数据中心机柜温度控制过程模拟及实验研究

发布时间：2020-05-12 18:42

【摘要】：随着大数据和互联网+技术的普及,各领域对于互联网倚赖的程度加大,因此数据中心的数量呈现逐年增加的趋势,在这种趋势下如何保障数据机柜的热区温度并实现最大程度的节能成为数据中心机柜降温过程模拟和实验研究的主要课题。但是,经实际调查发现,现阶段90%以上的数据中心运营商仍在机房中采用弥散送风方式来控制机房内的温度,这种弥散式的降温方式经常导致机房温度过低,但机柜温度过高的现象,同时不同位置的机柜温度出现分布不均匀的情况,这不但增加了电能损耗,也无法使机柜在最佳温度环境下工作,长此以往数据机柜甚至会出现运行故障的风险。本文从机柜降温过程的热分析和机柜降温过程的模拟及实验分析两方面进行了深入研究。在数据中心机柜降温过程热分析方面,首先建立了机柜热区的热力学空间模型,在此基础上分别对弥散式的送风方式与采用控制热区风量的送风方式的降温过程进行了热分析,分析结果表明,与传统弥散式的送风方式相比,采用控制热区风量的送风方式降温效率更高,不同位置的机柜温度分布更均匀。以此论证了机柜热区风量控制器的性能好坏直接决定了数据机柜的温度分布情况及机柜降温系统的节能效果。在数据中心机柜降温过程模拟及实验分析方面,以机柜热区的温度为被控变量,结合热力学方程建立了电子机柜、温度传感器和风阀阻尼器的数学方程,研究了PID控制机理和模糊PID的控制机理,分析了两种方法的不足,从而引入了变论域模糊PID控制方法,以此为基础,借助Simulink开发了这三种风量控制器及机柜温控系统的结构模型,并对数据中心机柜的降温过程进行了模拟仿真。通过对比这三种降温系统的降温效果发现,采用变论域模糊PID降温系统的降温速度最快,与温度设定值偏差最小,受外界干扰最小,从长期运行的角度看节能性最好。最后在LabView中实现了三种机柜温控系统及通讯系统的实验开发。并用实验结果验证了以上结论。
【图文】：

模型图,送风方式,模型,数据中心

第 2 章数据中心机柜降温过程热分析了对弥散送风方式与控制热区风量送风方式的降温效果进行比较，本章心机房的仿真模型，分别对弥散送风方式与控制热区风量送风方式进行及分析，并对两种送风方式下数据中心内机柜的降温效率、气流组织及了分析。弥散送风方式下机房的热分析先在 ICEPAK 中建立数据中心机房模型，如图 2.1 所示。沈阳工业大学硕士学位论文

送风方式,网格模型,机房,电子机柜

沈阳工业大学硕士学位论文X 起点 X 长度 Y 起点 Y 长度 Z 起点 3.50 1.10 0.00 2.20 3.40 3.50 1.10 0.00 2.20 4.05 3.50 1.10 0.00 2.20 4.70 3.50 1.10 0.00 2.20 5.35 的长、高、深分别为 7m、3.5m、6m，机房共有 10 台电子机柜，分的长、高、深分别为 0.65m、2.2m、1.1m，机柜的额定功率为 3.0 千、深分别为 2m、2.8m、0.85m，送风温度设置为 13℃，额定风量设置好的机房模型设置网格，，如图 2.2。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP308

【参考文献】