ẩm và hút ẩm (nội dung nghiên cứu của bài viết), chế độ hút ẩm và chế độ tạo ẩm có thể được thực hiện bằng cách điều khiển van khí cửa trập, van ba chiều và van điện từ.
2 Phân tích mô phỏng
Vì chất lỏng làm việc chảy vào tấm lạnh bay hơi ở trạng thái hai pha, kênh dòng chảy ngoằn ngoèo truyền thống có nhược điểm là chuyển hướng dòng chảy khó và diện tích truyền nhiệt nhỏ, và sự phân bố không đồng đều của chất lỏng làm việc trong mỗi kênh dòng chảy sẽ dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ lớn trên bề mặt của tấm lạnh bay hơi. Dựa trên những khiếm khuyết trên, đề xuất tối ưu hóa thiết kế kênh dòng chảy tấm lạnh bay hơi.
3 Kiểm tra thực nghiệm
Dựa trên những lý do trên, một tấm làm mát bay hơi giãn nở trực tiếp kênh dòng ong như trong Hình 3 đã được tạo ra. Bằng cách tối ưu hóa các thông số cấu trúc của kênh dòng chảy tổ ong, vấn đề chuyển hướng chất lỏng làm việc hai pha trong tấm làm mát bay hơi có thể được giải quyết; Kết hợp với kết quả mô phỏng của miền rắn kênh dòng chảy tổ ong, tấm làm mát bay hơi với cấu trúc kênh dòng chảy này có hiệu suất đồng đều nhiệt độ tốt hơn về lý thuyết. Chiều rộng kênh dòng chảy của tấm làm mát bay hơi là 10mm, chiều cao kênh dòng chảy bên trong là 3mm và độ dày tổng thể là 5mm.
Trong hệ thống, tấm lạnh bay hơi giãn nở trực tiếp sử dụng tấm gia nhiệt silicon làm nguồn nhiệt mô phỏng để mô phỏng tải. Tấm gia nhiệt silicon được kết nối với bộ điều chỉnh điện áp một pha. Công suất của tấm sưởi được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh điện áp của tấm sưởi để mô phỏng thử nghiệm của tấm lạnh bay hơi trong các điều kiện tải khác nhau. Một tấm lạnh bay hơi sử dụng bốn tấm gia nhiệt cao su silicon để thực hiện thử nghiệm mô phỏng tải. Như thể hiện trong Hình 5, đối với mỗi tấm lạnh bay hơi, 8 cặp nhiệt điện loại K được bố trí và các cặp nhiệt điện được nhúng vào tấm mỡ tản nhiệt có rãnh. Khoảng trống được lấp đầy bằng mỡ tản nhiệt. Bằng cách này, nhiệt độ bề mặt trên của tấm lạnh bay hơi được đo để kiểm tra độ đồng nhất nhiệt độ của nó.
4 Kết quả và phân tích
Hình 6 là đường cong thể hiện sự phân bố nhiệt độ bề mặt của tấm lạnh bay hơi theo thời gian trong điều kiện mô phỏng công suất nguồn nhiệt 5kW và tốc độ máy nén 4500r/phút. Nhiệt độ trung bình của tấm lạnh bay hơi là 18,5 °C; nhiệt độ cao nhất trong số 8 điểm đo nhiệt độ là 19.9°C và nhiệt độ thấp nhất là 17.2°C. Chênh lệch nhiệt độ bên trong tấm lạnh bay hơi được kiểm soát trong vòng 4 °C. Nhiệt độ của tấm lạnh bay hơi bắt đầu giảm từ đầu vào T1. Do sự sụt giảm áp suất lớn của tấm lạnh bay hơi, nhiệt độ tấm giảm xuống điểm đo T6, sau đó tăng lên đầu ra T8. Bắt đầu từ điểm đo T6, do độ khô của chất lỏng làm việc tăng lên, hệ số trao đổi nhiệt giữa chất lỏng làm việc và tấm lạnh bay hơi giảm, trao đổi nhiệt đối lưu giảm, nhiệt độ tăng dần.
Trong cùng một công suất nguồn nhiệt mô phỏng, khi tốc độ máy nén tăng lên, chênh lệch nhiệt độ tối đa trong tấm lạnh bay hơi cho thấy xu hướng giảm và nhiệt độ trung bình cũng cho thấy xu hướng giảm. Khi tốc độ máy nén tăng lên, áp suất bay hơi trong hệ thống giảm, nhiệt độ trao đổi nhiệt tương ứng trong tấm lạnh bay hơi giảm, làm cho nhiệt độ của từng điểm đo cũng giảm, chênh lệch nhiệt độ tối đa cũng có xu hướng giảm. Do đó, để đảm bảo độ đồng đều nhiệt độ tốt hơn của tấm lạnh bay hơi, tốc độ máy nén có thể được tăng lên một cách thích hợp.
