Hassas Klimaların Performans Analizi ve İyileştirilmesi

Abstract

Bu tezde veri merkezlerinin soğutulmasında geleneksel ve yaygın yöntem olarak kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi ile çalışan doğrudan genleşmeli hassas klima cihazlarının performansları sayısal bir yaklaşımla araştırılmıştır. Özellikle yoğuşma basıncı/sıcaklığının dış çevre sıcaklığına göre kontrolünün hassas klimalar üzerinde sağladığı verimsel iyileşmeler değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme yapılırken değişik iklim koşullarına sahip bazı illerimize ait bir yılı kapsayan saatlik sıcaklık verileri kullanılmıştır. Ayrıca bu sıcaklık verilerine göre örnek bir sistem salonunun soğutma yükü hesaplanmıştır. Devamında örnek sistem salonunun soğutulması amacıyla hesaplanan en yüksek soğutma yüküne göre gerekli klima bileşenleri için kapasite tespiti yapılmıştır. Hesaplanan kapasiteye göre farklı kapasitede ve modelde kompresör ve yoğuşturucu barındıran 4 klima modeli kurgulanmıştır. İlk model yoğuşma sıcaklığı kontrolü yapamayan sabit devirli kompresör barındıran geleneksel klima modelidir. Diğer modeller yoğuşma basıncı kontrolü yapabilen modellerdir. Ancak 2. modelde sabit devirli kompresör kullanılmış olup 3. ve 4. modelde farklı kapasitede değişken devirli kompresör bulunmaktadır. 4 farklı yapıda kurgulanan bu modellerin sezonsal enerji verimlilik oranları farklı kısmi yük durumları ve farklı illerin yıllık sıcaklık verilerine göre ayrı ayrı hesaplanmıştır. Hesaplar seçilen mekanik bileşenlere ait kataloglarda yer alan verilerin çalışma şartlarına göre bilgisayar ortamında işlenmesiyle elde edilmiştir. İç fan tüketimi dahil edilerek hesaplanan sezonsal enerji verimlilik oranlarının tüm iller ve kısmi yükler ortalamaları alındığında 4. model, 3. model ve 2. model için hesaplanan sezonsal enerji verimlilik oranının 1. model için hesaplanan orana göre sırasıyla %36, %28, %19 oranında iyileştiği görülmüştür.In this thesis, the performances of direct-expansion precision air conditioners operating with vapor compression refrigeration cycle, which is used as a conventional and common method for cooling data centers, were investigated with a numerical approach. In particular, the efficiency improvements provided by the condensation pressure/temperature control on the precision air conditioners according to the external ambient temperature have been evaluated. In this evaluation, hourly temperature data covering a year of some provinces in Turkey with different climate conditions were used. In addition, the cooling load was calculated for a sample system room according to this temperature data. According to calculated highest cooling load, capacity determination of each components of air conditioning was made for the cooling of the sample system room. Four air conditioner models were designed that includes compressors and condensers with different capacities and models in according to the capacity determination. The first model is a conventional air conditioning model with a fixed speed compressor that cannot control the condensation temperature. Others are models that can control the condensation pressure. However, the second model uses a fixed-speed compressor and the third and fourth models have variable-speed compressors at different capacities. Seasonal energy efficiency ratios of these models, which are designed in 4 different structures, have been calculated separately according to different partial load cases and annual temperature data of different provinces. The calculations were obtained by processing the data that's available in the catalogs of the selected mechanical components according to the operating conditions. When the average of the seasonal energy efficiency ratio calculated for whole partial loads and provinces have been evaluated, the seasonal energy efficiency ratio calculated for model 4, model 3 and model 2 is improved by 36%, 28%, 19% respectively according to the ratio calculated for model 1.