Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định độ ẩm tương đối của quá trình hòa tan và tinh thể trong khí aerosol để tiết kiệm năng lượng trong các trung tâm dữ liệu được làm mát tự do
Tóm tắt
Nghiên cứu này xem xét một ứng dụng đổi mới trong việc xác định quá trình hòa tan và tinh thể của aerosol, nhằm ngăn ngừa ăn mòn và phát triển các chiến lược tiết kiệm năng lượng cho các trung tâm dữ liệu làm mát tự do. Quá trình hòa tan và tinh thể của aerosol được nghiên cứu bằng cách kết hợp các kỹ thuật lấy mẫu aerosol theo tiêu chuẩn (tức là EN-14907) với việc đánh giá ảnh hưởng điện của aerosol, trong khi thay đổi độ ẩm tương đối trong một buồng phơi nhiễm aerosol được thiết kế đặc biệt. Các mẫu aerosol được thu thập ở thung lũng Po (Bắc Ý) đã được phân tích; một chu kỳ hysteresis rõ ràng (hòa tan và tinh thể ở 60,5 ± 0,8 và 47,9 ± 0,7 % RH, tương ứng) được tìm thấy. Kết quả đã được áp dụng cho một trung tâm dữ liệu được thiết kế cho Công ty Dầu khí Quốc gia Ý, cho phép xác định một khu vực quan trọng cho việc làm mát tự do trực tiếp tại trung tâm dữ liệu này. Kết quả là, quá trình hydrat hóa aerosol đã được tránh (do đó ngăn ngừa aerosol gây hại cho các thành phần điện) và một lượng lớn năng lượng đã được tiết kiệm (sử dụng làm mát tự do thay vì hệ thống điều hòa không khí); năng lượng tiết kiệm tiềm năng đạt được theo cách này là 79% (so với mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống điều hòa không khí truyền thống): 215 GWh năng lượng đã được tiết kiệm, và 78 kt CO2 tương đương đã được phát thải ít hơn mỗi năm. Hơn nữa, để đánh giá liệu có thể thực hiện ước lượng theo thời gian thực về trạng thái hydrat hóa aerosol trong một trung tâm dữ liệu hay không, quá trình hòa tan và tinh thể đã được so sánh thông qua các mô phỏng được thực hiện bằng ba mô hình khác nhau: hai mô hình nhiệt động lực học cho quá trình hòa tan và một mô hình tham số cho quá trình tinh thể. Các kết quả thu được có xu hướng hội tụ về mặt hòa tan, trong khi trong trường hợp tinh thể, chúng không thể mô phỏng hiệu quả hành vi của aerosol trong thực nghiệm.
Từ khóa
#aerosol #hòa tan #tinh thể #độ ẩm tương đối #tiết kiệm năng lượng #trung tâm dữ liệu làm mát tự doTài liệu tham khảo
ASHRAE (2009) Gaseous and particulate contamination guidelines for data centers. Whitepaper prepared by ASHRAE Technical Committee (TC) 9.9 Mission Critical Facilities, Technology Spaces, and Electronic Equipment. http://www.Eni.com/green-data-center/it_IT/static/pdf/ASHRAE_2.pdf
ASHRAE (2011) Gaseous and particulate contamination guidelines for data centers. Whitepaper prepared by ASHRAE Technical Committee (TC) 9.9 Mission Critical Facilities, Technology Spaces, and Electronic Equipment. http://ebookbrowse.com/gdoc.php?id=191780893&url=3ba7e0c6a7c2ae744b9103d45d02e282
Bialek J, Dall’Osto M, Vaattovaara P, Decesari S, Laaksonen A, O’Dowd C (2013) Hygroscopic and chemical characterisation of Po Valley aerosol. Atmos Chem Phys Disc 13:3247–3278
Carbone C, Decesari S, Mircea M, Giulianelli L, Finessi E, Rinaldi M, Fuzzi S, Marinoni A, Duchi R, Perrino C, Sargolini T, Vardè M, Sprovieri F, Gobbi GP, Angelini F, Facchini MC (2010) Size-resolved aerosol chemical composition over the Italian Peninsula during typical summer and winter conditions. Atmos Environ 44:5269–5278
Choi MY, Chan CK (2002) The effects of organic species on the hygroscopic behaviors of inorganic aerosols. Environ Sci Technol 36:2422–2428
Clegg SL, Brimblecombe P, Wexler AS (1998) Thermodynamic model of the system H+–NH4+–Na+–SO42–NO3–Cl–H2O at 298.15 K. J Phys Chem A 102:2155–2171
Di Nicolantonio W, Cacciari A, Petritoli A, Carnevale C, Pisoni E, Volta ML, Stocchi P, Curci G, Bolzacchini E, Ferrero L, Ananasso C, Tomasi C (2009) MODIS and OMI satellite observations supporting air quality monitoring. Radiat Prot Dosim 137:280–287
Dogrouz MB, Nagulapally MK (2009) Effects of trace layers and Joule heating on the temperature distribution of printed circuit boards: a computational study. J Thermal Sci Eng Appl 1(2). doi:10.1115/1.4000286
Ferrero L, Bolzacchini E, Petraccone S, Perrone MG, Sangiorgi G, Lo Porto C, Lazzati Z, Ferrini B (2007) Vertical profiles of particulate matter over Milan during winter 2005/2006. Fresen Environ Bull 16:697–700
Ferrero L, Perrone MG, Petraccone S, Sangiorgi G, Ferrini BS, Lo Porto C, Lazzati Z, Cocchi D, Bruno F, Greco F, Riccio A, Bolzacchini E (2010) Vertically-resolved particle size distribution within and above the mixing layer over the Milan metropolitan area. Atmos Chem Phys 10:3915–3932
Ferrero L, Mocnik G, Ferrini BS, Perrone MG, Sangiorgi G, Bolzacchini E (2011a) Vertical profiles of aerosol absorption coefficient from micro-Aethalometer data and Mie calculation over Milan. Sci Total Environ 409:2824–2837
Ferrero L, Riccio A, Perrone MG, Sangiorgi G, Ferrini BS, Bolzacchini E (2011b) Mixing height determination by tethered balloon-based particle soundings and modeling simulations. Atmos Res 102:145–156
Ferrero L, Cappelletti D, Moroni B, Sangiorgi G, Perrone MG, Crocchianti S, Bolzacchini E (2012) Wintertime aerosol dynamics and chemical composition across the mixing layer over basin valleys. Atmos Environ 56:143–153
Ferrero L, Sangiorgi G, Ferrini BS, Perrone MG, Moscatelli M, D’Angelo L, Rovelli G, Ariatta A, Truccolo R, Bolzacchini E (2013) Aerosol corrosion prevention and energy-saving strategies in the design of green data centers. Environ Sci Technol 47(8):3856–3864
Ferrero L, Castelli M, Ferrini BS, Moscatelli M, Perrone MG, Sangiorgi G, Rovelli G, D’Angelo L, Moroni B, Scardazza F, Mocnik G, Bolzacchini E, Petitta M, Cappelletti D (2014) Impact of black carbon aerosol over Italian basin valleys: high-resolution measurements along vertical profiles, radiative forcing and heating rate. Atmos Chem Phys 14:9641–9664
Fountoukis C, Nenes A (2007) ISORROPIA II: a computationally efficient thermodynamic equilibrium model for K+–Ca2+–Mg2+–NH4 +–Na+–SO4 2−–NO3 −–Cl−–H2O aerosols. Atmos Chem Phys 7:4639–4659
Greenberg S, Mills E, Tschudi W, Rumsey P, Myatt B (2006) Best practices for data centers. Results from benchmarking 22 data centers. In: Proceedings of the 2006 ACEEE summer study on energy efficiency in buildings, Pacific Grove, CA, 13−18 Aug 2006. http://www.eceee.org/conference_proceedings/ACEEE_buildings/2006/Panel_3/p3_7/paper
Hong T, Koo C, Kim H (2012) A decision support model for improving a multi-family housing complex based on CO2 emission from electricity consumption. J Environ Manag 112:67–78
Hoschen J, Kopelman R (1976) Percolation and cluster distribution. I. Cluster multiple labelling techniques and critical concentration algorithm. Phys Rev B 14:3438–3445
Hoschen J, Kopelman R, Monberg EM (1978) Percolation and cluster distribution. II. Layers, variable-range interactions and exciton cluster model. J Stat Phys 19:219–242
Jayne JT, Leard DC, Zhang X, Davidovits P, Smith KA, Kolb CE, Worsnop DR (2000) Development of an aerosol mass spectrometer for size and composition analysis of submicron particles. Aerosol Sci Technol 33(1–2):49–70
Koomey JG (2008) Worldwide electricity used in data centers. Environ Res Lett 3:1–8
Lau NT, Chan CK, Chan I, Fang M (2008) A microscopic study of the effects of particle size and composition of atmospheric aerosols on the corrosion of mild steel. Corros Sci 50:2927–2933
Leiva MA, Toro R, Morales RGE, Ríos MA, Gonzáles MR (2013) A study of water-soluble inorganic ions in size-segregated aerosols in atmospheric pollution episode. Int. J. Environ. Sci. Technol. doi:10.1007/s13762-013-0221-4
Litvak A, Gadgil AJ, Fisk WJ (2000) Hygroscopic fine mode particle deposition on electronic circuits and resulting degradation of circuit performance, an experimental study. Indoor Air 10:47–56
Lobnig RE, Frankenthal RP, Siconolfi DJ, Sinclair JD, Stratmann M (1994) Mechanism of atmospheric corrosion of copper in the presence of submicron ammonium sulfate particles at 300 and 373 K. J Electrochem Soc 141(11):2935–2941
Martin ST (2000) Phase transitions of aqueous atmospheric particles. Chem Rev 100:3403–3454
Martin ST, Schlenker JC, Malinowski A, Hung HM (2003) Crystallization of atmospheric sulfate-nitrate-ammonium particles. Geophys Res Lett 30(21). doi:10.1029/2003GL017930
Nazaroff WW (2004) Indoor particle dynamics. Indoor Air 14(7):175–183
Onasch TB, Siefert RL, Brooks SD, Prenni AJ, Murray B, Wilson MA, Tolbert MA (1999) Infrared spectroscopic study of the deliquescence and efflorescence of ammonium sulfate aerosol as a function of temperature. J Geophys Res 104:21317–21326
Otagiri M, Kutami M (2010) Trends of energy saving in data centers and Fujitsu group’s approach. Fujitsu Sci Tech J 46(4):352–358
Owoade OK, Olise FS, Obioh IB, Olaniyi HB, Bolzacchini E, Ferrero L, Perrone G (2006) PM10 sampler deposited air particulates: ascertaining uniformity of sample on filter through rotated exposure to radiation. Nucl Instrum Meth A 564(1):315–318
Parolini L, Sinopoli B, Krogh BH, Wang Z (2012) A cyber-physical systems approach to data center modeling and control for energy efficiency. Proc IEEE 100(1):254–268
Pathak RK, Louie PKK, Chan CK (2004) Characteristics of aerosol acidity in Hong Kong. Atmos Environ 38:2965–2974
Perrone MG, Gualtieri M, Ferrero L, Lo Porto C, Udisti R, Bolzacchini E, Camatini M (2010) Seasonal variations in chemical composition and in vitro biological effects of fine PM from Milan. Chemosphere 78(11):1368–1377
Perrone MG, Larsen B, Ferrero L, Sangiorgi G, De Gennaro G, Udisti R, Zangrando R, Gambaro A, Bolzacchini E (2012) Sources of high PM2.5 concentrations in Milan, Northern Italy, molecular marker data and CMB modelling. Sci Total Environ 414:343–355
Perrone MG, Gualtieri M, Consonni V, Ferrero L, Sangiorgi G, Longhin E, Ballabio D, Bolzacchini E, Camatini M (2013) Particle size, chemical composition, seasons of the year and urban, rural or remote site origins as determinants of biological effects of particulate matter on pulmonary cells. Environ Pollut 176:215–227
Potukuchi S, Wexler A (1995) Identifying solid-aqueous-phase transitions in atmospheric aerosols. II. Acidic solutions. Atmos Environ 29(22):3357–3364
Randriamiarisoa H, Chazette P, Couvert P, Sanak J, Mégie G (2006) Relative humidity impact on aerosol parameters in a Paris suburban area. Atmos Chem Phys 6:1389–1407
Rodriguez S, Van Dingenen R, Putaud JP, Dell’Acqua A, Pey J, Querol X, Alastuey A, Chenery S, Ho KF, Harrison R, Tardivo R, Scarnato B, Gemelli V (2007) A study on the relationship between mass concentration, chemistry and number size distribution of urban fine aerosol in Milan, Barcelona and London. Atmos Chem Phys 7:2217–2232
Rood MJ, Covert DS, Larson TV (1987) Hygroscopic properties of atmospheric aerosol in Riverside, California. Tellus B 39(4):383–397
Sangiorgi G, Ferrero L, Perrone MG, Bolzacchini E, Duane M, Larsen BR (2011) Vertical distribution of hydrocarbons in the low troposphere below and above the mixing height: tethered balloon measurements in Milan, Italy. Environ Pollut 159(12):3545–3552
Seinfeld JH, Pandis SN (1998) Atmospheric chemistry and physics—from air pollution to climate change. Wiley, New Jersey
Shankaran GV, Dogruoz MB, deAraujo D (2010) Orthotropic thermal conductivity and joule heating effects on the temperature distribution of printed circuit boards. In: Proceeding of the 12th IEEE intersociety conference on thermal and thermomechanical phenomena in electronic systems, vol 1, pp 1–9
Shehabi A (2009) Energy demands and efficiency strategies in data center buildings. PhD Dissertation, Civil and Environmental Engineering, University of California, Berkeley
Shehabi A, Horvath A, Tschudi W, Gadgil AJ, Nazaroff WW (2008) Particle concentrations in data centers. Atmos Environ 42:5978–5990
Shehabi A, Ganguly S, Gundel LA, Horvath A, Kirchstetter TW, Lunden MM, Tschudi W, Gadgil AJ, Nazaroff WW (2010) Can combining economizers with improved filtration save energy and protect equipment in data centers? Build Environ 45:718–726
Shields HC, Weschler CJ (1998) Are indoor air pollutants threatening the reliability of your electronic equipment? Heat Pip Air Cond 70(5):46–54
Song B, Azarian MH, Pecht MG (2013) Effect of temperature and relative humidity on the impedance degradation of dust-contaminated electronics. J Electrochem Soc 160:C97–C105
Svenningsson IB, Hansson HC, Wiedensohler A, Ogren JA, Noone KJ, Hallberg A (1992) Hygroscopic growth of aerosol particles in the Po Valley. Tellus B 44:556–569
Syed S (2006) Atmospheric corrosion of materials. Emir J Eng Res 11:1–24
Tencer M (2008) Deposition of aerosol (‘‘hygroscopic dust”) on electronics—mechanism and risk. Microelectron Reliab 48:584–593
Tschudi W, Xu T, Sartor D, Nordman B, Koomey J, Sezgen O (2004) Energy efficient data centers. Report LBNL-54163, 2004, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA. http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/841561-aO7Lg9/native/841561.pdf
Wan Y, Yan C, Shi Z, Qu Q, Cao C (2002) Atmospheric corrosion of A3 steel with deposited ammonium sulfate. Acta Physico-Chimica 18(2):156–160
Weschler CJ (1991) Predictions of benefits and costs derived from improving indoor air quality in telephone switching offices. Indoor Air 1:65–78
Yang L, Pabalan RT, Juckett MR (2006) Deliquescence relative humidity measurements using an electrical conductivity method. J Solut Chem 35:583–604
Zaveri RA, Easter RC, Peters LK (2005) A computationally efficient multicomponent equilibrium solver for aerosols (MESA). J Geophys Res 110:D24203. doi:10.1029/2004JD005618