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新型數據中心之設計及熱管理實驗分析

為了解決空調 TAB的問題，作者陳冠宇 這樣論述：

隨著5G世代的到來，以及近兩年全球受到Covid-19疫情的影響，全球網路使用人口數激增，連帶推動雲端運算儲存技術的發展。為了能處理龐大的運算資料，各個企業也陸續建設大型數據中心，隨之而來的是其龐大耗電量及熱能。伺服器為高發熱裝置，當內部溫度過高時會造成伺服器損壞，因此在散熱處理上有很高的要求，如何能在兼顧散熱效率的情況下，同時減少能源消耗，也是近年來數據中心致力研究改善的重點。本研究建置一新型數據中心，透過短距離及天花板供風的方式，搭配熱交換器及冰水主機、冷卻水塔組成散熱系統，在保持良好散熱條件下，降低數據中心散熱的能源消耗。數據中心內電力使用情況利用電力使用效率(Power Usage

Effectiveness, PUE)來評估其效益，並使用機櫃冷卻指數(Rack Cooling Index, RCI)、回流溫度指數(Return Temperature Index, RTI)和供熱指數(Supply Heat Index, SHI)，來評估機櫃內氣流情形。透過不同進風溫度及風量參數組合，及改變熱量分布位置，以尋求數據中心的最佳化設計。結果顯示，三種不同風量下的PUE值為1.3、1.4及1.43，皆小於台灣現有數據中心，而在溫度相同的情況下，風量在最大值3.42 CMS時，熱回流所帶來的影響最低，RTI可以達到最佳解101.2%，幾乎沒有熱回流影響，但考量到風機效能，因此在

風量為3.14 CMS時能得到最佳散熱效率及能源消耗比；當進風溫度為21˚C時，整個數據中心內的溫度分布較為穩定，其RTI最佳。SHI之理想範圍是小於0.4，鑒於新型數據中心採用的供風配置，在供風通道為短距離的條件下，將冷熱通道隔絕，因此SHI皆小於0.4，處於理想範圍，代表其冷空氣受熱空氣影響甚小。機櫃在部分負載關閉的情況，由於數據中心採天花板供風迴風，機櫃出口溫度會因為靠近離心風扇而產生熱堆積，如果熱量集中至上半部，出口溫度較高，因此經過比對後將機櫃熱源集中於下半部為較佳之選擇，將其運用於實務理念中，可將需要長時間全載運轉之伺服器放置機櫃底部區域，以維持較佳之工作環境。最後將實驗數據與De

sign Xplorer模擬最佳化之結果進行相互驗證，可以得到實驗及模擬結果相符合，評估指標皆優於台灣傳統數據中心。