T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s t   20 26 ,   p p .   1 131 ~1 1 4 2   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 24 i 4 . 27838          1131       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //telko mn ika . u a d . a c. i d   Ex peri m e ntal  v a li da tion o a  low - co st  m icro co ntrolle r - ba sed  ra ck - lev el t her m a l contro l proto type       Wa nd er cleit o n Ca rdo s o 1,   2,   4 Da ny elle  Sa nto s   Ribeiro 3 ,   T hia g o   Aug us t o   P ires  M a cha do 4 ,   Sa ulo   Alex a nd re   I na cio 5 E lielt o A .   Co m et t i 6 M a rc elo   M a r g o n 4 ,   F er na nd o   B a ptista   Do s   Sa nto s   Nev es 7   1 R e n e w a b l e   En e r g y   R e se a r c h   L a b o r a t o r y ,   D e p a r t me n t   o f   C h e mi c a l ,   C i v i l   a n d   E n v i r o n me n t a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   G e n o a ,   G e n o a ,   I t a l y   2 L a b o r a t o r y   o f   C h e mi c a l   P l a n t a n d   I n d u s t r i a l   C h e mi s t r y ,   D e p a r t me n t   o f   C h e mi st r y ,   U n i v e r si t y   o f   M i l a n ,   M i l a n ,   I t a l y   3 D e p a r t me n t   o f   L a w   a n d   D e p a r t me n t   o f   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   P a v i a ,   P a v i a ,   I t a l y   4 D e p a r t me n t   o f   M e t a l l u r g i c a l   a n d   M a t e r i a l s E n g i n e e r i n g ,   F e d e r a l   I n st i t u t e   o f   Esp í r i t o   S a n t o ,   V i t ó r i a B r a z i l   5 D e p a r t me n t   o f   E n g i n e e r i n g ,   R e se a r c h ,   I n n o v a t i o n   a n d   D e v e l o p me n t ,   B a s t i a n e l l o   C o n su l t a n c y ,   S ã o   P a u l o ,   B r a z i l   6 D e p a r t me n t   o f   N a v i g a t i o n   a n d   O p e r a t i o n a l   C o n t r o l ,   H i d r o v i a s   d o   B r a s i l ,   S ã o   P a u l o ,   B r a z i l   7 D e p a r t me n t   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   u C o n n e c t   T e l e c o m,  B r a z i l       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   27 2 0 2 6   R ev i s ed   Mar   31 2 0 2 6   A cc ep ted   Ma y   25 2026       T h e   ra p id   g ro w th   o d a ta  c e n ters   (DCs ) ,   d riv e n   b y   d ig it a tran s f o rm a ti o n   a n d   th e   in c re a sin g   a d o p ti o n   o f   a rti f icia in telli g e n c e   ( A I) ,   h a in ten sif ied   c h a ll e n g e re late d   to   t h e rm a m a n a g e m e n a n d   o p e ra ti o n a r e li a b il it y .   Co o li n g   sy ste m a c c o u n f o a   su b sta n ti a p o rt io n   o f   t o t a e n e rg y   c o n su m p ti o n   a n d   o f ten   sh o w   l im it e d   e ffe c ti v e n e s in   m it ig a ti n g   lo c a li z e d   h o tsp o ts  a n d   d y n a m ic  te m p e r a tu re   v a riatio n in   h ig h - d e n si ty   se r v e e n v iro n m e n ts.  T h is  stu d y   p re se n ts  th e   d e v e lo p m e n a n d   e x p e rim e n tal  v a li d a ti o n   o f   a   lo w - c o st,  m icr o c o n tr o ll e r - b a se d   ( M CU - b a se d )   lo c a li z e d   th e rm a l   c o n tro l   sy ste m .   T h e   p ro p o se d   a rc h it e c tu re   in teg ra tes   a   te m p e ra tu re   se n so r,   a n   A rd u in o - b a se d   c o n tr o u n it ,   p u lse - w id th   m o d u latio n   ( P W M ) - d riv e n   f a n   a c tu a ti o n ,   a n d   Et h e rn e c o m m u n ica ti o n   f o re m o te  m o n it o rin g .   T h e   s y ste m   w a i m p le m e n ted   in   a   sta n d a rd   1 9 - in c h   ra c k   u n d e c o n tro ll e d   lab o ra to ry   c o n d it io n u sin g   a   sim u late d   th e rm a lo a d .   Ex p e rim e n tal  re su lt s ,   b a se d   o n   t h e   a v e ra g e   o f   f iv e   in d e p e n d e n tes ts,  d e m o n stra ted   t h a c o m b in e d   o p e ra ti o n   o f   th e   p r o to ty p e   w it h   ra c k   v e n ti latio n   re d u c e d   th e   c o o li n g   ti m e   f ro m   4 5   ° to   4 0   ° to   5 0   ±  2   s,  c o m p a re d   to   a p p r o x im a tel y   5   m in u tes   w it h   ra c k   v e n ti latio n   a lo n e   a n d   m o re   th a n   1 2   m in u tes   u n d e n a tu ra c o n v e c t io n .   T h e   c o rre sp o n d i n g   c o o li n g   ra tes   w e r e   0 . 1 0   ° C/s,  0 . 0 1 5   ° C/s,  a n d   0 . 0 0 7   ° C/s.   T h e se   re su lt in d ica te  th a sim p l e ,   d istri b u ted   th e rm a c o n tro l   stra teg ies   c a n   e ffe c ti v e l y   m it ig a te  lo c a li z e d   o v e rh e a ti n g   a n d   s u p p o rt   ra c k - lev e th e rm a sta b il it y   in   d a ta ce n t e m icro e n v iro n m e n ts.   K ey w o r d s :   Data   ce n tr es   L o w - co s t p r o to ty p e   Mic r o co n tr o ller - b ased   co n tr o l   T em p er atu r m o n ito r in g   T h er m al  m a n ag e m e n t   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   W an d er cleito n   C ar d o s o   L ab o r ato r y   o f   C h e m ical  P lan t s   an d   I n d u s tr ial  C h e m is tr y   Dep ar t m en t o f   C h e m is tr y   an d   I n d u s tr ial  C h e m i s tr y ,   U n i v er s i t y   o f   Mila n   Via  C a m ilo   Go lg i,  1 9 ,   Milan ,   C A P   2 0 1 3 3   E m ail:  w a n d er cleito n . ca r d o s o @ ieee . o r g       1.   I NT RO D UCT I O   T h r ap i d   ex p an s io n   o f   th d i g ital  ec o n o m y   h as  p lace d   d ata   ce n tr es  at  th ce n ter   o f   t h g l o b al  d e b ate  o n   en er g y   co n s u m p tio n ,   in f r a s tr u ct u r r esil ien ce ,   an d   o p er atio n al  s u s tai n ab ilit y .   As  in f o r m atio n   t ec h n o lo g y   eq u ip m e n b ec o m e s   in cr ea s i n g l y   d en s an d   co m p u tatio n all y   i n te n s i v e,   th er m al  lo ad s   r is p r o p o r tio n ally ,   an d   co o lin g   s y s te m s   ac c o u n f o r   s ig n i f ica n s h ar o f   o p er ati o n al  co s ts   a n d   in d ir ec e m i s s i o n s   [ 1 ] [ 5 ] .   I n   th i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 1 3 1 - 1 1 4 2   1132   co n tex t,  e n er g y   e f f ic ien c y   is   n o   lo n g er   m er el y   a n   ec o n o m ic  r eq u ir e m e n b u s tr ateg ic   f ac to r   f o r   s er v ic e   co n tin u it y ,   in f r as tr u ct u r r eliab ilit y ,   an d   en v ir o n m e n tal  r esp o n s ib ilit y   [ 3 ] .   His to r icall y ,   d ata  ce n tr e f f ici en c y   h as  b ee n   e v alu a ted   th r o u g h   m etr ics  o f   a v ailab il it y ,   r ed u n d an c y ,   an d   co m p u tatio n al  p er f o r m a n ce .   Ho w ev er ,   t h g r o w i n g   e n er g y   d e m a n d   an d   en v ir o n m e n tal  i m p ac o f   lar g e - s ca le  d ig ita in f r astr u ct u r es  h av r eq u ir ed   r ea s s es s m en o f   tr ad itio n al  p ar ad ig m s .   St u d ies  in d icate   t h at  a   s u b s ta n tial   p o r tio n   o f   to tal   e n e r g y   co n s u m p tio n   is   d ev o te d   to   co o lin g ,   o f te n   e x ce ed in g   w h at  i s   s tr ict l y   n ec es s ar y   f o r   th er m al  s tab ilit y ,   r ev ea lin g   s tr u ct u r al  i n e f f ic ie n cies  a n d   o p p o r tu n itie s   f o r   tar g eted   o p ti m izat io n   [ 2 ] ,   [ 3 ] ,   [ 6 ] [ 9 ] .   C o n v en tio n a co o lin g   ar ch itect u r es  ar t y p icall y   d esi g n ed   f o r   g lo b al  p ea k   lo ad s   o r   av er ag co n d itio n s ,   r ath er   t h a n   d y n a m i an d   s p atiall y   h eter o g e n eo u s   th er m a l d is tr ib u tio n s   [ 1 ] ,   [ 3 ] .   As  co m p u tatio n al  d en s i t y   i n cr ea s es  at  r ac k   lev el,   lo ca lized   h o ts p o ts   e m er g as  cr itical  ch alle n g e.   T h er m al  g r ad ien ts   d e v elo p   w it h i n   co n f in ed   m icr o en v i r o n m e n ts ,   i n cr ea s i n g   t h r is k   o f   p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n   o r   h ar d w ar s tr e s s .   De f icie n cies  i n   air f lo w   m an a g e m e n t,  s u ch   a s   i m p r o p er   r ac k   p lace m e n t,   in s u f f icien s ea l in g ,   i n e f f icie n h o a n d   co ld   aisl o r g a n i za tio n ,   an d   ab s e n ce   o f   lo ca li ze d   co n tr o l,  f u r th er   co m p r o m is t h er m al  p er f o r m an ce   a n d   in cr ea s en er g y   d em an d   [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 1 0 ] [ 1 5 ] .   T h ese  li m itatio n s   e x p o s e   th r ig id it y   o f   ce n tr alize d   co o lin g   s o lu t io n s   u n d er   d y n a m ic  r ac k - lev el  co n d itio n s   [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 1 0 ] .   T o   m iti g ate  t h ese  is s u e s ,   cu r r en ap p r o ac h es  in clu d ad v a n ce d   air f lo w   m a n ag e m e n t,  f r eq u en c y - co n tr o lled   v e n tilatio n ,   i n telli g en t   h ea tin g ,   v e n tilatio n ,   a n d   air   co n d itio n i n g   ( HV AC )   ar ch itect u r es,  liq u id   co o lin g ,   an d   h y b r id   s y s te m s .   A lt h o u g h   tech n icall y   r o b u s t,  t h ese  s o lu tio n s   o p er ate  m ai n l y   at  f ac ilit y   s ca le  an d   r eq u ir s u b s ta n tia l in v e s t m en an d   co m p lex   in te g r atio n .   I n   h i g h - d en s it y   e n v ir o n m e n t s ,   esp e cia ll y   t h o s d r iv e n   b y   ar tific ial  i n telli g e n ce   ( A I )   w o r k lo ad s ,   s er v er s   w it h   g r ap h ics p r o ce s s i n g   u n it s   ( GP Us)  a n d   ten s o r   p r o ce s s in g   u n i ts   ( T P Us)   o p e r ate  at  elev ated   p o w er   d en s ities ,   i n te n s i f y i n g   lo ca lized   h ea ac cu m u latio n   w it h i n   r ac k s   [ 1 ] [ 3 ] [ 7 ] ,   [ 1 0 ] [ 1 5 ] - [2 6 ]   .   I n   t h is   co n tex t,  co m p u tat io n al  f l u id   d y n a m ic s   ( C FD)   h a s   b ec o m an   e s s e n tial  to o l   f o r   an al y s i n g   air f lo w   p atter n s   an d   te m p er at u r d is tr ib u tio n s   in   t h r ee - d i m en s io n a s p ac e.   Fig u r 1   p r esen ts   a   r ep r esen tativ C FD  s i m u lati o n   o f   d ata  ce n tr en v ir o n m e n t,  ill u s tr atin g   h o w   r ac k   co n f i g u r atio n   an d   v en t ilatio n   co n d itio n s   in f l u en c th er m al  g r ad ien t s   an d   h o t s p o t f o r m atio n   [ 1 0 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 2 3 ] - [ 3 0 ] .           Fig u r 1 .   C FD  s i m u latio n   o f   t h te m p er at u r d is tr ib u tio n   in   s er v er       W h ile  C FD - b ased   ap p r o ac h es   p r o v id v alu ab le   in s i g h t s   d u r i n g   d esig n   a n d   o p ti m izatio n   p h ases ,   t h e y   ar p r ed o m i n an tl y   e m p lo y ed   f o r   m o d ellin g   an d   s tr u ct u r al  as s ess m e n r ath er   th a n   r ea l - ti m e   lo ca lized   ac tu atio n   o r   d is tr ib u ted   co n tr o l   im p le m e n tatio n .   P ar allel  to   s tr u ctu r al  co o lin g   s tr ate g ies ,   th g r ee n   d ata  ce n tr p ar ad ig m   p r o m o tes  e n h a n ce d   en er g y   p er f o r m a n ce   t h r o u g h   i n te g r ated   m o n ito r in g ,   au to m atio n ,   o p tim ized   r eso u r ce   allo ca tio n ,   an d   i m p r o v ed   in f r astru ct u r d esig n   [ 1 ] - [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 1 0 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 3 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 3 0 ] .   Nev er th e less ,   m u c h   o f   th e   e x is t in g   li ter atu r r e m ai n s   co n ce n tr ated   o n   lar g e - s ca le  e n er g y   o p ti m izatio n ,   w o r k lo ad   s ch ed u li n g ,   o r   s y s te m - w id th er m a m a n ag e m e n t.   C o m p ar ativ el y   le s s   atte n tio n   h as  b ee n   d ir ec ted   to w ar d   ex p er i m en tall y   v alid at ed ,   lo w - co s t,  d is tr ib u ted   co n tr o ar ch itect u r es  s p ec if ical l y   d esig n ed   to   ad d r ess   r ac k - le v el  m icr o en v ir o n m en ts   ch ar ac ter ized   b y   lo ca lized   h ea t c o n ce n tr a tio n   [ 1 0 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 9 ] .   A   cr itical  e x a m in at io n   o f   cu r r en r esear ch   r ev ea l s   g ap   b etw ee n   f ac i lit y - s ca le  co o lin g   r ed esig n   an d   p u r el y   m o n i to r in g - o r ien ted   i n ter n et   o f   t h i n g s   ( I o T )   im p le m e n tatio n s .   W h i le  s e v er al   s tu d ie s   f o cu s   o n   te m p er atu r s en s i n g ,   p r ed i ctiv s ch ed u li n g ,   o r   ad v an ce d   co n tr o alg o r ith m s   at  s y s te m   lev el ,   lim ited   e m p h asi s   h as  b ee n   p lace d   o n   m o d u lar ,   ec o n o m icall y   ac ce s s ib le  r ac k - lev el  co n tr o s tr ate g ies  th at   in teg r ate  d is tr ib u ted   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         E xp erimen ta l v a lid a tio n   o f a   l o w - co s t m icro co n tr o ller - b a s ed   r a ck - leve l th erma   ( W a n d ercleito n   C a r d o s o )   1133   s en s in g ,   d ir ec v e n ti latio n   a ctu atio n ,   a n d   co m m u n icatio n   ca p ab il ities   w it h in   lo ca lized   clo s ed - lo o p   co n f i g u r atio n   [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 1 0 ] ,   [ 1 6 ] [ 1 9 ] .   Fig u r 2 ( a)   p r esen ts   th A r d u i n o   Un o   m icr o co n tr o ller   an d   Fig u r 2 ( b )   th E th er n et  S h ield   W 5 1 0 0   co m m u n icatio n   m o d u le,   w h ic h   s er v as  th h ar d w ar f o u n d ati o n   f o r   th p r o p o s ed   co n tr o ar ch itect u r e.   T h A r d u in o   Un o   i n te g r ates  p r o ce s s i n g   u n it,  d i g ital  a n d   an alo g   in p u t/o u tp u i n ter f ac es,  an d   p u ls e - w id t h   m o d u latio n   ( P W M )   ca p ab ilit ies,  w h ile  t h W 5 1 00  S h ield   en ab les  tr an s m i s s io n   co n tr o l   p r o to co l/in ter n et  p r o to co ( T C P /I P )   n et w o r k   co m m u n i ca tio n   th r o u g h   an   E th er n e in ter f ac e.   T h ese   co m p o n e n t s   ar w id el y   u s ed   in   m o n ito r in g   an d   au to m atio n   ap p licatio n s   an d   p r o v id a   lo w - co s t,  m o d u lar   p latf o r m   s u itab le  f o r   in v e s ti g a tin g   lo ca lized   r ac k - le v el  t h er m al  co n tr o l stra teg ie s .           ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   a n d   n et w o r k   co m m u n ica t io n   in ter f ac e : ( a)   A r d u in o   U n o   m icr o co n tr o ller   an d   ( b )   W 5 1 0 0   E th er n et  S h iel d   co m m u n icat io n   m o d u le       W ith in   t h is   f r a m e w o r k ,   th er is   clea r   n ee d   f o r   ex p er im e n t all y   g r o u n d ed   in v e s ti g atio n   o f   lo ca lized   th er m a co n tr o s tr ate g ie s   th at  o p er ate  as  co m p le m e n tar y   la y er s   to   co n v e n tio n a co o lin g   in f r as tr u ct u r es .   R ath er   t h an   r ep lacin g   ce n tr al i ze d   HVA C   s y s te m s   o r   r ed ef in in g   f a cilit y - s ca le  ar ch i tectu r es,  s u c h   ap p r o ac h es  ai m   to   i n ter v e n d ir ec tl y   a r ac k   lev e l,  w h er d y n a m ic  t h er m al  g r ad ien ts   a n d   lo ca lized   h ea ac cu m u la tio n   ar e   m o s cr itical.   T h o b j ec tiv o f   th is   s tu d y   i s   to   d ev elo p   a n d   ex p er i m e n tall y   v alid ate  r ac k - le v el  lo ca l ized   th er m a co n tr o p r o to ty p b ased   o n   l o w - co s m icr o co n tr o l ler   ar ch itectu r e,   th r o u g h   q u a n t itativ co m p ar is o n   o f   co o lin g   p er f o r m a n ce   u n d er   d if f er en v e n tilatio n   co n d itio n s .   T h in v e s ti g atio n   f o cu s es   o n   an al y s i n g   h ea t   d is s ip atio n   d y n a m ics  an d   c o o lin g   ti m in   o r d er   to   d e ter m i n w h et h er   m o d u lar ,   d is tr ib u ted ,   an d   ec o n o m icall y   ac ce s s ib le  s o lu t io n   ca n   p r o d u ce   m ea s u r ab le  i m p r o v e m e n t s   in   lo ca lized   th e r m al  r esp o n s e.   T h n o v elt y   o f   t h r esear ch   lies   in   ex p er i m e n tall y   p o s itio n i n g   a   lo w - co s t,  m icr o co n tr o ller - b as ed   ar ch itectu r a s   a   co m p le m e n tar y   r ac k - le v el  in t er v en tio n   s tr ateg y ,   b r id g in g   th co n ce p tu al  g ap   b et w ee n   s tr u ctu r al  co o lin g   o p tim izatio n   a n d   m o n ito r in g - o n l y   I o T   im p le m en tatio n s .   T h e   s c i en tif i c   c o n t r i b u ti o n   c o n s is t s   o f   p r o v i d in g   q u an t it a t iv e   c o m p a r a tiv e   e v i d e n c e   o f   l o c a l i ze d   t h e r m al   r e s p o n s e   m o d if i c at i o n   u n d e r   c o n t r o l l e d   e x p e r im e n t al  c o n d i ti o n s ,   th e r e b y   a d v an c in g   u n d e r s t an d in g   o f   h o w   d i s t r ib u t e d   c o n t r o l   a r c h i t e ctu r e s   c an   in t eg r a t e   in t o   th b r o a d e r   l a n d s c a p e   o f   d at a   c en t r e   t h e r m al   m an ag em en t   w i th o u n e c ess i t at i n g   l a r g e - s c a l e   i n f r ast r u ct u r e   r e d e s ig n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O DO L O G Y   T h ex p er im e n tal  m et h o d o lo g y   w as  s tr u ct u r ed   to   q u an titati v el y   e v al u ate  t h th er m al  b eh av io u r   o f   a   r ac k - le v el  m icr o en v ir o n m e n u n d er   d i f f er e n co n tr o lled   v en tilatio n   co n d itio n s .   T h s t u d y   w a s   co n d u c ted   in   a   lab o r ato r y   en v ir o n m en u s i n g   s tan d ar d   1 9 - in ch   r ac k   as  t h test   v o l u m e,   r ep r esen tati v o f   co n f i g u r atio n s   e m p lo y ed   in   d ata  ce n tr es.  T h r ac k   s tr u ct u r w as  m a in tai n ed   later all y   c lo s ed ,   allo w i n g   co n tr o lled   co n f i g u r atio n   o f   f r o n a n d   r ea r   v en ti la tio n   ac co r d in g   to   th ex p er i m en ta r eg i m ad o p ted .   A s   t h er m a l   s o u r ce ,   2 0 0 0   W   elec tr ic  h ea t er   w a s   in s talled   in s id th r ac k   in   o r d er   to   s i m u late  co n ce n tr ated   th er m al  lo ad   t y p ical  o f   h i g h - d en s it y   eq u ip m en t.  T h p o w er   w a s   m ai n tai n ed   co n s ta n t h r o u g h o u all  e x p er i m e n tal  c y cles,   en s u r in g   r ep r o d u cib le  h ea tin g   co n d itio n s   a n d   en ab lin g   d ir ec co m p ar is o n   a m o n g   t h d if f er e n o p er atin g   r eg i m e s   an al y s ed .   T h r ee   d is tin ct  ex p er i m e n tal  r eg i m es  w er d ef in ed co m b i n ed   o p er atio n   o f   th lo ca lize d   th er m al   co n tr o s y s te m   an d   r ac k   v e n t ilatio n ,   o p er atio n   o f   r ac k   v en tilatio n   o n l y ,   an d   ab s en ce   o f   ac tiv v e n tilatio n ,   ch ar ac ter izin g   n at u r al  co n v e ctio n   r eg i m e.   E ac h   e x p er i m e n tal  co n d itio n   w as  r ep ea ted   f i v ti m e s ,   r es u lti n g   in   to tal  o f   f if tee n   co m p lete  h ea tin g   an d   co o lin g   c y cle s .   I n   ea c h   test ,   th r ac k   w a s   in i tiall y   h e ated   u n til  r ea ch i n g   th t h er m a le v el  estab li s h e d   in   t h ex p er i m e n tal  p r o to co l,  f o llo w ed   b y   t h co o lin g   p h a s u n d er   t h e   co r r esp o n d in g   r eg i m e.   B et w e en   c y cles,  t h s y s te m   r et u r n ed   to   th in itial  co n d itio n   to   en s u r r ep ea tab ilit y   o f   th m ea s u r e m e n ts .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 1 3 1 - 1 1 4 2   1134   T h in ter n al  r ac k   te m p er at u r w as  co n t in u o u s l y   m o n i to r ed   th r o u g h o u all  ex p er i m en t al  p h ases .   Fro m   th o b tai n ed   th er m al  cu r v es,  th to tal  co o lin g   ti m an d   th av er ag h ea d is s ip atio n   r ate,   ex p r ess ed   i n   d eg r ee s   cel s i u s   p er   s ec o n d ,   w er d eter m i n ed .   Fo r   ea ch   r eg i m e,   m ea n   v al u es  a n d   v ar iatio n s   a m o n g   r ep etitio n s   w er ca lcu la ted ,   allo w i n g   q u an titati v co m p ar is o n   a m o n g   th th r ee   test ed   s ce n ar io s .   T h h ea g e n er atio n   co n d itio n   w a s   k ep co n s ta n i n   all  test s   i n   o r d er   to   is o late  th ef f ec o f   th lo ca lized   co n tr o s y s te m   o n   t h th er m a d y n a m ic s   o f   th m icr o en v ir o n m e n t.   Fi g u r 3 ( a)   s h o w s   t h elec tr ical  s c h e m atic  o f   th th er m al  co n tr o l   s y s te m ,   h ig h li g h ti n g   t h in ter co n n ec tio n   b et w ee n   th m icr o co n tr o ller ,   s en s o r s ,   ac tu atio n   d ev ices,  an d   p o w er   s u p p lies .   Fi g u r 3 ( b ) ,   th s y s te m   p r o to ty p is   p r esen te d ,   illu s tr atin g   th ar r an g e m e n o f   co m p o n en ts ,   in cl u d in g   th A r d u in o   m o d u le   w it h   E t h er n et  S h ield ,   s e n s o r s ,   f an s ,   an d   p o w er   cir cu it s .           ( a)   ( b )     Fig u r 3 .   Sch e m atic  p r o to ty p e   d esig n ( a)   elec tr ical  s ch e m ati d iag r a m   o f   t h th er m al  co n tr o l s y s te m   a n d     ( b )   s y s te m   p r o to t y p s h o w in g   th ar r an g e m e n t o f   co m p o n en t s       T h s y s te m   is   ca n ter ed   o n   a n   A r d u in o   Un o   R 3   m icr o co n tr o ller ,   r esp o n s ib le  f o r   ac q u ir in g   s ig n al s   f r o m   th s e n s o r s ,   p r o ce s s in g   th in f o r m atio n ,   an d   d r iv in g   th f a n s .   T h m icr o co n tr o ller   is   p o w er ed   v ia  th e   u n i v er s al   s er ial  b u s   ( USB )   p o r t,  w h ic h   p r o v id es  t h 5   r eq u ir ed   f o r   its   o p er atio n .   T h e m b ed d ed   p r o g r a m   co n tr o ls   f a n   s p ee d   as  f u n c ti o n   o f   th te m p er at u r v al u es  m ea s u r ed   b y   t h e   d ig ital  h u m i d it y   an d   te m p er atu r e   11   ( DH T 1 1 )   s en s o r ,   en ab lin g   au to m at ic  ad j u s t m e n o f   v e n ti latio n   ac co r d in g   to   th th er m a co n d itio n s   o f   t h e   m o n ito r ed   en v ir o n m en t.  T h f an s   an d   t h p o w er   tr a n s i s to r   ar s u p p lied   b y   1 2   s o u r ce s ,   w it h   t h tr an s i s to r   ac tin g   as  t h ac t u atio n   ele m e n a n d   also   as  co n tr o lled   h e at  s o u r ce ,   s i m u lati n g   th th er m al  b eh a v io u r   o f   a   s er v er   in   o p er atio n   t h r o u g h   v a r iatio n   o f   p o ten tio m eter   r esis tan ce .   T h lig h t - d ep en d en t r es is to r   ( L DR )   s en s o r   is   e m p lo y ed   as a n   au x iliar y   co m p o n en t f o r   ac q u ir i n g   d ata  r el ated   to   am b ie n t li g h t c o n d itio n s   [ 1 7 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 2 9 ] .   T h A r d u i n o   Un o   R 3   p latf o r m   o p er ates  at  clo ck   f r eq u en c y   o f   1 6   MH an d   is   b a s ed   o n   th A T m e g a3 2 8 P   m icr o co n tr o ller ,   w h ic h   p r o v id es  s u f f icie n p r o ce s s in g   ca p ab ilit y   f o r   r ea l - ti m s ig n al   ac q u is itio n   an d   P W M - b ased   ac tu atio n   w it h o u i n tr o d u ci n g   co m p u tatio n al  late n c y   in   t h e   co n tr o lo o p .   T h s elec tio n   o f   t h is   p lat f o r m   w a s   alig n ed   w it h   th o b j ec tiv o f   e n s u r in g   h ar d w ar ac ce s s ib ilit y ,   r ep r o d u cib ilit y   o f   th ex p er i m en tal  s etu p ,   a n d   co m p atib il it y   w i th   s ta n d ar d ized   co m m u n icatio n   m o d u les.   Net w o r k   co m m u n icatio n   i s   en ab led   th r o u g h   a n   E th er n et  S h ield   W 5 1 0 0   co u p led   t o   th A r d u in o   b o a r d ,   allo w in g   tr an s m is s io n   o f   t h co llected   d ata  to   an   e x ter n al  m o n ito r in g   d ev ice  u s i n g   s ta n d ar d ized   p r o to co ls   an d   en ab li n g   r e m o te  m o n ito r in g   o f   s y s te m   v ar iab les  v ia  a n   R J - 4 5   i n ter f ac e.   T h is   ar c h itect u r en s u r es  t h at  t h t h er m a co n tr o s y s te m   o p er ates  in d ep en d en tl y   o f   th m ai n   co m p u ti n g   i n f r as tr u ct u r e,   in cr ea s i n g   t h r o b u s tn es s   an d   r eliab ilit y   o f   t h ex p er i m en tal  s etu p   [ 1 7 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 2 9 ] .   T h W 5 1 0 0   ch ip   in teg r ate s   a   h ar d w ar T C P /I P   s tack ,   r ed u cin g   t h co m p u tat io n al  b u r d en   o n   t h e   m icr o co n tr o ller   an d   en s u r i n g   s tab le  p ac k et  tr an s m is s io n   d u r in g   co n ti n u o u s   te m p er atu r m o n i to r in g .   T h u s o f   w ir ed   E th er n et  co m m u n i ca tio n   m in i m izes  late n c y   an d   av o id s   in ter f er en ce   t y p ical l y   as s o ciate d   w it h   w ir ele s s   tr a n s m is s io n   i n   h ig h - d en s it y   elec tr o n ic  e n v ir o n m e n ts .   On ce   t h s c h e m atic  w as d e f i n ed ,   th p r o to ty p e   ass e m b l y   p r o ce s s   w as  ca r r ie d   o u t.  I n itia ll y ,   th A r d u i n o   p in s   a s s i g n ed   to   ea ch   d ev ic w er e s tab lis h ed ,   id en ti f y i n g   th DHT 1 1   as  th te m p er atu r an d   h u m id it y   s e n s o r ,   th L DR   as  t h lig h s e n s o r ,   an d   th T I P 1 2 0   as  t h p o w er   tr a n s i s to r   f o r   f a n   ac t u atio n .   Su b s eq u e n tl y ,   t h E t h er n et  Sh ield   w as   attac h ed   to   t h e   m icr o co n tr o ller   b o ar d .   T h f an s ,   b r ea d b o ar d ,   co m m u n icatio n   m o d u le,   an d   p o w er   s u p p lies   w er t h e n   p lace d   in s id a n   ap p r o p r iate  en clo s u r e,   an d   th elec tr ical  co n d u ct o r s   w er i n ter co n n ec ted   in   s tr ict  ac co r d an ce   w i th   th p in o u ts   d ef i n ed   in   t h p r o ject.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         E xp erimen ta l v a lid a tio n   o f a   l o w - co s t m icro co n tr o ller - b a s ed   r a ck - leve l th erma   ( W a n d ercleito n   C a r d o s o )   1135   T h e   T I P 1 2 0   D a r l i n g t o n   t r an s i s t o r   w as   c o n f ig u r e d   in   a   l o w - s i d e   s w it ch in g   a r r an g em en t,   e n a b lin g   am p lif i c a ti o n   o f   th e   c o n t r o l   s ig n a l   g en e r a t e d   b y   t h e   m i c r o c o n tr o l l e r   a n d   a l l o w in g   s t a b le   m o d u l at i o n   o f   th e   1 2   V   s u p p ly   d e li v e r e d   t o   t h e   v en t il at i o n   u n i ts .   P r o p er   g r o u n d in g   an d   s ep ar atio n   b et w ee n   lo g ic  an d   p o w er   cir cu it s   w er m ain tain ed   to   p r ev en el ec tr ical  n o is f r o m   af f ec ti n g   s en s o r   r ea d in g s .   I n   th e x p er i m en tal  s y s te m ,   t w o   f an s   o f   th B er f lo   m o d el  6 0 × 6 0 ×2 5   m m   w er u s ed   to   p r o m o te  f o r ce d   v en tila tio n   an d   h ea r em o v al  f r o m   t h e   m o n ito r ed   en v ir o n m en t.  T h e   tech n ical  s p ec if icat io n s   o f   t h ese  f an s ,   s u c h   as  n o m i n al  o p er atin g   v o lta g e,   cu r r en t,  r o tatio n al  s p ee d ,   an d   air f lo w   r ate,   w er co n s id er ed   in   th ev al u atio n   o f   t h th er m al  co n tr o l   p er f o r m a n ce   b ased   o n   f o r ce d   co n v ec tio n .   At  t h e n d   o f   th i s   p r o ce s s ,   f u l l y   a s s e m b led   an d   f u n ct io n al   p r o to ty p w a s   o b tain ed ,   s u ita b le  f o r   th p r o p o s ed   ex p er im en tal  test s .   W ith   th cir c u it  f u ll y   a s s e m b led ,   th e   s o f t w ar i m p le m en tatio n   p h a s w as  in i tiated .   T h p r o j ec t   co d w as  d e v elo p ed   an d   c o m p iled   u s in g   t h A r d u i n o   in teg r ated   d ev elo p m en en v ir o n m e n ( I DE )   an d   s u b s eq u e n tl y   u p lo ad ed   to   th m icr o co n tr o ller   th r o u g h   t h u p lo ad   p r o ce s s .   Fan   s p ee d   co n tr o is   p er f o r m ed   u s in g   t h P W M   tech n iq u e,   w h ic h   allo ws   an alo g y - li k b eh a v io u r   to   b s i m u lated   f r o m   d i g ital  s ig n al s   b y   g e n er ati n g   a   s q u ar w av a lter n ati n g   b et w ee n   0   an d   5   an d   v ar y in g   t h ti m th s i g n al  r e m ai n s   at  h i g h   lev el  w i th in   ea c h   p er io d   [ 9 ] ,   [ 1 7 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 2 9 ] .   T h PW s ig n al  s tab ilit y   an d   r esp o n s ch ar ac ter is tic s   w e r c o n s id er ed   in   r elatio n   to   th th er m al   in er tia  o f   th r ac k   en v ir o n m e n t.  Giv en   th at  te m p er at u r v ar i atio n s   o cc u r   o v er   ti m s ca les  s ig n i f ica n tl y   lo n g er   th an   t h P W p er io d ,   th m o d u latio n   f r eq u e n c y   o f   ap p r o x i m atel y   5 0 0   Hz  w as   s u f f icie n to   e n s u r s m o o t h   an d   s t ab le  f a n   o p er atio n   w it h o u p er ce p tib le  o s cillat io n s .   I n   t h A r d u i n o   e n v ir o n m e n t,  th P W s i g n a l   o p er ates  b y   d ef a u lt  at  f r eq u en c y   o f   ap p r o x i m ate l y   5 0 0   Hz,   co r r esp o n d in g   to   p er io d   o f   2   m s .   T h e      ( )   f u n ctio n   u s e s   an   i n te g er   s ca le   r an g i n g   f r o m   0   to   2 5 5 ,   w h er    ( 255 )   r ep r esen ts   1 0 0 % d u ty   c y cle  an d      ( 127 )   co r r es p o n d s   to   ap p r o x i m atel y   5 0 % d u t y   c y cle  [ 4 ] ,   [ 1 2 ] ,   [ 3 0 ] .     I n   th e   p r o je c t   s o u r c e   c o d e ,   PW M   c o n t r o l   is   im p lem e n t e d   u s in g   th e   i n s t r u ct i o n s   =  ( , 15 , 45 , 15 , 255 ) ;   a n d      (  ,  ) ,   i n   w h i ch   th e    ( )   f u n c ti o n   c o n v e r ts   th t em p e r a tu r e   m e asu r e d   b y   th e   s e n s o r   in t o   a   p r o p o r t i o n a l   PW o u t p u t   v al u e .   A s   a   r esu l t ,   f an   r o t a t i o n   s p ee d   v a r i es   d i r e c t ly   an d   p r o p o r t i o n a l ly   w i th   th e   d et e c te d   t em p e r a tu r e ,   e n s u r in g   a u t o m a t e d   an d   ef f ic i en t h e r m al   c o n t r o l   o f   t h s y s t em   [ 1 ] ,   [ 5 ] ,   [ 9 ] ,   [ 1 7 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 2 9 ] .   T h e   l in e a r   m a p p in g   s t r a t e g y   e s t a b l is h es   a   p r o p o r t i o n al   c o n t r o l   b eh av i o u r   w ith o u t   im p lem en t a ti o n   o f   i n te g r a l   o r   d e r iv a tiv e   c o m p e n s a t i o n   t e r m s .   T h i s   s im p lif i e d   a p p r o a c h   w a s   i n te n t i o n a lly   a d o p t e d   t o   e v a lu a t e   t h e   f e as i b il i ty   o f   l o c a l iz e d   t h e r m al   i n t e r v en t i o n   u s in g   m in im al   c o m p u t at i o n a c o m p l ex ity   w h i le   p r e s e r v in g   th e   l o w - c o s t   a n d   m o d u l a r   ch a r ac te r i s ti c s   o f   th e   p r o p o s e d   a r c h i t ec t u r e .   T h p r o p o s ed   m o d el  w a s   co n ce iv ed   f o r   ap p licatio n   in   d a ta  ce n tr en v ir o n m e n ts   c h ar a cter ized   b y   hi g h   eq u ip m en d en s it y   an d   t h lo ca lized   f o r m atio n   o f   m i cr o en v ir o n m en ts   w it h   h ea ac cu m u lat io n ,   w h er e   m o r r ef i n ed   an d   r esp o n s iv t h er m al  co n tr o is   r eq u ir ed   to   a ct  d ir ec tly   o n   cr itical  h ea d is s ip atio n   r eg io n s   [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 1 0 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 2 0 ] ,   [ 2 3 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 3 0 ] .   T h s y s te m   ar ch itect u r is   b ased   o n   th e   d is tr ib u ted   u s o f   te m p er atu r s e n s o r s   an d   f a n s ,   en ab lin g   co n ti n u o u s   m o n ito r i n g   o f   t h er m a co n d itio n s   a n d   lo ca lized   ac tio n   at  p o in ts   o f   h i g h e s h ea g en er ati o n ,   th er eb y   co n tr ib u ti n g   to   th r ed u ctio n   o f   te m p er atu r g r a d ien ts   alo n g   s er v er   r ac k s .   Fig u r 4   p r esen ts   th c o n ce p tu al  ar ch itect u r o f   th m o d el,   h ig h li g h tin g   s e n s o r   p lace m en t,  f an   co n tr o l,  an d   in teg r atio n   w it h   t h m icr o co n tr o ller   u n i ( MCU )   a n d   t h w eb   s er v er   [ 1 ] ,   [ 5 ] ,   [ 9 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 9 ] ,   [ 2 3 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ] .   Fig u r 4 ( a) ,   ty p ical  p h y s ical  co n f i g u r atio n   o f   s er v er   r ac k   in   d ata  c en tr is   illu s tr ated ,   e m p h a s izi n g   s e n s o r   p o s itio n i n g   an d   in te g r atio n   w ith   t h i n f r astru ct u r e.   Fig u r 4 ( b ) ,   th co n ce p tu al  o p er atio n   o f   th p r o p o s ed   s y s te m   is   s h o w n ,   in cl u d i n g   th d is tr ib u tio n   o f   te m p er atu r s en s o r s ,   f an   ac tiv atio n   f o r   lo ca lized   h ea t r e m o v al,   a n d   co m m u n icatio n   w it h   th w eb   s er v er   f o r   r ea l - ti m m o n ito r i n g   a n d   co n tr o l.           ( a)   ( b )     F ig u r e   4 .   A p p l i c at i o n   a r ch i te c tu r e   o f   th e   th e r m al   c o n t r o l   m o d e l   in   a   d a t a ce n t r e   en v i r o n m en t ( a )   ty p ic a l   p h y s ic a l   c o n f ig u r a ti o n   o f   a   s e r v e r   r a ck   in   a   d at a   c en t r e   an d   ( b )   t h e   c o n c e p t u a l   o p e r a t i o n   o f   th e   p r o p o s e d   s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 1 3 1 - 1 1 4 2   1136   3.   RE SU L T   On o f   t h m a in   o u tco m e s   o f   th i s   w o r k   is   r elate d   to   th ec o n o m ic  f ea s ib ilit y   o f   t h e   p r o p o s ed   p r o to ty p e.   Fro m   f i n a n cial  p er s p ec tiv e,   th e   s y s te m   p r ese n ts   a   s i g n if ican t l y   r ed u ce d   i m p le m e n tat io n   co s t,   r esu lti n g   f r o m   t h s elec tio n   o f   lo w - co s elec tr o n ic  co m p o n en ts   w it h   w id co m m er cial  a v ailab ilit y .   T ab le  1   p r esen ts   t h co s est i m a te  o f   t h m a in   ele m e n ts   u s ed   i n   th co n s tr u ct io n   o f   t h p r o to t y p e,   co n s id er in g   av er a g e   m ar k et  v alu e s   in   U. S.  d o llar s .   As  p r esen ted ,   th to tal  esti m at ed   co s o f   th co m p lete  s y s te m   i s   ap p r o x i m atel y   USD  7 0 ,   in clu d i n g   t h A r d u i n o   m icr o co n tr o ller ,   th E t h er n et  co m m u n ica tio n   m o d u le,   s en s o r s ,   v e n tila tio n   d ev ices,  an d   au x iliar y   elec tr o n ic  co m p o n en t s .   T h is   v al u e   en co m p ass e s   th e n tire   f u n ctio n al  ar ch itect u r e   r eq u ir ed   f o r   d ata  ac q u is itio n ,   p r o ce s s in g ,   ac tu at io n ,   a n d   n e t w o r k   co m m u n i ca t io n .   T h i n d iv id u al   co s t a n al y s i s   s h o w s   t h at  t h co m p o n e n ts   w i th   th g r ea test   f i n an cia i m p ac ar th A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   ( USD  2 5 )   an d   th E th er n et  S h ield   W 5 1 0 0   m o d u le  ( USD  1 5 ) .   I n   co n tr ast,  th s e n s i n g   a n d   v e n tilatio n   ele m en ts ,   i n clu d i n g   t h e   DHT 1 1   s en s o r   ( USD  9 )   an d   th t w o   a x ial   f a n s   ( USD   6 ) ,   r ep r esen r elati v el y   s m al f r ac tio n   o f   t h to ta l   in v e s t m e n t.  P ass iv co m p o n e n ts   a n d   ac ce s s o r ies co n tr ib u te  m ar g i n all y   to   th o v er all  s y s te m   co s t.       T ab le  1 .   C o s t e s ti m ate  o f   p r o to ty p co m p o n e n t s   in   U S d o lla rs   C o mp o n e n t s   Est i m a t e d   c o st   S h i e l d   E t h e r n e t   W 5 1 0 0   1 5 . 0 0   A r d u i n o   m i c r o c o n t r o l l e r   2 5 . 0 0   F a n s (2   u n i t s)   -   B e r f l o   mo d e l   6 0 × 6 0 × 2 5   mm   6 . 0 0   El e c t r o n i c   c o mp o n e n t s   ( l i g h t - e mi t t i n g   d i o d e s   ( L ED s ) ,   t r a n si s t o r s,  r e si st o r s,  c a b l e s a n d   p o t e n t i o me t e r )   8 . 0 0   D H T 1 1   t e mp e r a t u r e   a n d   h u mi d i t y   se n so r   9 . 0 0   B r e a d b o a r d   7 . 0 0   Est i m a t e d   t o t a l   c o st   7 0 . 0 0       T h s elec tio n   o f   th D HT 1 1   s en s o r ,   alth o u g h   s i m p ler   w h e n   co m p ar ed   to   in d u s tr ial  alter n a tiv es  s u c h   as  th er m o co u p les,  P T 1 0 0   s en s o r s ,   o r   h ig h er - r eso l u tio n   d i g it al  s en s o r s ,   w as  in te n tio n all y   a lig n ed   w it h   co s t - o r ien ted   d esig n   p h ilo s o p h y .   T h o b j ec tiv o f   th s tu d y   w as  n o h ig h - p r ec is io n   t h er m al  m e tr o lo g y ,   b u r ath er   th co m p ar ati v e v alu a tio n   o f   lo ca lized   th er m al  b e h av io r   u n d er   d if f er e n v en t ilatio n   co n d itio n s .   I n   t h i s   co n tex t,  t h m a g n it u d o f   t h ex p er i m e n tall y   o b s er v ed   te m p er atu r v ar iatio n s   a n d   co o lin g   ti m d i f f er e n ce s   i s   s u b s ta n tial l y   g r ea ter   t h an   t h in tr i n s ic   u n ce r tai n t y   ass o cia ted   w i th   th s elec ted   s e n s o r ,   en s u r i n g   a   clea r   d is tin ct io n   b et w ee n   t h e v alu a ted   s ce n ar io s .   T h ad o p tio n   o f   m o r s o p h is t icate d   s en s o r s   w o u ld   i m p l y   a   s ig n i f ica n in cr ea s in   co s a n d   s y s te m   co m p le x it y .   Fo r   ex a m p le,   th er m o co u p le - b ased   s y s te m s   t y p icall y   r eq u ir s ig n al  c o n d itio n i n g   cir c u its ,   d ed icate d   am p li f icatio n   m o d u les,  o r   h ig h er - p r ec is io n   an a lo g - to - d ig ital  co n v er ter s ,   i n cr ea s in g   u n i co s an d   alter in g   t h ec o n o m ic  p o s iti o n in g   o f   t h p r o p o s ed   s o lu t io n .   T h p r esen w o r k   p r io r itized   ac ce s s ib ili t y ,   r ep licab ilit y ,   an d   lar g e - s ca le  i m p le m e n tat io n   f ea s ib ili t y ,   co n s i s te n w it h   t h ce n tr al  o b j ec tiv o f   v al id atin g   a   lo ca lized ,   d is tr ib u ted ,   an d   ec o n o m ical l y   s ca lab le  th er m al  co n tr o l stra teg y .   I n   ad d itio n ,   in   m u lt i - p o i n d ep lo y m e n s ce n ar io s ,   co s p er   u n it  b ec o m e s   cr itical  f ac to r .   E v en   m o d e s i n cr ea s es   i n   i n d iv id u a co m p o n e n co s t   m a y   r e s u l in   s ig n i f ica n f i n an c ial  i m p ac w h e n   i n s tallatio n   ac r o s s   m u ltip le  r ac k s   o r   m icr o en v ir o n m e n ts   w it h i n   th e   s a m d ata  ce n tr is   r eq u ir ed .   T h lo w - co s t   ch ar ac ter is tic  f a v o u r s   d i s tr ib u ted   ap p licatio n s ,   in   w h ic h   co n v e n tio n al   co m m er cial  s o lu tio n s   m a y   b ec o m e   ec o n o m icall y   i m p r ac tica w h e n   ap p lied   at  s ca le.   T h is   asp ec t is p ar ticu lar l y   r ele v an in   p r ac tical  s itu a tio n s   w h er o v er h ea tin g   i s   lo ca lized   an d   d o es n o j u s tify   s tr u ct u r al  in ter v en tio n s   in   th e   HV AC   s y s te m   o r   th e   ad o p tio n   o f   co m p le x   liq u id   c o o lin g   s o lu t io n s .   I n   s u c h   ca s e s ,   tar g eted ,   m o d u l ar ,   an d   lo w - co s ap p r o ac h   m a y   p r o v id m o r r atio n al  a n d   p r o p o r tio n al  co s t - b en ef it  b alan ce .   T h er ef o r e,   th d em o n s tr ated   ec o n o m ic  f ea s ib ilit y   d o es  n o co n s tit u te  s ec o n d ar y   attr ib u te  o f   th s y s te m ,   b u t r at h er   ce n tr al  ele m e n t o f   t h p r o p o s al,   r ein f o r cin g   it s   ap p licab ilit y   as a   c o m p le m e n tar y   r ac k - lev el  t h er m al  m iti g atio n   s tr ate g y .   T h p r o to ty p w a s   in s talled   in s id s tan d ar d   1 9 - in c h   s er v er   r ac k   w ith   u s ab le  h ei g h o f   4 7 an d   ap p r o x im a te  d i m en s io n s   o f   8 0 0   m m   i n   w id th   an d   1 2 0 0   m m   i n   d ep th .   T h ese  s p ec if icatio n s   ar co n s is ten w it h   h ig h - d en s it y   r ac k s   w id el y   e m p lo y ed   i n   co r p o r ate  an d   ac ad em ic  d ata  ce n tr en v ir o n m en ts ,   p ar tic u lar l y   in   in s ta llatio n s   d esi g n ed   to   ac co m m o d ate  m ed iu m -   a n d   lar g e - s ca le  s er v er   in f r astr u ct u r es.  T h s elec tio n   o f   r ac k   w it h   t h ese  c h ar ac ter is tic s   ai m ed   to   en s u r th at  th e x p er i m en tal  en v ir o n m e n w as  r e p r esen tati v o f   r ea l   o p er atio n al  co n d itio n s ,   b o th   in   ter m s   o f   i n ter n a l v o l u m a n d   s tr u ct u r al  co n f ig u r atio n .   T h m etall ic  r ac k   s tr u ct u r is   eq u ip p ed   w i th   p er f o r ated   f r o n an d   r ea r   d o o r s ,   en ab lin g   f r o n t - to - b ac k   air f lo w ,   w h ic h   is   t h s ta n d ar d   co n f ig u r atio n   ad o p ted   in   m o d er n   d ata  ce n tr f ac ili ties .   T h is   air f lo w   ar r an g e m en s u p p o r ts   h o t - ai s l an d   co ld - aisl s ep ar atio n   s tr ateg ies  an d   p r o m o te s   lo n g i tu d in al  air   m o v e m en t   ac r o s s   in s talled   eq u ip m en t.   T h p er f o r ated   s u r f ac es  r ed u ce   p r ess u r lo s s es  a n d   f ac ilit ate  co n tr o lled   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         E xp erimen ta l v a lid a tio n   o f a   l o w - co s t m icro co n tr o ller - b a s ed   r a ck - leve l th erma   ( W a n d ercleito n   C a r d o s o )   1137   v en t il atio n   w it h i n   th en clo s u r e,   co n tr ib u tin g   to   m o r r ea lis tic  s i m u latio n   o f   air f lo w   b eh av io r   ty p icall y   o b s er v ed   in   s er v er   r ac k s   o p er atin g   u n d er   s ig n i f ica n t t h er m al  lo ad s .   Du r in g   t h ex p er i m en tal  ca m p aig n ,   t h a m b ie n lab o r ato r y   te m p er atu r w as  m ai n tai n ed   co n s ta n a t   2 3   °C ,   as r eg u lated   b y   t h lo ca l a ir - co n d itio n in g   s y s te m .   Ma i n tai n in g   s tab le  a m b ie n t c o n d itio n   w as e s s e n tial   to   m i n i m ize  e x ter n al  e n v ir o n m en tal  in f l u en ce s   an d   to   en s u r ex p er im e n tal  r ep r o d u cib ilit y .   B y   co n tr o llin g   th e   s u r r o u n d in g   te m p er at u r e,   i was  p o s s ib le  to   ev al u ate  t h co m p ar at iv p er f o r m an ce   o f   t h d if f er e n v en t ilatio n   co n f i g u r atio n s   w it h   g r ea ter   r eliab ilit y ,   e n s u r in g   t h at  t h e   o b s er v ed   d if f er e n ce s   in   c o o lin g   r ates   w er e   p r ed o m in a n tl y   a s s o ciate d   w it h   th i m p le m e n ted   co n tr o s tr at eg ies  r at h e r   t h an   f lu ct u atio n s   i n   e x ter n al  th er m al   co n d itio n s .   C o n s id er in g   t h d im en s io n s   o f   th r ac k   u s ed   in   t h ex p er i m e n t s ,   th p r o to ty p an d   its   te m p er at u r s en s o r   w er p o s itio n ed   in   r e g io n   o f   h ig h er   t h er m a co n ce n tr atio n   w it h i n   t h e n clo s u r e,   with   t h o b j ec tiv o f   m o n ito r i n g   t h p o ten tial l y   m o s cr itical  p o in in   ter m s   o f   h e at  ac cu m u lat io n .   T h is   r eg io n   w a s   d ef i n ed   as  th e   ce n tr al  s ec tio n   o f   t h r ac k ,   as   it  r ep r esen ts   an   in ter m ed iate   zo n b et w ee n   t h lo w er   co ld - air   in ta k an d   th e   u p p er   w ar m - air   ex h a u s t,  a n d   is   t y p icall y   m o r s u s ce p tib le  to   th f o r m a tio n   o f   t h er m al  g r ad ien ts .   Giv e n   th at  t h r ac k   h as  t o tal  h eig h o f   4 7   U,   eq u iv alen to   ap p r o x im ate l y   2 . 0 9   m eter s ,   th e   p r o to ty p w as  i n s talled   at  a n   av er ag h ei g h o f   ab o u t   1   m e ter   f r o m   t h b ase,   co r r esp o n d in g   to   th e   v er tica l   m id p o in o f   th s tr u ct u r e.   T h i s   p o s itio n in g   w as  s elec ted   to   en s u r th er m a r ep r esen tativ e n es s   w h ile  av o id i n g   b ias  ass o ciate d   w it h   ex tr e m r eg io n s ,   s u c h   as  t h b o tto m   o r   to p   o f   th r ac k .   T h t w o   p r o to ty p f an s   w er o r ien ted   d o w n w ar d   in   o r d er   t o   in d u ce   f o r ce d   air   cir cu latio n   w ith in   t h ce n tr al  r eg io n   an d   p r o m o te  lo ca lized   r e m o v al  o f   ac cu m u lated   h ea t ed   air .   T h is   co n f i g u r atio n   en a b led   ev alu atio n   o f   s y s te m   p er f o r m a n ce   w ith i n   a   r ep r esen tativ m icr o en v ir o n m en p r o n to   h o ts p o f o r m ati o n ,   r ep r o d u cin g ,   at  co n tr o l led   s ca le,   th er m al   co n ce n tr atio n   co n d itio n s   t y p ic all y   o b s er v ed   i n   h i g h - d en s it y   s er v er   r ac k s .   T h r o u g h o u al e x p er i m e n tal  tr ial s ,   th p r o to ty p r e m ai n ed   f i x e d   in   th s a m g eo m e tr ic  p o s itio n   a n d   o r ien tatio n ,   en s u r i n g   m et h o d o lo g ical   co n s is ten c y   an d   eli m i n ati n g   v ar iab ilit y   as s o ciate d   w it h   p h y s ical  r ep o s itio n in g   o f   t h s y s te m .   A   2 0 0 0   W   B im ar   HF1 9 5   ele ctr ic  h ea ter   w it h   f an   an d   ad j u s tab le  th er m o s tat  w as  i n s t alled   in   th e   lo w er   r eg io n   o f   th r ac k ,   w it h   air f lo w   d ir ec ted   v er ticall y   u p w ar d .   T h is   s etu p   w as  c h o s e n   to   cr ea te  an   u p w ar d   th er m a g r ad ie n t,  r ep licati n g   t h t y p ical  b eh a v io r   o f   h i g h - d en s it y   r ac k s ,   w h er h ea ted   air   ac cu m u la tes  i n   t h e   u p p er   r eg io n s   d u to   n at u r a co n v ec tio n .   T h n o m i n al   p o w er   o f   2 0 0 0   W   w a s   s ele cted   to   r ep r esen co n ce n tr ated   th er m al  lo ad ,   eq u iv a len to   th h ea d is s ip atio n   o f   m u ltip le  s er v er s   o p er atin g   s i m u lta n eo u s l y .   Hea tin g   co n ti n u ed   u n til  t h m o n ito r ed   r eg io n   r ea ch ed   ap p r o x i m atel y   4 5   °C ,   v alu ch o s en   b ec au s it  r ep r esen ts   r elev a n t h er m al   s tr ess   co n d it io n   f o r   I n f o r m a tio n   T ec h n o lo g y   eq u ip m en t.  Fig u r 5   s h o w s   a   s ch e m atic  d r a w in g   o f   t h i n s ta llatio n   p o s itio n   o f   th t h er m o f o r m i n g   p r o to ty p e.           Fig u r 5 .   Sch e m atic  r ep r esen t atio n   o f   r ac k   e x p er i m e n tal  t h e r m al  co n f ig u r atio n       Af ter   t h f in al  p o s i tio n i n g   o f   th p r o to t y p an d   h ea t in g   s y s te m   in s id th r ac k ,   ex p er i m en tal  te s ts   w er co n d u cted   u n d er   th r ee   d is tin ct   o p er atin g   co n d itio n s ,   w h ile  k ee p i n g   o t h er   s y s te m   v ar iab les  co n s ta n t,   s u c h   as   a m b ie n t   te m p er at u r e,   s en s o r   p o s itio n ,   a n d   p h y s ical   co n f i g u r atio n   o f   t h co m p o n e n ts .   T h i s   ap p r o ac h   en ab led   d ir ec co m p ar is o n   b et w ee n   d if f er en h ea d is s ip atio n   m ec h a n is m s ,   e n s u r i n g   m et h o d o lo g ical  co n s is ten c y   an d   r ep r o d u cib ilit y   o f   t h r esu l ts .   T h co n d itio n s   a n al y s ed   w er e:  ( i)   s i m u ltan eo u s   o p er atio n   o f   t h p r o to t y p w it h   t h o r ig i n al  r ac k   v en t ilatio n   s y s t e m ,   p r o v id i n g   b o th   lo ca lized   an d   g lo b al  f o r ce d   v en tila tio n ;   ( ii)  o p er atio n   o f   o n l y   t h r ac k   v en t ilatio n   s y s te m ,   w ith   t h p r o to ty p d ea ctiv ated ,   allo w in g   ev alu at io n   o f   co n v en tio n al  ai r   cir cu latio n   alo n e ;   an d   ( iii)  ab s en ce   o f   ac ti v v en tilatio n ,   w it h   b o th   s y s te m s   s w itc h ed   o f f ,   s o   t h at  h ea d is s ip atio n   o cc u r r ed   ex clu s i v el y   b y   n atu r al  co n v ec tio n .   T ests   w er r ep ea ted   f iv ti m es  f o r   ea ch   co n d itio n ,   k ee p in g   t h lab o r ato r y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 1 3 1 - 1 1 4 2   1138   a m b ien te m p er at u r ( 2 3   °C ) ,   s en s o r   p o s itio n ,   a n d   f a n   o r ien tatio n   co n s tan to   en s u r r ep r o d u c ib ilit y   a n d   co m p ar ab ilit y   b et w ee n   s ce n ar i o s .   W h en   th te m p er at u r in   th m o n ito r ed   r eg io n   r ea ch ed   4 5   °C ,   th co o lin g   p h a s b eg an   u n d er   th d ef in ed   ex p er i m e n tal  co n d iti o n .   I n   th co m b i n ed   o p er atin g   s ce n ar io   ( p r o to ty p p lu s   r ac k   v en tilatio n ) ,   th e   s y s te m   a u to m atica ll y   ac ti v ate d   th f a n s   v ia  P W co n tr o l,  r ed u cin g   th te m p er atu r to   4 0   °C   in   a n   av er a g e   ti m o f   5 0   ± 2   s .   T h av er ag co o lin g   r ate  w as a p p r o x i m a tel y   0 . 1 0   °C /s ,   in d icatin g   h ig h   e f f i cien c y   i n   lo ca lized   h ea t r e m o v al  an d   r ap id   r ed u ctio n   o f   th t h er m a l g r a d ien t.   W ith   r ac k   v e n tila tio n   o n l y ,   th ti m r eq u ir ed   f o r   th s a m 5   °C   r ed u ctio n   w a s   ap p r o x i m at el y   5   m i n ,   r esu lti n g   in   a n   av er ag r ate  o f   0 . 0 1 5   °C /s .   A lt h o u g h   air   cir cu lated   in s id th r ac k ,   t h ab s en ce   o f   lo ca lized   ac tio n   s i g n if ican t l y   r ed u ce d   th e f f ic ie n c y   o f   t h er m al  ex tr ac tio n .   I n   t h ab s en ce   o f   ac tiv v en t ilatio n ,   d is s ip atio n   o cc u r r ed   ex cl u s i v el y   b y   n a tu r al  co n v ec tio n .   I n   th is   co n d itio n ,   th ti m r eq u ir ed   to   r ed u ce   th te m p er atu r f r o m   4 5   °C   to   4 0   °C   ex ce ed ed   1 2   m in ,   w it h   an   av er ag v ar iatio n   o f   ± 2 7   s   b etw ee n   test s .   T h av er ag co o lin g   r ate  w a s   ap p r o x i m ate l y   0 . 0 0 7   °C /s ,   h ig h lig h ti n g   t h in tr i n s ic  li m itatio n   o f   n at u r al  co n v ec tio n   in   co n f i n ed   m icr o en v ir o n m e n t s   w ith   h i g h   t h er m al  d en s it y .   C o m p ar ativ e l y ,   t h s y s te m   w it h   lo ca lized   th er m al  c o n tr o s h o w ed   s i g n i f ica n tl y   s u p er io r   p er f o r m a n ce   to   th o th er   s ce n ar io s ,   w i th   co o lin g   r ate  ap p r o x im a tel y   6   to   7   tim es  h i g h er   th a n   w it h   r ac k   v en t ilatio n   a lo n a n d   ab o u 1 4   ti m es  h i g h er   t h a n   w it h   n atu r al  co n v ec tio n ,   d e m o n s tr ati n g   t h ef f ec ti v e n es s   o f   tar g eted   ac tio n   i n   r ed u c in g   ex p o s u r ti m to   cr itical  te m p er at u r es  a n d   m it ig at in g   t h er m al  g r ad ien t s   in   co n f i n ed   m icr o en v ir o n m e n ts .   T h ese  r esu lts   s h o w   t h at  d is tr i b u ted   an d   lo ca lized   ac tio n   s u b s tan tial l y   r ed u ce s   th s y s te m 's  e x p o s u r ti m t o   cr itical  te m p er at u r es,  m iti g atin g   r is k s   a s s o ciate d   w i th   h o ts p o ts   an d   ab r u p th er m a v ar iat io n s .   Fi g u r 6   s h o w s   t h co o lin g   c u r v e s   f o r   th t h r ee   co n d itio n s   a n al y s ed ,   h ig h li g h ti n g   m ar k ed   d if f er e n ce s   i n   th s lo p o f   th th er m a l c u r v e s   an d   t h d y n a m ics o f   h ea t d i s s ip atio n .           Fig u r 6 .   C o o lin g   c u r v e s   u n d e r   d if f er en v e n tilatio n   co n d itio n s       I w as  al s o   v er i f ied   th at  a m b ien te m p er at u r ex er t s   d ir ec in f lu e n ce   o n   t h t h er m al  ad ap tatio n   s p ee d   o f   th s y s te m .   U n d er   h ig h er   a m b ien t   te m p er at u r c o n d itio n s ,   t h r ed u ct io n   o f   th th er m a g r ad ie n t   b et w ee n   t h h ea ted   ele m en t   an d   th s u r r o u n d in g   en v ir o n m e n r es u lted   i n   lo w er   h ea d is s ip atio n   r ate s .   N e v e r th e l es s ,   ev en   in   th es e   s ce n a r i o s ,   th e   c o n d i t i o n   w ith   p r o t o ty p e   o p e r a ti o n   m ain t a in e d   s ig n if i ca n t ly   s u p e r i o r   p e r f o r m an c e   c o m p a r e d   t o   th e   o t h e r   c o n f ig u r a ti o n s ,   c o n f i r m in g   t h e   r o b u s t n e s s   o f   th e   a d o p t e d   c o n t r o l   s t r at eg y .   I n   ad d itio n ,   t h m icr o co n tr o l ler - b ased   co n tr o s y s te m   e x h i b ited   r esp o n s ti m e   o f   less   th a n   2   s   b et w ee n   te m p er atu r i n cr ea s d etec tio n   a n d   ef f ec ti v f a n   ac ti v atio n .   T h u s e   o f   P W co n tr o en ab led   pr o g r ess iv f an   o p er atio n ,   au to m at icall y   ad j u s tin g   v en tilatio n   i n te n s it y   ac co r d in g   to   th m ea s u r ed   te m p er atu r e.   Fo r   m o d er ate  tem p er at u r es,  b et w ee n   3 0   °C   an d   3 5   °C ,   th s y s te m   o p er ated   w it h   d u t y   c y cle s   b elo w   4 0 %,  w h er ea s   f o r   te m p er atu r es  ab o v 4 0   °C ,   P W v alu es  ap p r o ac h ed   9 0 to   1 0 0 %,  m ax i m izin g   h ea t   r e m o v al  o n l y   w h e n   r eq u ir ed .   A s   a   r e s u lt ,   a   r e d u c t i o n   o f   a p p r o x im a te ly   7 0 %   i n   th e   th e r m al   g r a d i en t   b e t w e en   th h e a te d   p o in t   an d   th am b i en e n v i r o n m en w as   o b s e r v e d   w ith in   t h e   f i r s t   t w o   m in u t es   o f   f o r c e d   v en ti l a ti o o p e r a t i o n ,   w h il e   w ith o u t   a c t iv v en t i l at i o n ,   s im i la r   r e d u c t i o n   w as   o n ly   a ch i ev e d   af t e r   p e r i o d s   ex c ee d in g   6   m in .   Ov er all,   alt h o u g h   t h ex p er i m en ts   w er co n d u cted   i n   l ab o r ato r y   en v ir o n m en t,  t h o b tain ed   r esu lt s   ar r ep r esen tativ o f   r ea m icr o en v ir o n m e n ts   w it h   h ea co n ce n tr atio n ,   s u c h   as  h i g h - d en s it y   s er v er   r ac k s .   T h d ata  in d icate   th at  th ap p licatio n   o f   lo ca l,  d is tr ib u ted ,   an d   lo w - co s th er m al  co n tr o s tr ate g ies  ca n   e f f ec t iv el y   co n tr ib u te  to   t h th er m al  a n d   o p er atio n al  s tab ilit y   o f   s u c h   s y s te m s ,   w h i le   s i g n if ican tl y   r e d u cin g   t h ex p o s u r e   ti m o f   eq u ip m e n t to   cr itical  t h er m al  co n d itio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         E xp erimen ta l v a lid a tio n   o f a   l o w - co s t m icro co n tr o ller - b a s ed   r a ck - leve l th erma   ( W a n d ercleito n   C a r d o s o )   1139   4.   CO NCLU SI O N   Fro m   tech n o lo g ical  p er s p ec tiv e,   th p r o to t y p d e m o n s tr ated   th at  s i m p le,   d is tr ib u ted ,   an d   lo w - co s t   s o lu tio n s   ca n   ef f ec ti v el y   o p er ate  as  co m p le m e n tar y   la y er   to   co n v e n tio n al  co o lin g   i n f r astr u ctu r e s ,   co n tr ib u ti n g   to   r ed u ce d   th er m al  r esp o n s ti m es  an d   m iti g atio n   o f   cr itical  te m p er at u r e   ex cu r s io n s   w it h o u t   r eq u ir in g   m aj o r   s tr u ctu r al  m o d if icatio n s .   I ts   p r i m ar y   co n tr i b u tio n   l ies  i n   t h p r ac tical  f ea s ib ilit y   o f   lo ca lized   i m p le m en ta tio n ,   en ab li n g   r ap id   in ter v en tio n   i n   co n f i n ed   m ic r o en v ir o n m en ts   w h er h o ts p o f o r m atio n   o cc u r s .   As  tech n ical  i m p r o v e m en t,  th ad o p tio n   o f   m o r ad v a n ce d   P W co n tr o s tr ateg ie s   is   r ec o m m e n d ed ,   in cl u d in g   ad j u s t m e n t s   to   th m icr o co n tr o ller   s w itc h i n g   f r eq u en c y   a n d   p o s s ib le  i m p le m e n tatio n   o f   ad ap tiv e   m o d u latio n   alg o r it h m s .   S u ch   r ef in e m e n ts   m a y   p r o v id s m o o t h er   f a n   s p ee d   r eg u latio n ,   i m p r o v d y n a m ic   r esp o n s e,   an d   r ed u ce   o s cillat o r y   b eh a v io r   u n d er   tr an s ie n t   co n d itio n s .   F u t u r d ev e lo p m en ts   m a y   i n cl u d e   r e m o te  co n tr o f u n ctio n a liti es   f o r   f an   ac tiv a tio n   an d   s p ee d   ad j u s t m e n t,  ev a lu at io n   o f   h i g h er - ca p ac it y   f an s   w it h   v ar iab le  f r eq u e n c y   co n tr o l,  an d   d etailed   m ea s u r e m en ts   o f   elec tr ical  p o w er   co n s u m p tio n   to   m o r e   r ig o r o u s l y   q u a n ti f y   p o ten tial   ef f icie n c y   g ai n s .   T h in te g r atio n   o f   C FD   an al y s es  co u ld   f u r t h er   e n h a n ce   u n d er s ta n d in g   o f   air f lo w   p att er n s   an d   te m p er atu r d is tr ib u tio n   w ith i n   s er v er   r ac k s   an d   d ata  ce n tr lay o u ts ,   s tr en g th e n i n g   t h tec h n ical  b asis   f o r   o p ti m iz in g   s en s o r   an d   ac tu ato r   p o s iti o n i n g .   A d d it io n all y ,   th e   u s o f   h u m id it y   d ata  co llected   b y   t h s e n s o r s   m a y   s u p p o r th d ev elo p m en o f   au to m ated   h y g r o m etr ic  co n tr o l   s tr ateg ie s ,   b r o ad en in g   t h s co p o f   en v ir o n m e n tal  m a n a g e m en t.   Fi n all y ,   t h i s   w o r k   d o es   n o ai m   to   co m p ete   w it h   estab li s h ed   C F m o d eli n g   tec h n iq u es,  liq u id   co o lin g   s y s te m s ,   o r   h ig h - p er f o r m a n ce   f o r ce d   co n v ec tio n   s o lu tio n s   b ased   o n   ad v a n ce d   in s tr u m en ta tio n .   I n s tead ,   it  p r o p o s es  tech n o lo g icall y   v iab le  ap p r o ac h   f o r   s ce n ar io s   w h er co s co n s tr a in ts   ex is o r   w h er s i m p le   an d   r ap id l y   d ep lo y ab le  s o lu tio n   i s   r eq u ir ed   to   ad d r ess   lo ca lized   th er m al  is s u es e f f ec ti v el y .       AUTHO CO NT RIB UT I O NS ST A T E M E NT   T h is   j o u r n al  u s e s   th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d i v id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au t h o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac i litate  co lla b o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   W an d er cleito n   C ar d o s o                               Dan y elle  Sa n to s   R ib eir o                               T h iag o   Au g u s to   P ir es  Ma ch ad o                               Sau lo   A le x an d r I n ac io                               E lielto n   A C o m etti                               Ma r ce lo   Ma r g o n                               Fer n an d o   B ap tis ta  D o s   San to s   Ne v es                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y si s   I     I n v e st i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i si o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     T h au th o r s   d ec lar th a th e y   h av n o   f in a n cial  o r   n o n - f in an cial  co n f lic ts   o f   in ter e s t,  m ain tai n   n o   r elatio n s h ip s   th a co u ld   in f l u e n ce   th i s   s t u d y ,   an d   d id   n o r ec eiv p u b lic  o r   p r iv ate  f u n d i n g   f r o m   an y   co m p a n y   o r   g o v er n m e n ta l i n s tit u tio n   f o r   th d ev elo p m e n t o f   t h is   w o r k .       DATA AV AI L AB I L I T   T h d ata  th at  s u p p o r th f i n d in g s   o f   t h is   s t u d y   ar a v aila b le  f r o m   t h co r r esp o n d in g   a u th o r   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.  T h ex p er i m e n tal  d ata  w er g e n er ated   d u r in g   lab o r ato r y   te s ts   o f   th p r o p o s ed   p r o t o ty p e   an d   ar n o t p u b licl y   ar ch iv ed   b u t c an   b p r o v id ed   f o r   v er if ic atio n   an d   r ep r o d u cib ilit y   p u r p o s es.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   4 A u g u s 20 26 1 1 3 1 - 1 1 4 2   1140   RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   Z h a n g ,   X .   H e ,   A .   C a mm i ,   a n d   X .   W a n g ,   M o d e l i c a   a n d   A r d u i n o - b a se d   h a r d w a r e - in - t h e - l o o p   si mu l a t i o n   o f   a   n u c l e a r - p o w e r e d   e n g i n e e r i n g   sh i p ,   N u c l e a r E n g i n e e ri n g   a n d   D e s i g n ,   v o l .   4 2 9 ,   p .   1 1 3 6 5 0 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n u c e n g d e s. 2 0 2 4 . 1 1 3 6 5 0 .   [ 2 ]   S .   G h o sh ,   F .   M e n g ,   R .   S h a h a ,   a n d   J.   H u ,   T h e   st r u c t u r e   d e si g n   o f   t h e   sm a r t   so c k   p r o t o t y p e   i n t e g r a t e d   w i t h   st r e t c h a b l e   h y b r i d   e l e c t r o n i c   t e mp e r a t u r e   se n si n g   y a r n   f o r   r e a l - t i me   t e mp e r a t u r e   mo n i t o r i n g ,   Pe rv a si v e   a n d   Mo b i l e   C o m p u t i n g ,   v o l .   1 1 6 ,   p .   1 0 2 1 3 6 ,   M a r .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p mc j . 2 0 2 5 . 1 0 2 1 3 6 .   [ 3 ]   T .   E.   A b d o u l a b b a a n d   S .   M .   M a h m o u d ,   P o w e r   c o n su m p t i o n   a n d   e n e r g y   man a g e me n t   f o r   e d g e   c o mp u t i n g :   st a t e   o f   t h e   a r t ,   T e l k o m n i k a   ( T e l e c o m m u n i c a t i o n   C o m p u t i n g   El e c t r o n i c a n d   C o n t r o l ) ,   v o l .   2 1 ,   n o .   4 ,   p p .   8 3 6 8 4 5 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 2 9 2 8 / T EL K O M N I K A . v 2 1 i 4 . 2 4 3 5 0 .   [ 4 ]   S .   A o k i   a n d   T .   K a mai ,   O p e n - so u r c e   e l e c t r o n i c A r d u i n o   p l a t f o r f o r   so i l   w a t e r   m e a su r e me n t   w i t h   t h e   d u a l - p r o b e   h e a t - p u l se   ( D P H P )   me t h o d ,   S m a rt   A g ri c u l t u ra l   T e c h n o l o g y ,   v o l .   9 ,   p .   1 0 0 6 3 7 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a t e c h . 2 0 2 4 . 1 0 0 6 3 7 .   [ 5 ]   W. - K .   L i ,   C . - Y .   C h a n ,   a n d   Y . - A .   C h e n ,   N u me r i c a l   i n v e st i g a t i o n   o f   b a f f l e - e n h a n c e d   c o o l i n g   st r a t e g i e i n   d a t a   c e n t e r   se r v e r   r a c k s ,   C a se  S t u d i e i n   T h e rm a l   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   7 7 ,   p .   1 0 7 6 0 6 ,   J a n .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c s i t e . 2 0 2 5 . 1 0 7 6 0 6 .   [ 6 ]   M .   C h r y so st o mo u ,   N .   C h r i st o f i d e s,  a n d   S .   I o a n n o u ,   T u r n i n g   w e a k n e ss   i n t o   st r e n g t h   -   A   f e a si b i l i t y   a n a l y si a n d   c o mp a r i so n   o f   d a t a c e n t e r   d e p l o y me n t   i n   h o t   a n d   c o l d   c l i ma t e s,”   S o l a r   En e r g y   A d v a n c e s ,   v o l .   4 ,   p .   1 0 0 0 6 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . se j a . 2 0 2 4 . 1 0 0 0 6 8 .   [ 7 ]   Y .   T a o   e t   a l . ,   Ex p e r i me n t a l   s t u d y   o n   a   mu l t i - st a g e   se p a r a t e d   g r a v i t y   h e a t   p i p e   c o o l i n g   sy st e f o r   l i q u i d - c o o l e d   d a t a   c e n t e r   se r v e r   r a c k s ,   Ap p l i e d   T h e rm a l   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   2 9 0 ,   p .   1 2 9 8 8 7 ,   A p r .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a p p l t h e r mal e n g . 2 0 2 6 . 1 2 9 8 8 7 .   [ 8 ]   C .   C .   G e c k ,   H .   A l saa d ,   C .   V o e l k e r ,   a n d   K .   S mars l y ,   P e r so n a l i z e d   l o w - c o s t   t h e r mal   c o mf o r t   mo n i t o r i n g   u s i n g   I o T   t e c h n o l o g i e s,”   I n d o o r E n v i ro n m e n t s ,   v o l .   1 ,   n o .   4 ,   p .   1 0 0 0 4 8 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i n d e n v . 2 0 2 4 . 1 0 0 0 4 8 .   [ 9 ]   M .   O mr a n i   a n d   M .   G h a sse mi ,   A I - d r i v e n   o p t i m i z a t i o n   o f   f a n - w a l l   c o o l i n g   sy st e m i n   a   me d i u m - d e n si t y   d a t a   c e n t e r ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   H e a t   a n d   M a ss Tr a n s f e r ,   v o l .   2 4 7 ,   p .   1 2 7 1 5 9 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j h e a t mas st r a n sf e r . 2 0 2 5 . 1 2 7 1 5 9 .   [ 1 0 ]   H .   L i u ,   X .   Z h o u ,   K .   G a o ,   a n d   Y .   J u ,   A n   i n t e g r a t e d   o p t i mi z a t i o n   me t h o d   t o   t a s k   s c h e d u l i n g   a n d   V M   p l a c e me n t   f o r   g r e e n   d a t a c e n t e r s,”   S i m u l a t i o n   M o d e l l i n g   P ra c t i c e   a n d   T h e o r y ,   v o l .   1 3 5 ,   p .   1 0 2 9 6 2 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s i m p a t . 2 0 2 4 . 1 0 2 9 6 2 .   [ 1 1 ]   N .   R o u i b a h   e t   a l . ,   S mart   mo n i t o r i n g   o f   p h o t o v o l t a i c   e n e r g y   sy st e ms :   A n   I o T - b a se d   p r o t o t y p e   a p p r o a c h ,   S c i e n t i f i c   Af r i c a n ,   v o l .   3 0 ,   p .   e 0 2 9 7 3 ,   D e c .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . sc i a f . 2 0 2 5 . e 0 2 9 7 3 .   [ 1 2 ]   L .   W a n g ,   Y .   W a n g ,   X .   B a i ,   Y .   Ji n ,   H .   Ji a n g ,   a n d   Y .   M a ,   O p t i mi z a t i o n   o f   t h e r mal   e n v i r o n me n t   a n d   a i r f l o w   d i s t r i b u t i o n   i n   d a t a   c e n t e r   w i t h   r o w - b a se d   c o o l i n g   u si n g   t h e   T a g u c h i / T O P S I S   me t h o d ,   J o u r n a l   o f   Bu i l d i n g   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   9 8 ,   p .   1 1 1 4 1 5 ,   D e c .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j o b e . 2 0 2 4 . 1 1 1 4 1 5 .   [ 1 3 ]   J.  R a n   e t   a l . ,   C o - O p t i m i z a t i o n   o f   T h e r mal - A w a r e   W o r k l o a d   S c h e d u l i n g   w i t h   D e e p   R e i n f o r c e me n t   L e a r n i n g - B a se d   C o o l i n g   C o n t r o l   i n   D a t a   C e n t e r s,”   E n e r g y ,   v o l .   3 4 4 ,   p .   1 3 9 9 6 5 ,   F e b .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n e r g y . 2 0 2 6 . 1 3 9 9 6 5 .   [ 1 4 ]   B .   N .   B e n - F e st u s a n d   O .   A .   F a l o d e ,   I o T - e n a b l e d   mo n i t o r i n g   sy st e m fo r   b a t t e r y   man a g e me n t   i n   i n v e r t e r   s y st e ms,   N e x t   R e se a rc h v o l .   6 ,   p .   1 0 1 4 2 8 ,   A p r .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e x r e s.2 0 2 6 . 1 0 1 4 2 8 .   [ 1 5 ]   A .   D o w l i n g ,   L .   Ji a n g ,   M .   C .   C h e n g ,   a n d   Y .   L i u ,   R e g u l a t i n g   C P U   t e mp e r a t u r e   w i t h   t h e r mal - a w a r e   sch e d u l i n g   u si n g   a   r e d u c e d   o r d e r   l e a r n i n g   t h e r mal   mo d e l ,   Fu t u r e   G e n e r a t i o n   C o m p u t e S y s t e m s ,   v o l .   1 6 6 ,   p .   1 0 7 6 8 7 ,   M a y   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . f u t u r e . 2 0 2 4 . 1 0 7 6 8 7 .   [1 6]   A .   A l i   a n d   Ö .   Ö z k a sa p ,   S p a t i a l   a n d   t h e r mal   a w a r e   me t h o d s   f o r   e f f i c i e n t   w o r k l o a d   man a g e me n t   i n   d i st r i b u t e d   d a t a   c e n t e r s,”   Fu t u r e   G e n e r a t i o n   C o m p u t e S y s t e m s ,   v o l .   1 5 3 ,   p p .   3 6 0 3 7 4 ,   A p r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . f u t u r e . 2 0 2 3 . 1 2 . 0 0 6 .   [ 1 7 ]   J.  J i a   e t   a l . ,   H i g h   s p a t i a l   r e so l u t i o n   d i s t r i b u t e d   t e mp e r a t u r e   a n d   s t r a i n   se n si n g   b a se d   o n   c u r r e n t   i n t e r n a l   mo d u l a t i o n   D F B   l a se r ,   S e n so rs  a n d   A c t u a t o rs  A:   P h y s i c a l ,   v o l .   3 9 6 ,   p .   1 1 7 1 0 0 ,   D e c .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s n a . 2 0 2 5 . 1 1 7 1 0 0 .   [ 1 8 ]   M .   C e j a - M o r a l e e t   a l . ,   O p t i m i z i n g   t h e r m a l   d i f f u si v i t y   me a su r e me n t f o r   f l u i d w i t h   a c c e ssi b l e   3 D   p r i n t i n g   a n d   A r d u i n o - b a se d   t e mp e r a t u r e   c o n t r o l ,   H a rd w a reX ,   v o l .   2 2 ,   p .   e 0 0 6 4 6 ,   J u n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . o h x . 2 0 2 5 . e 0 0 6 4 6 .   [ 1 9 ]   M .   O .   Ja k o b se n ,   L o w   c o st   M E M S   a c c e l e r o m e t e r   a n d   mi c r o p h o n e   b a se d   c o n d i t i o n   mo n i t o r i n g   se n so r ,   w i t h   L o R a   a n d   B l u e t o o t h   L o w   En e r g y   r a d i o ,   H a rd w a r e X ,   v o l .   1 8 ,   p .   e 0 0 5 2 5 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . o h x . 2 0 2 4 . e 0 0 5 2 5 .   [ 2 0 ]   P .   F .   P e r e i r a   a n d   N .   M .   M .   R a mo s,   L o w - c o st   A r d u i n o - b a se d   t e mp e r a t u r e ,   r e l a t i v e   h u m i d i t y   a n d   C O 2   se n so r s   -   An   a sse ssm e n t   o f   t h e i r   s u i t a b i l i t y   f o r   i n d o o r   b u i l t   e n v i r o n me n t s,”   J o u r n a l   o f   B u i l d i n g   En g i n e e ri n g ,   v o l .   6 0 ,   p .   1 0 5 1 5 1 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j o b e . 2 0 2 2 . 1 0 5 1 5 1 .   [ 2 1 ]   C .   r .   Z h a o ,   F .   s .   W a n g ,   C .   r .   L i u ,   L .   Z h a n g ,   a n d   L .   C h u ,   A c t i v e   t e mp e r a t u r e - h u mi d i t y   man a g e me n t   se a t i n g   f o r   a t h l e t e i n   w a i t i n g   a r e a s,”   i S c i e n c e ,   v o l .   2 9 ,   n o .   3 ,   p .   1 1 4 9 8 4 ,   M a r .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i s c i . 2 0 2 6 . 1 1 4 9 8 4 .   [ 2 2 ]   F .   P e n g ,   J.  Ze n g ,   Y .   C h e n ,   X .   S u n ,   S .   L i a o ,   a n d   S .   N .   A l - S a a d i ,   R e se a r c h   o n   c o o l i n g   p e r f o r man c e   o f   a   b u i l t - i n   c o o l i n g   e q u i p me n t   f o r   se r v e r   r a c k ,   Ap p l i e d   T h e rm a l   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   2 6 8 ,   p .   1 2 5 9 0 1 ,   J u n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a p p l t h e r mal e n g . 2 0 2 5 . 1 2 5 9 0 1 .   [ 2 3 ]   T .   Y a n g ,   X .   L i u ,   Y .   Z h a o ,   W .   Y u a n ,   H .   C h e n g ,   a n d   K .   R e n ,   Ex p e r i me n t a l   st u d y   o f   o p e r a t i n g   c h a r a c t e r i st i c s   o f   a   n o v e l   r a c k - l e v e l   h y b r i d   c o o l i n g   sy st e f o r   d a t a   c e n t e r s,”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R e f ri g e r a t i o n ,   v o l .   1 8 2 ,   p p .   3 2 3 3 3 3 ,   F e b .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j r e f r i g . 2 0 2 5 . 1 2 . 0 1 0 .   [ 2 4 ]   J.  K i m,  H .   C h o i ,   S .   L e e ,   a n d   H .   L e e ,   C o mp u t a t i o n a l   st u d y   o f   si n g l e - p h a se   i mm e r si o n   c o o l i n g   f o r   h i g h - e n e r g y   d e n si t y   se r v e r   r a c k   f o r   d a t a   c e n t e r s,”   A p p l i e d   T h e rm a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 6 4 ,   p .   1 2 5 4 7 6 ,   A p r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a p p l t h e r mal e n g . 2 0 2 5 . 1 2 5 4 7 6 .   [ 2 5 ]   F .   I .   K h a n ,   M .   M .   H o ssa i n ,   a n d   G .   L u ,   S e n si n g - b a se d   mo n i t o r i n g   sy st e ms  f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   b a t t e r y     A   r e v i e w ,   Me a s u reme n t :   En e r g y ,   v o l .   6 ,   p .   1 0 0 0 5 0 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . me a e n e . 2 0 2 5 . 1 0 0 0 5 0 .   [ 2 6 ]   L .   R o me r o   R o d r í g u e z ,   J.   S á n c h e z   R a mo s,  a n d   S .   Á l v a r e z   D o n g u e z ,   S i mp l i f y i n g   t h e   p r o c e ss  t o   p e r f o r a i r   t e mp e r a t u r e   a n d   U H I   m e a su r e me n t s a t   l a r g e   sc a l e s:   D e si g n   o f   a   n e w   A P P   a n d   l o w - c o st   A r d u i n o   d e v i c e ,   S u s t a i n a b l e   C i t i e a n d   S o c i e t y ,   v o l .   9 5 ,   p .   1 0 4 6 1 4 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . sc s . 2 0 2 3 . 1 0 4 6 1 4 .   [ 2 7 ]   T .   Ü .   Er k e k ,   M .   Er k e k ,   M .   B .   A y d ı n ,   a n d   K .   G e z e r ,   Ex p e r i me n t a l   p e r f o r man c e   c h a r a c t e r i z a t i o n   o f   R - 45 4 B   a n d   R - 4 1 0 A   i n   d a t a   c e n t e r   se r v e r   r a c k   mo u n t   c o o l i n g   u n i t :   En e r g y   e f f i c i e n c y   a n d   e n v i r o n me n t a l   i m p a c t   a sse ssm e n t ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   Re f r i g e ra t i o n ,   v o l .   1 8 2 ,   p p .   4 6 9 4 8 1 ,   F e b .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j r e f r i g . 2 0 2 5 . 1 2 . 0 0 7 .   [ 2 8 ]   X .   G u o ,   H .   X u ,   L .   C a o ,   a n d   B .   Z h a n g ,   I n n o v a t i v e   i n t e g r a t i o n   o f   me c h a n i c a l   r e f r i g e r a t i o n   a n d   l o o p   t h e r mo sy p h o n   w i t h   l i q u i d   r e serv o i r   c o n t r o l :   e n h a n c i n g   e n e r g y   e f f i c i e n c y   a n d   d y n a mi c   s t a b i l i t y   i n   d a t a   c e n t e r   c o o l i n g   sy st e ms,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Re f r i g e ra t i o n ,   v o l .   1 8 2 ,   p p .   29 3 7 ,   F e b .   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j r e f r i g . 2 0 2 5 . 1 1 . 0 1 9 .   [ 2 9 ]   A .   L ó p e z - V a r g a a n d   A .   L e d e z ma - E sp i n o ,   I o t   a p p l i c a t i o n   f o r   e n e r g y   p o v e r t y   d e t e c t i o n   b a se d   o n   t h e r mal   c o mf o r t   mo n i t o r i n g ,   H e l i y o n ,   v o l .   9 ,   n o .   1 ,   p .   e 1 2 9 4 3 ,   Ja n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . h e l i y o n . 2 0 2 3 . e 1 2 9 4 3 .   [ 3 0 ]   J.  C h o   a n d   J.  H .   M o o n ,   N u me r i c a l   c o u p l i n g   o f   e n e r g y   e f f i c i e n c y   a n d   t h e r mal   p e r f o r man c e   f o r   c o l d   p l a t e   c o o l i n g   o p t i m i z a t i o n   i h i g h - d e n s i t y   c o mp u t e   A I   d a t a   c e n t e r s,”   E n e r g y   a n d   B u i l d i n g s ,   v o l .   3 4 8 ,   p .   1 1 6 4 4 1 ,   D e c .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n b u i l d . 2 0 2 5 . 1 1 6 4 4 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.