Original Title: Numerical Investigation of Thermal Performance with Adaptive Terminal Devices for Cold Aisle Containment in Data Centers
Source: doi.org/10.3390/buildings13020268
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការសិក្សាតាមបែបលេខលើដំណើរការកម្ដៅដោយប្រើប្រាស់ឧបករណ៍បញ្ចេញខ្យល់ដែលអាចបន្សាំបានសម្រាប់ការបិទខ្ទប់ផ្លូវខ្យល់ត្រជាក់ក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ

ចំណងជើងដើម៖ Numerical Investigation of Thermal Performance with Adaptive Terminal Devices for Cold Aisle Containment in Data Centers

អ្នកនិពន្ធ៖ Hongyin Chen (State Key Laboratory of Power Grid Safety, Beijing, China), Dezhi Li, Songcen Wang, Tianheng Chen, Ming Zhong, Yi Ding, Ye Li, Xianxu Huo

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Buildings

វិស័យសិក្សា៖ Thermal Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ មជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យប្រើប្រាស់ថាមពលយ៉ាងច្រើនសម្រាប់ប្រព័ន្ធធ្វើឱ្យត្រជាក់ ហើយការកែតម្រូវលំហូរខ្យល់តាមវិធីសាស្រ្តបច្ចុប្បន្នមានទំហំធំទូលាយពេក ដែលមិនអាចដោះស្រាយបញ្ហាកន្លែងក្ដៅខ្លាំង (Hot spots) ក្នុងកម្រិតម៉ាស៊ីននីមួយៗបានល្អ និងបណ្ដាលឱ្យខ្ជះខ្ជាយថាមពល។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះបានស្នើឡើងនូវឧបករណ៍បញ្ចេញខ្យល់ប្រភេទថ្មីដែលអាចបន្សាំខ្លួនទៅនឹងថាមពលម៉ាស៊ីនមេ (Servers) និងបានបង្កើតគំរូកុំព្យូទ័រដើម្បីក្លែងធ្វើការសាកល្បងនិងវាយតម្លៃប្រសិទ្ធភាព។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Adaptive Terminal Device
ឧបករណ៍បញ្ចេញខ្យល់ដែលអាចបន្សាំបាន (Adaptive Terminal Device)
អាចលៃតម្រូវលំហូរខ្យល់ត្រជាក់ទៅតាមតម្រូវការជាក់ស្តែងនៃកម្ដៅម៉ាស៊ីននីមួយៗបានយ៉ាងជាក់លាក់ និងជួយសន្សំសំចៃថាមពលបានខ្ពស់ដោយមិនបណ្ដាលឱ្យមានការត្រជាក់ជ្រុលនៅតំបន់ផ្សេង។ ទាមទារការដំឡើងឧបករណ៍បន្ថែមនៅក្រោមទូដាក់ម៉ាស៊ីន (Racks) ហើយអាចបង្កើតជាខ្យល់កួច (Vortex) នៅផ្នែកបាតទូដោយសារតែស៊ុមទូមានកម្រាស់ក្រាស់។ កាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពអតិបរមារបស់ម៉ាស៊ីនបាន ៤.២ K និងសន្សំសំចៃថាមពលបាន ២០.១% និង ៤.២% បៀបធៀបនឹងវិធីប្រពៃណីទាំងពីរខាងក្រោម។
Reducing Supply Air Temperature
ការកាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពខ្យល់ផ្គត់ផ្គង់ (Reducing Supply Air Temperature)
ជាវិធីសាស្រ្តងាយស្រួលនិងទូទៅបំផុតដែលអាចកម្ចាត់កន្លែងក្ដៅខ្លាំង (Hot spots) នៅក្នុងបន្ទប់ម៉ាស៊ីនបានលឿន។ ប្រើប្រាស់ថាមពលអគ្គិសនីខ្ពស់ខ្លាំង (បន្ថយ COP របស់ម៉ាស៊ីនត្រជាក់) និងបណ្ដាលឱ្យម៉ាស៊ីននៅតំបន់ផ្សេងត្រជាក់ជ្រុលដែលអាចប្រឈមនឹងការកកជាញើស (Condensation)។ ប្រើប្រាស់ថាមពលអគ្គិសនីខ្ពស់ជាងឧបករណ៍បន្សាំដល់ទៅ ២០.១% ក្នុងការដោះស្រាយបញ្ហាកម្ដៅដូចគ្នា។
Increasing Supply Air Flowrate
ការបង្កើនល្បឿនលំហូរខ្យល់ផ្គត់ផ្គង់ (Increasing Supply Air Flowrate)
ងាយស្រួលអនុវត្តដោយគ្រាន់តែបង្កើនល្បឿនកង្ហារបញ្ចេញខ្យល់ដើម្បីបំបាត់កន្លែងក្ដៅខ្លាំង។ ធ្វើឱ្យខ្ជះខ្ជាយថាមពលកង្ហារដោយមិនចាំបាច់ និងមិនដោះស្រាយបញ្ហាការចែកចាយខ្យល់មិនស្មើគ្នាបានល្អិតល្អន់នោះទេ។ ប្រើប្រាស់ថាមពលអគ្គិសនីខ្ពស់ជាងឧបករណ៍បន្សាំប្រមាណ ៤.២%។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារនូវធនធានកុំព្យូទ័រសម្រាប់ការក្លែងធ្វើម៉ូដែល និងឧបករណ៍រឹង (Hardware) សម្រាប់ការវាស់ស្ទង់ជាក់ស្តែងនៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យពិតប្រាកដមួយនៅទីក្រុងសៀងហៃ (Shanghai) ប្រទេសចិន ដែលមានហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធបិទខ្ទប់ផ្លូវខ្យល់ត្រជាក់ (Cold aisle containment) និងកម្រាលឥដ្ឋលើកខ្ពស់ (Raised floors) រួចជាស្រេច។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានអាកាសធាតុក្តៅហើយសើមជាង ការទាញយកខ្យល់ត្រជាក់តម្រូវឱ្យមានការគិតគូរខ្ពស់ជាងនេះ ហើយមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យចាស់ៗមួយចំនួននៅកម្ពុជាអាចនឹងមិនទាន់មានហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធកម្រាលបែបនេះនៅឡើយទេ ដែលធ្វើឱ្យការអនុវត្តផ្ទាល់អាចមានកម្រិត។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការជួយកាត់បន្ថយថ្លៃចំណាយប្រតិបត្តិការនិងថាមពលអគ្គិសនីសម្រាប់វិស័យបច្ចេកវិទ្យានៅកម្ពុជា។

ការចាប់យកបច្ចេកវិទ្យាបញ្ចេញខ្យល់ដែលអាចលៃតម្រូវបាននេះ នឹងជួយឱ្យកម្ពុជាកសាងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធឌីជីថល (Digital Infrastructure) ដែលមានភាពធន់នឹងអាកាសធាតុក្តៅ និងមាននិរន្តរភាពផ្នែកថាមពល។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃប្រព័ន្ធធ្វើឱ្យត្រជាក់ក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ: ស្វែងយល់អំពីការរៀបចំហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធទូទៅដូចជា Hot/Cold Aisle Containment និងសូចនាករប្រសិទ្ធភាព PUE (Power Utilization Efficiency) ព្រមទាំងប្រព័ន្ធម៉ាស៊ីនត្រជាក់ CRAH (Computer Room Air Handler)។
  2. អនុវត្តការប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើ CFD: រៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធី Ansys Fluent ឬ OpenFOAM ដើម្បីបង្កើតគំរូ 3D Model នៃការហូរចូលខ្យល់ និងការផ្លាស់ប្តូរកម្ដៅនៅក្នុងបន្ទប់ម៉ាស៊ីនមេ (Server Room)។
  3. សិក្សាពីការប្រមូលទិន្នន័យកម្ដៅនិងថាមពលម៉ាស៊ីនមេ: អនុវត្តការសរសេរកូដ (Scripting) ដើម្បីទាញយកទិន្នន័យស៊ីភីយូ (CPU Utilization) និងកម្ដៅតាមរយៈប្រព័ន្ធ IPMI និង BMC ដែលមានស្រាប់នៅលើម៉ាស៊ីនមេ។
  4. បង្កើតគំរូឧបករណ៍រឹងខ្នាតតូច (Hardware Prototyping): ប្រើប្រាស់បន្ទះបញ្ជា Raspberry Pi ឬ Arduino ភ្ជាប់ជាមួយម៉ូទ័រ (Servo Motors) ដើម្បីបង្កើតបន្ទះទប់ខ្យល់ដែលអាចបិទបើកបានដោយស្វ័យប្រវត្តិផ្អែកលើទិន្នន័យសីតុណ្ហភាព។
  5. សាកល្បងនិងវាយតម្លៃកម្រិតបន្ទប់ (Room-level Testing): ដំឡើងគំរូដែលបានបង្កើតនៅក្នុងទូដាក់ម៉ាស៊ីនសាកល្បង (Test Rack) ដោយប្រើឧបករណ៍វាស់កម្ដៅ K-type Thermocouples ដើម្បីប្រៀបធៀបសីតុណ្ហភាពមុននិងក្រោយពេលប្រើប្រាស់ឧបករណ៍។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Adaptive Terminal Devices ជាឧបករណ៍បញ្ចេញខ្យល់ដែលបំពាក់នៅបាតទូដាក់ម៉ាស៊ីនមេ (Racks) ដែលមានបន្ទះអាចកម្រើកនិងផ្លាស់ប្តូរមុំបាន ដើម្បីកែតម្រូវទិសដៅនិងបរិមាណខ្យល់ត្រជាក់ទៅតាមកម្រិតនៃការប្រើប្រាស់ថាមពល ឬកម្ដៅជាក់ស្តែងរបស់ម៉ាស៊ីននីមួយៗនៅលើទូនោះ។ ដូចជាក្បាលម៉ាស៊ីនត្រជាក់ឆ្លាតវៃដែលអាចបែរផ្លុំខ្យល់ត្រជាក់ដោយស្វ័យប្រវត្តិទៅរកតែអ្នកដែលកំពុងបែកញើសខ្លាំងជាងគេនៅក្នុងបន្ទប់។
Cold Aisle Containment នៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ វាគឺជាបច្ចេកទេសនៃការប្រើប្រាស់ជញ្ជាំងឬទ្វារដើម្បីបិទខ្ទប់ផ្លូវខ្យល់ត្រជាក់ (Cold Aisle) ឱ្យដាច់ដោយឡែកពីខ្យល់ក្តៅដែលបញ្ចេញពីម៉ាស៊ីន ដើម្បីការពារកុំឱ្យខ្យល់ទាំងពីរលាយឡំគ្នា ដែលជាវិធីជួយសន្សំសំចៃថាមពលម៉ាស៊ីនត្រជាក់បានយ៉ាងច្រើន។ ដូចជាការបិទបន្ទប់ឱ្យជិតល្អពេលបើកម៉ាស៊ីនត្រជាក់ ដើម្បីកុំឱ្យខ្យល់ត្រជាក់ចេញក្រៅ និងខ្យល់ក្តៅចូលក្នុង ដែលបង្ការកុំឱ្យម៉ាស៊ីនត្រជាក់ប្រឹងធ្វើការខ្លាំងពេក។
Computational Fluid Dynamics (CFD) ជាសាខានៃយន្តវិទ្យាសារធាតុរាវ ដែលប្រើប្រាស់កុំព្យូទ័រ ក្បួនគណិតវិទ្យា និងទិន្នន័យរូបវិទ្យា ដើម្បីធ្វើការគណនានិងក្លែងធ្វើ (Simulate) ពីរបៀបដែលខ្យល់ ឬអង្គធាតុរាវហូរ និងផ្លាស់ប្តូរកម្ដៅនៅក្នុងទីធ្លាណាមួយ មុននឹងអនុវត្តផ្ទាល់។ ដូចជាការប្រើកម្មវិធីកុំព្យូទ័រដើម្បីទស្សន៍ទាយនិងមើលរូបភាពថា តើទឹកនឹងហូរបែបណាពេលវាប៉ះនឹងថ្ម មុនពេលយើងសម្រេចចិត្តចាក់សាំងសង់ទំនប់ពិតប្រាកដ។
Power Utilization Efficiency (PUE) ជារង្វាស់ស្តង់ដារសម្រាប់វាស់ស្ទង់ប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់ថាមពលរបស់មជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ ដោយគណនាពីផលធៀបរវាងថាមពលអគ្គិសនីសរុបដែលប្រើប្រាស់ (រួមទាំងម៉ាស៊ីនត្រជាក់ និងភ្លើង) ធៀបនឹងថាមពលដែលស៊ីដោយម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រសុទ្ធសាធ (IT Equipment)។ ដូចជាការគិតលេខមើលថា តើយើងចំណាយលុយចាក់សាំងប៉ុន្មានដើម្បីឱ្យឡានរត់បាន ធៀបនឹងការចំណាយសរុបដែលរួមទាំងការបើកម៉ាស៊ីនត្រជាក់ក្នុងឡាន។
Computer Room Air Handler (CRAH) ជាប្រព័ន្ធម៉ាស៊ីនត្រជាក់ខ្នាតធំដែលត្រូវបានរចនាឡើងជាពិសេសសម្រាប់មជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ ដើម្បីបូមយកកម្ដៅដែលបញ្ចេញដោយម៉ាស៊ីនមេ និងបញ្ជូនខ្យល់ត្រជាក់ទៅវិញ តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរកម្ដៅជាមួយទឹកត្រជាក់ (Chilled water) នៅខាងក្នុងប្រព័ន្ធ។ ដូចជាសួតនិងបេះដូងដ៏ធំរបស់អគារ ដែលស្រូបយកខ្យល់ក្តៅពីក្នុងបន្ទប់ យកទៅធ្វើឱ្យត្រជាក់ រួចផ្លុំខ្យល់ត្រជាក់នោះត្រឡប់ទៅចិញ្ចឹមម៉ាស៊ីនកុំព្យូទ័រវិញ។
Baseboard Management Controller (BMC) ជាបន្ទះឈីបតូចមួយដែលបំពាក់នៅលើផ្ទាំងមេ (Motherboard) របស់ម៉ាស៊ីនមេ (Server) ដែលដំណើរការដាច់ដោយឡែកពីប្រព័ន្ធប្រតិបត្តិការចម្បង ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកគ្រប់គ្រងអាចត្រួតពិនិត្យស្ថានភាពរឹង (Hardware) ដូចជាកម្ដៅ ល្បឿនកង្ហារ និងការប្រើប្រាស់ថាមពលពីចម្ងាយ។ ដូចជាប្រអប់ខ្មៅ (Black box) នៅក្នុងយន្តហោះ ដែលនៅតែបន្តរាយការណ៍ប្រាប់ម្ចាស់ពីស្ថានភាពសីតុណ្ហភាពម៉ាស៊ីន ទោះបីជាម៉ាស៊ីនគាំងក៏ដោយ។
Boussinesq assumption ជាការសន្មត់ខាងគណិតវិទ្យានៅក្នុងការក្លែងធ្វើលំហូរខ្យល់ ដែលចាត់ទុកដង់ស៊ីតេរបស់ខ្យល់ថាថេរជានិច្ចដើម្បីកាត់បន្ថយភាពស្មុគស្មាញនៃការគណនា លើកលែងតែនៅពេលគណនាពីកម្លាំងដែលធ្វើឱ្យខ្យល់ក្តៅអណ្តែតឡើងលើ (Buoyancy term)។ ដូចជាការគិតលេខប្រាក់ខែដោយសន្មត់ថាអត្រាប្តូរប្រាក់ថេរជានិច្ច ដើម្បីងាយស្រួលគណនា វៀរលែងតែពេលគណនាប្រាក់បំណាច់ចុងឆ្នាំទើបគិតអត្រាប្រែប្រួលពិតប្រាកដ។
Euclidean distance ជាវិធីសាស្ត្រគណិតវិទ្យាសម្រាប់វាស់ចម្ងាយត្រង់រវាងចំណុចពីរ។ នៅក្នុងការស្រាវជ្រាវនេះ គេប្រើវាដើម្បីវាស់ភាពស្រដៀងគ្នារវាងខ្សែកោងនៃការចែកចាយថាមពលរបស់ម៉ាស៊ីនមេ និងខ្សែកោងនៃការលៃតម្រូវលំហូរខ្យល់ ដើម្បីជ្រើសរើសរបៀបបើកកង្ហារបញ្ចេញខ្យល់ដែលស័ក្តិសមបំផុត។ ដូចជាការយកខ្សែបន្ទាត់មកវាស់ចម្ងាយផ្លូវកាត់ពីផ្ទះរបស់អ្នកទៅសាលារៀន ដើម្បីរកមើលផ្លូវណាដែលខ្លី និងត្រូវទិសដៅគ្នាបំផុត។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖