Open Rack V3 İçin Optimize Edilmiş Kapı Isı Değiştirici Çözümlerinin Sınırlarının Değerlendirilmesi

Özet

Çalışma, hazır (OTS) bir kapı ısı değiştiriciyi ORv3 için özel boyutlandırılmış bir tasarımla karşılaştırır. Üç uygulama incelenir: geleneksel (tesis suyuyla rafı odaya karşı termal olarak nötr yapar), havaya yardımlı sıvı soğutma (AALC; raf içi kapalı döngü soğuk plakalar ısıyı arka kapı üzerinden koridor havasına atar) ve hibrit (soğuk plakalar artı kapı ısı değiştirici). Ölçütler yaklaşma sıcaklığı, su tarafı delta T, sıvıyla çekilen yük oranı ve sunucu fan gücüdür. Varsayımlar 30 C ortam, deniz seviyesi, 12-15 C hava delta T'si ve W27 tesis suyu sistemidir.

Giriş, hava soğutmanın sınırlarını vurgular. Uptime Institute 2022 anketine göre raf güçleri 40-50 kW'a yaklaşabilir ama tipik raf hâlâ 20 kW altındadır. Sunucu fan gücü yoğun sunuculardan 10-20% düzeyine çıkmıştır; fanlar sunucuyla aynı UPS (KGK) kaynağından beslendiği için fan gücünün sunucu gücünün 2%'sinden 10%'una çıkması UPS kapasitesinde yaklaşık 8% azalma demektir. Geleneksel oda CRAH ve koridor muhafaza yaklaşımlarının 20 kW/raf altıyla sınırlı olduğu belirtilir. ORv3, 44 OU, yerleştirilebilen PSU/BBU rafları ve sıvı soğutma desteğiyle ORv2'den ayrılır; iki güç rafıyla 30 kW IT taşıyabilir.

Sonuçlar uygulamaya göre değişir. AALC'de özel tasarım, 30 kW için soğuk plakalara 44-46 C su verirken 2500 cfm yeterli olur; OTS karşılığı 3500 cfm gerektirir, yani 1000 cfm fazla. Toplam fan gücü özel tasarımda 990 W, OTS'te 2180 W'tır. Geleneksel uygulamada 29,5 kW ve 3500 cfm için OTS 19 C tesis suyu gerektirirken özel tasarım 26 C'ye çıkabilir (7 C artış). Hibritte 30 kW'lık raf 1500 cfm ve 30 C suyla, yükün en az 50%'si soğuk plakalarca çekildiğinde, 32 C çıkış havasında soğutulur.

Belge, 80 kW'lık bir hibrit rakı da gösterir: 30 kW'lık kapı ısı değiştirici ile 4U, 50 kW'lık raf içi CDU (5 C yaklaşma), 27 C tesis suyu ve 30 C hava ile; toplam fan gücü 1,97 kW (kapasitenin yaklaşık 2,5%'i), yoğunluk fit kare başına yaklaşık 9 kW. Yazarlar bunu 'mümkün' olarak niteler; sonuçlar modelleme ve varsayımlara dayanır, yani ölçülmüş saha verisi değildir. Sonraki adım olarak ORv3 için bir Door HX temel şartnamesi önerilir.

Öne çıkan noktalar

1. Sunucu fan gücünün 2%'den 10%'a çıkması, fanlar UPS kaynağını paylaştığı için UPS kapasitesinin yaklaşık 8%'ini tüketir.
2. Oda CRAH ve koridor muhafaza gibi geleneksel hava tarafı yaklaşımları yaklaşık 20 kW/raf altıyla sınırlıdır.
3. Varsayımlar: 30 C ortam (soğuk koridor üst sınırı), deniz seviyesi, 12-15 C hava delta T'si, W27 tesis suyu.
4. Geleneksel kapı HX: amaca uygun tasarımla 27 C tesis suyu (W27 üst ucu) ile 30 C oda havası mümkün.
5. AALC: 30 kW IT, 30 C veya altı besleme havasında 2500-3500 cfm ile desteklenir; özel kapı HX fan gücünü %55'e kadar ve raf hava debisini 1000 cfm azaltır (990 W ve 2180 W).
6. Geleneksel örnekte 29,5 kW ve 3500 cfm için OTS 19 C, özel tasarım 26 C tesis suyu ile çalışır.
7. Hibrit: 30 kW raf 1500 cfm ve 30 C su ile (CDU kapının önünde, yükün en az 50%'si soğuk plakada) 32 C çıkış havasını korur; toplam fan gücü yaklaşık 1,5%; soğuk plaka suyu 40 C'ye çıkabilir.
8. Örnek hibrit raf: 30 kW kapı HX ve 4U 50 kW CDU ile 80 kW, 27 C tesis suyu, yaklaşık 9 kW/fit kare, 2 kW (2,5%) fan gücü; raf çıkış suyu 43 C.
9. Bir kapı HX'inde CDU'nun kapının önünde olması raf içinde yer ve güç kazandırır ama HX serpantinine daha sıcak su verir; arkada olması ise tesis suyu sıcaklığını serpantinde kullanır.
10. Kapı ısı değiştiriciler olgun bir teknolojidir ve ACS teknolojileri arasında IT donanımı tasarımına etkisi en az olandır.

Tasarımda kullanımı

• Arka kapı ısı değiştirici boyutlandırma yardımcısı oluşturun: raf kW'ı, hava debisi (cfm), tesis suyu sıcaklığı ve sıvıyla çekilen yük oranını girdi alın; yaklaşma, çıkış havası sıcaklığı ve fan gücünü çıktı verin; varsayılan referans noktaları 27 C tesis suyu ve 30 C hava olsun.
• Yalnızca hava soğutmalı seçenekler 20 kW/raf üstüne çıktığında uyarı verin ve kapı HX veya hibrit çözümü önerin.
• UPS boyutlandırmasına sunucu fan gücünü dahil edin; fan oranı arttıkça kullanılabilir UPS kapasitesi azalır.
• Kapı HX seçerken ORv3'e göre özel boyutlandırılmış serpantinin tesis suyu sıcaklığını (örnekte 19 C yerine 26 C) ve su tarafı delta T'sini nasıl yükselttiğini PUE/WUE ve pompa gücü açısından karşılaştırın.
• Hibritte CDU'nun kapının önünde mi arkasında mı olacağını, yaklaşma cezasının nerede ödeneceğini ve raf içi alan ve güç etkisini kararlaştırın.
• Havaya yardımlı sıvı soğutmada soğuk plakaya verilebilecek su sıcaklığını (44-46 C) bileşen kasa sıcaklık sınırlarıyla karşılaştırın.

Kimler okumalı

Hava soğutmalı tesislerde sıvı soğutmaya geçişi planlayan mekanik mühendisler, ORv3 raf tasarımcıları ve kapı ısı değiştirici üreticileri.

Belgenin bölümleri

1. Lisans
2. Teşekkür
3. Terminoloji
4. Yönetim Özeti
5. Giriş
6. Belgenin hedefleri
7. Door HX teknolojileri ve tesis uygulamaları
8. Sınır koşulları ve ilgilenilen parametreler
9. ORv2 ve ORv3 karşılaştırması
10. İki farklı Door HX çözümü
11. Hazır (OTS)
12. ORv3'e özel (Custom)
13. Belirli uygulamalarda performans
14. Havaya yardımlı (hava soğutmalı tesiste sıvı soğutma)
15. Geleneksel
16. Hibrit
17. Door HX soğutma yönetimi
18. Faydalar ve sınırlamaların özeti
19. Sonraki adımlar
20. Kaynaklar

İlgili standartlar

• OCP ACS Door Heat Exchanger Requirements for Open Rack
• ASHRAE TC 9.9 Liquid Cooling Guidelines (W-classes)
• OCP Open Rack V3 Base Specification

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

George, J.; Fernandes, J. (Meta); Cacho Alonso, J.C. (Rittal); Kiernan, K. (Amphenol); Thompson, M. (nVent Schroff); Boisvert, P. (Boyd)

Yayıncı

Open Compute Project Foundation

Yıl

2023

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Sektör kuruluşu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

CC BY-SA 4.0 — atıf vererek ve aynı lisansla paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.opencompute.org

Künye