Aquila Aquarius Sabit Soğutma Plakası Sisteminin NREL Yüksek Performanslı Bilgi İşlem Merkezinde Enerji Performansı Değerlendirmesi (NREL/TP-2C00-73356, Şubat 2019)

Özet

2018'in ilk yarısında Aquila, Sandia ortaklığı kapsamında sabit soğutma plakalı sıvı soğutmalı Aquarius rafını NREL'in Enerji Sistemleri Entegrasyon Tesisi'ne kurdu. Yacumama adlı Sandia kümesi, Intel S2600KP kartlarında çift Xeon işlemcili, 128 GB RAM'li, 128 GB SSD'li ve Omni-Path adaptörlü 36 hesaplama düğümünden oluşur; 15 kW'ın altında güç çekerken 40 teraflop'un üzerinde LINPACK performansı hedeflenir. NREL'in veri merkezi, sıvı soğutmaya göre yapılandırıldığı ve debi ile sıcaklık farkını ölçecek donanıma sahip olduğu için seçildi. Tesis 1,06 veya daha iyi PUE'yi hedefler, kompresörlü soğutma içermez, en fazla 75 °F (24 °C) su besler ve dönüş suyu 95-105 °F (35-40 °C) olur.

Raf donanımı ayrıntılı anlatılır. Her soğutma plakası, iki paslanmaz çelik levhanın lazer kaynaklı, 2 mm kalınlığında, 21 x 28 inç boyutunda sandviçidir ve yaklaşık bir pint su alır. 2 W'ın üzerindeki ısı kaynaklarına alüminyum ısı yayıcılar ve esnek bir termal arayüz malzemesi ile ulaşılır; kalan küçük kısım şasi yoluyla atılır. Debi plaka başına 1 gpm'dir ve her plaka 85 °F girişte 2 kW'ın üzerinde ısı çeker; 12 plakalı manifold en fazla 12 gpm verir, 42U OCP rafı 24 plakaya kadar alabilir. Güç, dokuz redresörlü 415 VAC toplu kaynaktan 21,6 kW'a kadar veren OCP 12 VDC barasından gelir; bu, bir dönüşüm adımını kaldırıp yükün yaklaşık %5'ini kazandırır. Raf CDU'su yaklaşık 750-800 W çeker.

Test, tesis sınıfı ölçüm cihazlarıyla ve genelde yaklaşık 72 °F olan, değiştirilemeyen tesis besleme suyuyla sınırlıydı. Keşif turunda CDU BT besleme set noktası %100 LINPACK altında 80 °F'den 95 °F'ye yükseltildi. Hesaplama düğümü gücü yaklaşık 12,6-12,7 kW'ta kaldı, ortalama tesis debisi 10,6 gpm'den 3,4 gpm'e düştü, ortalama CPU sıcaklığı 145,4 °F'den 162,7 °F'ye, en yüksek CPU sıcaklığı 165 °F'den 183 °F'ye çıktı. 48 saatlik test yapıldı; ancak veri kayıt sisteminin yeniden başlatılması 85 °F set noktasında temiz bir 20 saatlik pencere bıraktı ve bu pencerede 251,1 kWh doğrudan suya geri kazanıldı. Turbo açık kaldı, saat hızı kısılması görülmedi.

Isı yakalama yalnızca hesaplama düğümleri için %98,3, hesaplama düğümleri ve Powershelf için %93,4 (Powershelf hava soğutmalıdır; %95 verimle 0,6 kW havaya gider) ve CDU, anahtarlar ile baş düğüm dahil edildiğinde %86,1 oldu. İlk iki değer üst sınırdır; çünkü CDU'dan tesis suyuna ısı aktarımı ölçülemedi. Küme yaklaşık 10 ay hiç bakım gerektirmeden ve sızıntısız çalıştı. Kurulum yarım gün sürdü. Yazarlar daha sıcak besleme suyunun mümkün olduğunu, bunun atık ısı geri kazanımına ve kuru soğutuculara uygun olacağını belirtir; Btu sayacını CDU'ya yaklaştırmayı, ikincil devreye termokupl eklemeyi ve debi ölçer kalibrasyonunu kontrol etmeyi önerir. Rapor, tek bir satıcı sisteminin kısa, erken bir testidir.

Öne çıkan noktalar

1. Doğrudan suya yakalanan ısı yalnızca hesaplama düğümleri için %98,3'e, Powershelf ile %93,4'e, CDU, anahtarlar ve baş düğüm dahil %86,1'e ulaştı.
2. 36 düğümlü küme 15 kW'ın altında güçte 40 teraflop'un üzerinde LINPACK için derecelendirilmiştir.
3. Her 21 x 28 inç soğutma plakası, 1 gpm ve 85 °F girişte 2 kW'ın üzerinde ısı çeker; 12 plakalı manifold en fazla 12 gpm verir; 42U OCP rafı 24 plakaya kadar alabilir.
4. Sunucu yardımcı fanları ortadan kalkar; 2 W'ın üzerindeki bileşenler ısı yayıcılar ve esnek termal arayüz malzemesiyle soğutulur.
5. OCP baralı toplu 415 VAC - 12 VDC dönüşümü bir dönüşüm adımını kaldırarak toplam yükün yaklaşık %5'ini kazandırır; dokuz redresör 21,6 kW'a kadar verir.
6. Raf CDU'su yaklaşık 750-800 W çeker.
7. Keşif testleri CDU besleme set noktasını 80'den 95 °F'ye yükseltti; tesis debisi 10,6'dan 3,4 gpm'e düştü ve ortalama CPU sıcaklığı 145,4'ten 162,7 °F'ye çıktı, kısılma olmadı.
8. 85 °F set noktasındaki 20 saatlik veri seti doğrudan suya 251,1 kWh geri kazandı; ortalama tesis dönüş sıcaklığı 87,1 °F idi.
9. NREL tesisi, kompresörlü soğutma olmadan 1,06 veya daha iyi PUE, 75 °F besleme ve 95-105 °F dönüş hedefler.
10. Yaklaşık 10 ay bakımsız ve sızıntısız çalıştı; kurulum yarım gün sürdü.

Tasarımda kullanımı

• Ölçülen yakalama oranlarını (%98,3, %93,4, %86,1) sabit soğutma plakalı raf için kalan hava yükünü tahmin etmekte kullanın; güç rafları, CDU'lar ve anahtarların hava soğutmalı kaldığını unutmayın.
• İkincil devre debisini plaka başına değerlerden (1 gpm, 85 °F girişte plaka başına 2 kW üzeri) boyutlandırın ve manifold kapasitesini plaka sayısıyla kontrol edin.
• Sıvı soğutmayı fanlarla karşılaştırırken raf CDU pompa gücünü (36 düğümlü raf için yaklaşık 750-800 W) hesaba katın.
• Bir dönüşüm kademesini kaldırmanın yolu olarak toplu AC - 12 VDC dağıtımını değerlendirin; bu raf yaklaşık %5 kazandı.
• Tesis devresini yaklaşık 72-85 °F besleme ve 87-105 °F dönüşe göre planlayın; bu aralık kuru veya termosifonlu soğutuculara ve ısı geri kazanımına uygundur.
• Isı yakalamanın doğrulanması isteniyorsa CDU yakınında kalibre debi ve ikincil taraf sıcaklık sensörleriyle ölçüm belirtin.

Kimler okumalı

HPC için doğrudan sıvı soğutma ve ılık su devrelerini değerlendiren tasarımcılar ve işletmeciler ile soğutma plakalı raf için ölçülmüş ısı yakalama verisine ihtiyaç duyan mühendisler.

Belgenin bölümleri

1. Yönetici Özeti
2. 1 Giriş
3. 1.1 Aquarius Geliştirme Tarihçesi
4. 1.2 Aquila'nın Aquarius Soğutma Sistemi
5. 1.3 Raf Donanımı
6. 1.3.1 Elektrik Dağıtımı
7. 1.3.2 Hidronik Sistem
8. 1.4 NREL HPC Tesisi Soğutmasına Genel Bakış
9. 1.4.1 Sandia HPC Tesisi Soğutmasına Genel Bakış
10. 1.5 NREL'de Kurulum
11. 2 Test Yöntemi
12. 2.1 Veri Toplama
13. 3 Sonuçlar
14. 3.1 Keşif Test Turu
15. 3.2 Uzun Süreli, 20 Saatlik Veri Seti
16. 4 Sonuç
17. 5 İleri Çalışma Önerileri

Yayın bilgileri

Yazarlar

David Sickinger; David Martinez; Bob Bolz

Yayıncı

NREL

Yıl

2019

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Künye

Lisans

Lisans koşulları belirsiz — kullanım koşullarını yayıncıdan doğrulayın

Lisans kanıtı

www.nrel.gov

Künye