Arıza Koşullarında Bir Veri Merkezi Soğutma Sisteminin Isıl Performans Değerlendirmesi

Özet

Çalışma, soğutma sistemi arızasında sunucu giriş sıcaklığının ne kadar süreyle kabul edilebilir kalacağını ve yedek soğutmanın ne kadar hızlı devrede olması gerektiğini soruyor. 6SigmaDC oda modeli: 4,0 kW'lık 192 raf, soğuk koridor kapama, zemin altı besleme ve yan duvar dönüşü, 900 mm yükseltilmiş zemin, 3,0 m yalancı tavan, 150 kW CRAH'lar ve 10 ile 18 °C arasında değiştirilen soğutulmuş su. Model, hâlâ uyumlu giriş veren en yüksek soğutulmuş su ve CRAH besleme sıcaklıklarını buluyor; ardından bir boru hacmi enerji dengesi bu sıcaklıkları kesinti sonrası geçen süreye çeviriyor.

Sunucu girişleri yaklaşık 24 °C'lik CRAH besleme havası sıcaklığına kadar, yani 17 °C soğutulmuş suya kadar 18-27 °C içinde kaldı. 17 °C üzerinde soğutulmuş suda CRAH kapasitesi %80'in altına düşüyor ve oda sıcaklığı hızla yükseliyor; 18 °C soğutulmuş su ve 25 °C besleme havasından itibaren serpantin kapasitesi yükün altına düştü ve giriş sıcaklıkları hızla yükseldi. Soğutulmuş su boruları toplam 234,3 m³ tutuyor, tipik bir katta yaklaşık 45 m³; 2500 kW'lık kat soğutma yükünü 6,75 m³/dk ve sabit 5,5 °C su delta-T ile besliyor.

Kesintiden sonra soğutulmuş suyun 10'dan 14 °C'ye çıkması yaklaşık 150 s sürdü ve 45 m³'ün tamamı 3,45 dk'da 15,5 °C'ye, 10,36 dk'da 21,0 °C'ye ve 17,27 dk'da 26,5 °C'ye ulaştı. Uyumlu işletme, CRAH serpantin kapasitesi %85'teyken, soğutma kesintisinden sonra yaklaşık 320 s (5 dk 20 s) sürdürülebildi; bu yüzden yedek soğutmanın 300 s içinde devrede olması gerekiyor. Yüksek sıcaklıklı, kapamalı tasarımların yedek soğutma çalışmadan önce yalnızca yaklaşık beş dakikası var.

Sınırlar: tek bir proje (20 MW, Kore) ve altı arıza koşulu; sonuç bu tesisin boru hacmi, CRAH kapasitesi ve rafı başına 4 kW yüküne bağlı. Yazarlar ayrıca devreye alma sürecine göre işletme kararlılığı ve enerji verimliliği doğrulamasının sistematik yönetimini ele alıyor.

Öne çıkan noktalar

1. CFD modülü: 4,0 kW/raf ile 192 raf, CAC, zemin altı besleme ve yan duvar dönüşü, 900 mm yükseltilmiş zemin, 3,0 m yalancı tavan, 150 kW CRAH'lar ve 10-18 °C soğutulmuş su.
2. Sunucu girişleri yaklaşık 24 °C CRAH besleme havası sıcaklığına, yani 17 °C soğutulmuş suya kadar 18-27 °C içinde kaldı; 17 °C üzerinde CRAH kapasitesi %80'in altına düşüp oda sıcaklığı hızla yükseliyor.
3. Soğutulmuş su boruları toplam 234,3 m³, tipik katta yaklaşık 45 m³ tutuyor; 2500 kW kat yükünü 6,75 m³/dk ve sabit 5,5 °C delta-T ile besliyor.
4. Kesintiden sonra su 10'dan 14 °C'ye yaklaşık 150 s'de çıktı; 45 m³ 3,45 dk'da 15,5 °C'ye, 10,36 dk'da 21,0 °C'ye, 17,27 dk'da 26,5 °C'ye ulaştı.
5. Uyumlu işletme CRAH serpantin kapasitesi %85'teyken kesintiden sonra yaklaşık 320 s (5 dk 20 s) sürdürülebildi; yedek soğutma 300 s içinde devrede olmalı.
6. 18 °C soğutulmuş su ve 25 °C besleme havasından itibaren serpantin kapasitesi yükün altına düştü ve giriş sıcaklıkları hızla yükseldi.

Tasarımda kullanımı

• Soğutma kesintisi için izin verilen süreyi boru hacmi enerji dengesiyle hesaplayın ve yedek soğutmanın devreye girme süresini (burada 300 s) buna göre belirleyin; yüksek sıcaklıklı kapamalı tasarımlar daha kısa süre verir.
• Soğutulmuş su ve CRAH besleme sıcaklığı için ASHRAE uyumlu üst sınırı (17 °C su, 24 °C hava) arıza öncesi işletme noktası olarak sınırlayın; 17 °C üzerinde kapasite %80'in altına düşer.
• UPS destekli pompaları ve boru hacmini (tipik katta 45 m³) ısıl tampon olarak modelleyin ve arıza koşulları için devreye alma testi senaryolarına ekleyin.

Kimler okumalı

Soğutma sistemi arıza dayanıklılığı ve yedek soğutma devreye girme süresini belirleyen tasarımcılar ve devreye alma mühendisleri.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş
2. 2. Literatür taraması
3. 3. Veri merkezi planlamasında başlıca konular (3.1 Arıza koşullarının kök nedenleri ve ölçeği, 3.2 Sıcaklık ve BT güvenilirliği)
4. 4. Vaka çalışması: veri merkezi ve modelleme (4.1 Veri merkezi soğutma sistemi, 4.2 BT sunucu odası ısıl modeli, 4.3 Simülasyon)
5. 5. Sıcaklık kontrol yaklaşımları (5.1 Soğutma sistemi kesintisinden sonra sıcaklık artışı)
6. 6. Sonuçlar

İlgili standartlar

• ASHRAE TC 9.9 Thermal Guidelines for Data Processing Environments
• Uptime Institute Tier Standard

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Jinkyun Cho; Beungyong Park; Yongdae Jeong

Yayıncı

Energies (MDPI AG)

Yıl

2019

Cilt

12

Sayı

15

Sayfalar

2996

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/en12152996

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye