Fond de panier de refroidissement par évaporation à expansion directe au niveau de l’armoire dans l’armoire de refroidissement du centre de données
Avec l’application et la popularisation des serveurs à haute densité au niveau de l’armoire, l’utilisation de systèmes de réfrigération de climatisation de précision traditionnels au niveau de la pièce entraînera une perte de capacité de refroidissement, ce qui entraînera un PUE élevé dans les centres de données. Cet article propose un système de réfrigération de fond de panier de refroidissement par évaporation à expansion directe pour le niveau de l’armoire du centre de données afin de réduire la perte de capacité de refroidissement du système de réfrigération de la salle informatique et d’améliorer l’efficacité énergétique du centre de données. Cet article mène une étude expérimentale sur une plaque froide par évaporation d’un système de réfrigération au niveau de l’armoire. La température de l’environnement d’essai est de 30 °C, la dissipation thermique simulée est de 5 à 7 kW et la plage de réglage de la vitesse du compresseur est de 3000 à 5000 r / min. Le test est effectué en régime stationnaire et la partie stable des paramètres de performance du système est prise pour le traitement des données et l’analyse des résultats des tests. Les résultats montrent que la température moyenne de la plaque froide par évaporation est stable à 18,5 °C et que la différence de température est contrôlée à 4 °C, ce qui peut fournir un refroidissement continu et stable à l’armoire de refroidissement.
Les restrictions relatives à l’efficacité de l’utilisation de l’énergie (PUE) pour les centres de données nouvellement construits sont de plus en plus strictes. Dans la structure de consommation d’énergie des centres de données, la consommation d’énergie des équipements utilisés pour refroidir les serveurs et dissiper la chaleur représente environ 40 % de la consommation totale d’énergie, ce qui est un facteur majeur affectant son PUE. Avec le développement de la technologie informatique et de la société, la demande des utilisateurs pour des serveurs haute puissance augmente, et les armoires de centre de données ont des exigences de plus en plus élevées en matière de systèmes et d’équipements de refroidissement. L’application de nouvelles technologies telles que le cloud computing et le big data a augmenté la densité de puissance d’une seule armoire de moins de 5 kW à pas moins de 7 kW, voire pas moins de 10 kW, et la demande de dissipation de chaleur dans les centres de données a considérablement augmenté.
Par rapport aux climatiseurs de précision traditionnels, le système de refroidissement par évaporation au niveau de l’armoire présente les avantages de ne pas avoir de grands ventilateurs, d’être silencieux et d’avoir une faible consommation d’énergie. C’est l’une des formes techniques importantes pour obtenir un refroidissement efficace dans l’armoire frigorifique des centres de données.
L’électrovanne est connectée au condenseur et à l’échangeur de chaleur pour réaliser la fonction de connexion et de déconnexion du condenseur et de l’échangeur de chaleur. La commutation entre le mode de non-humidification et de déshumidification (le contenu de recherche de l’article), le mode de déshumidification et le mode d’humidification peut être réalisée en contrôlant la vanne d’air à obturateur, la vanne à trois voies et l’électrovanne.
2 Analyse de simulation
Étant donné que le fluide de travail s’écoule dans la plaque froide d’évaporation dans un état biphasé, le canal d’écoulement serpentin traditionnel présente les inconvénients d’une déviation d’écoulement difficile et d’une petite surface de transfert de chaleur, et la distribution inégale du fluide de travail dans chaque canal d’écoulement entraînera une grande différence de température à la surface de la plaque froide d’évaporation. Sur la base des défauts ci-dessus, il est proposé d’optimiser la conception du canal d’écoulement de la plaque froide par évaporation.
3 Test expérimental
Sur la base des raisons ci-dessus, une plaque de refroidissement par évaporation à expansion directe de canal d’écoulement en nid d’abeille, comme le montre la figure 3, a été produite. En optimisant les paramètres structurels du canal d’écoulement en nid d’abeille, le problème de la déviation du fluide de travail diphasique dans la plaque de refroidissement par évaporation peut être résolu ; Combiné aux résultats de simulation du domaine solide du canal d’écoulement en nid d’abeille, la plaque de refroidissement par évaporation avec cette structure de canal d’écoulement a de meilleures performances d’uniformité de température en théorie. La largeur du canal d’écoulement de la plaque de refroidissement par évaporation est de 10 mm, la hauteur du canal d’écoulement interne est de 3 mm et l’épaisseur totale est de 5 mm.
Dans le système, la plaque froide par évaporation à détente directe utilise une plaque chauffante en silicone comme source de chaleur simulée pour simuler la charge. La plaque chauffante en silicone est reliée à un régulateur de tension monophasé. La puissance de la plaque chauffante est ajustée en ajustant la tension de la plaque chauffante pour simuler le test de la plaque froide par évaporation dans différentes conditions de charge. Une plaque froide par évaporation utilise quatre plaques chauffantes en caoutchouc de silicone pour réaliser le test de simulation de charge. Comme le montre la figure 5, pour chaque plaque froide par évaporation, 8 thermocouples de type K sont disposés et les thermocouples sont intégrés dans la feuille de graisse thermique fendue. L’espace est rempli de graisse thermique. De cette façon, la température de la surface supérieure de la plaque froide par évaporation est mesurée pour examiner son uniformité de température.
4 Résultats et analyse
La figure 6 est une courbe montrant la distribution de la température de surface de la plaque froide par évaporation dans le temps dans des conditions de simulation d’une puissance de source de chaleur de 5kW et d’une vitesse de compresseur de 4500r/min. La température moyenne de la plaque froide par évaporation est de 18,5 °C ; la température la plus élevée parmi les 8 points de mesure de température est de 19,9 °C et la température la plus basse est de 17,2 °C. La différence de température à l’intérieur de la plaque froide par évaporation est contrôlée à 4°C près. La température de la plaque froide par évaporation commence à baisser à partir de l’entrée T1. En raison de la grande perte de charge de la plaque froide par évaporation, la température de la plaque descend jusqu’au point de mesure T6, puis augmente jusqu’à la sortie T8. À partir du point de mesure T6, en raison de l’augmentation de la siccité du fluide de travail, le coefficient d’échange de chaleur entre le fluide de travail et la plaque froide par évaporation diminue, l’échange de chaleur par convection diminue et la température augmente progressivement.
Sous la même puissance de source de chaleur simulée, à mesure que la vitesse du compresseur augmente, la différence de température maximale dans la plaque froide par évaporation montre une tendance à la baisse, et la température moyenne montre également une tendance à la baisse. Au fur et à mesure que la vitesse du compresseur augmente, la pression d’évaporation dans le système diminue et la température d’échange de chaleur correspondante dans la plaque froide d’évaporation diminue, ce qui fait que la température de chaque point de mesure diminue également, et la différence de température maximale montre également une tendance à la baisse. Par conséquent, afin d’assurer une meilleure uniformité de la température de la plaque froide par évaporation, la vitesse du compresseur peut être augmentée de manière appropriée.
