Veri Merkezini Soğutmak: Mekanik Kontroller için Sahip Proje Gereksinimleri (OPR) Şablonu Tasarımı

Özet

Montclair State Üniversitesi, Oak Ridge, Lawrence Livermore ve Sandia ulusal laboratuvarları, Microsoft, JLL ve Chilldyne'den yazarlar, mekanik soğutma kontrollerinin ön tasarımda sıklıkla gözden kaçtığını savunur. Kontroller ikinci öncelik sayılır ya da HPC sistemlerinin kendine özgü yük profili yanlış anlaşılır. Sayılan sonuçlar: düşük soğutma verimliliği, kötü operatör arayüzleri, yüksek işletme maliyeti, düşük güvenilirlik ve dayanıklılık, genişlemeye yer kalmaması ve kontrollerin inşaat sırasında ya da devreye alma sonrasında anında yeniden tasarlanması. HPC sistemleri yaklaşık 3 yıllık bir döngüyle yenilenebildiğinden soğutma da benzer bir döngüyle yükseltilebilir.

Makale OPR'yi, bir projenin işlevsel gereksinimlerini ve nasıl kullanılıp işletileceğini ayrıntılandıran yazılı bir belge olarak tanımlar. Ön tasarımda yazılır, sahibi mal sahibidir ve mimar ile mühendislerin sahip olduğu Tasarım Esası (BOD) belgesini besler; BOD'un OPR tarafından bilgilendirilmesi gerekir. OPR ayrıca devreye alma sağlayıcısına nesnel kabul ölçütleri verir. Birincil paydaşlar HPC tesislerindeki işletme ve tesis yöneticileri, birincil kullanıcılar ise kontrolleri tasarlayan mimar ve mühendislerdir.

Şablon, yaklaşık 20 ülkeden 800 üyesi olan EE HPC Çalışma Grubu'nun Soğutma Kontrolleri Ekibi tarafından hazırlandı. Ekip 2020-2021 boyunca haftalık toplandı, ASHRAE örnek OPR'si ve ASHRAE devreye alma kılavuzuyla yola çıktı, 2021 baharında taslak üretti ve toplantılar ile bir anket aracılığıyla geri bildirim topladı. Katılımcılar yapının iyi çalıştığını değerlendirdi ve şablonun değeri konusunda ezici çoğunlukla olumluydu. Önerilen sekiz bölüm: temel sahip gereksinimleri, proje tanımı ve arka plan, hedefler, işlevsel kullanımlar, bütçe, performans ölçütleri, devreye alma, servis ve bakım.

Temel sahip gereksinimleri için makale, önceki projelerden örnek ifadelerle konu listeler. Bunlar arasında: kalemin sahipte olması; kontrol yüklenicisinin %100 noktadan noktaya testi ile devreye alma temsilcisinin %10-20 rastgele örneklemesi; tüm servis ömrü boyunca siber güvenlik; eskimiş ya da beta ürünlerden kaçınma; alarm yükseltme; eğitim; dokümantasyon; BAS, DCIM ve EPMS ile entegrasyon; satıcı servis yanıtı; saha standartlarıyla uyum ve Redfish, BACnet/SC gibi açık protokoller yer alır. Tartışma bölümü, şablonun yeni tesis değil mevcut tesis yükseltmelerine yönelik olduğunu, hâlâ geliştirildiğini ve kuantum ya da bulut bilişim gibi gelecekteki mimari değişiklikleri ele almadığını belirtir.

Öne çıkan noktalar

1. HPC sistem yenileme döngüleri yaklaşık 3 yıl olabilir; mekanik soğutma yükseltmeleri de benzer bir döngüyü izleyebilir.
2. EE HPC Çalışma Grubu 20 ülkeden yaklaşık 800 üyeye sahiptir; şablonu 2020-2021'de Soğutma Kontrolleri Ekibi taslakladı.
3. Şablon sekiz OPR bölümü önerir: temel sahip gereksinimleri, proje tanımı, hedefler, işlevsel kullanımlar, bütçe, performans ölçütleri, devreye alma, servis ve bakım.
4. Önerilen devreye alma gereksinimi: kontrol yüklenicisinin %100 noktadan noktaya testi, devreye alma temsilcisinin doğruladığı %10-20 rastgele örnekleme; ayrıca fonksiyonel, yük bankası ve entegre sistem testleri.
5. Soğutma kontrolleri için açık haberleşme protokolleri önerilir; örnek olarak Redfish ve BACnet/SC verilir.
6. Kontroller mevcut BAS, DCIM ve EPMS ile sorunsuz entegre olmalı ve mevcut arayüzlerin görünüm ve kullanımını paylaşmalıdır; örnek senaryoda yeni bir kontrol sistemi sonrası pompa enerji verisi DCIM'e ulaşmaz.
7. Servis edilebilirlik örnekleri: gece sorun gidermede koruyucu ekipman gerekmemesi için yüksek ve düşük kontrol gerilimlerinin ayrılması; kontrolör ve sensörlerin zeminden görülebilir yerlere konması.
8. Şablon mevcut tesis yükseltmelerini kapsar, hâlâ geliştirilmektedir ve tam belgenin EE HPC WG web sitesinden yayımlanması beklenmektedir.

Tasarımda kullanımı

• Tasarım Esası başlamadan önce Sahip Proje Gereksinimlerinin kontroller bölümü için sekiz bölümlü taslağı iskelet olarak kullanın.
• Devreye almayı kontrol kapsamına ilk günden yazın: %100 noktadan noktaya ve %10-20 örneklemeli doğrulama ayrımı ile yük bankası ve entegre sistem testleri dahil.
• Açık protokolleri (Redfish, BACnet/SC) ve BAS, DCIM, EPMS ile tanımlı entegrasyonu isteyin; pompa enerjisi gibi her yeni noktanın izleme sistemine gerçekten ulaştığını test edin.
• Gereksinimlere servis edilebilirlik kuralları ekleyin: ayrılmış kontrol gerilimleri, erişilebilir ve okunabilir sensörler, satıcı servis yanıt süreleri, donanım ve yazılım için ömür sonu kontrolleri.
• Soğutma sisteminin karşılaması gereken termal zarfı veya su sınıfını, sahip ya da sektör standartlarına atıfla belirtin.

Kimler okumalı

Mekanik soğutma kontrol yükseltmesi veya yeni HPC kurulumu planlayan, gereksinimleri yapılandırılmış biçimde yakalamak isteyen sahipler, tesis yöneticileri ve kontrol tasarımcıları.

Belgenin bölümleri

1. Özet
2. I. Giriş
3. II. Sahip Proje Gereksinimleri (OPR)
4. III. Şablon Tasarım Süreci
5. IV. Önerilen Mekanik Soğutma Kontrolleri OPR Şablonu
6. Temel Sahip Proje Gereksinimleri konuları ve örnekler
7. V. Tartışma
8. Teşekkür
9. Kaynaklar

Yayın bilgileri

Yazarlar

Stefan A. Robila; David Grant; Chris DePrater; Vali Sorell; Terry L. Rodgers; David Martinez; Shlomo Novotny

Yayıncı

IEEE (Energy Efficient HPC Working Group paper; hosted by Lawrence Berkeley National Laboratory)

Yıl

2021

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Künye

DOI

10.1109/Cluster48925.2021.00085

Lisans

Lisans koşulları belirsiz — kullanım koşullarını yayıncıdan doğrulayın

Lisans kanıtı

datacenters.lbl.gov

Künye