Повышение эффективности работы кондиционеров, охлаждающих оборудование в центрах обработки данных

• Автор: Чернов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПОМЕЩЕНИЯХ
1 Л. Проблема кондиционирования воздуха в технологических помещениях ДО
1.2. Применение теории струйных потоков для задач гидродинамики охлаждаемого помещения
1.3. Тенденции развития систем кондиционирования для технологических процессов. Охлаждение электронного оборудования
1.4. Обеспечение температурного режима для электронного оборудования
1.5. Анализ эффективности применения различных способов охлаждения и типов кондиционеров воздуха для ИТ-оборудования
1.5.1. Влияние типа системы охлаждения на её эффективность
1.6. Эффективность использования высокоточных систем кондиционирования воздуха
1.7. Оценка эффективности систем кондиционирования по коэффициенту полезного действия ЦОД
1.8. Вывод
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ КОНДИЦИОНИРОВАНИИ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИЯХ ЦОД
2.1. Оценка мощности источников тепловыделений ЦОД
2.1.1. Оценка корректности расчета параметров кондиционируемого воздуха ЦОД по различным методикам
2.2. Исследование и моделирование теплового режима действующего (базового) ЦОД ОАО «ММК» при кондиционировании на «уровне зала»
2.3. Исследование связи параметров воздуха в «активной зоне» с
холодопроизводительностью системы кондиционирования

2.4. Вывод
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА В ПОМЕЩЕНИИ ЦОД НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.1. Исследование теплового режима помещения на экспериментальной модели ЦОД
3.1.1. Описание экспериментальной установки
3.1.2. Описание методики проведение эксперимента по исследованию связи расположения охлаждающего блока системы кондиционирования с температурным режимом в активных зонах
3.2. Вывод
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ НА «УРОВНЕ ЗАЛА»
4.1. Описание зависимостей по результатам эксперимента
4.2. Описание методики размещения охлаждающих модулей в центрах обработки данных для энергоэффективного обеспечения заданных температурных параметров воздуха
4.3. Проверка на адекватность разработанной методики в промышленных условиях
ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день рост вычислительной мощности приводит к росту энергопотребления и, соответственно, к образованию дополнительного тепла, которое требуется своевременно и правильно отводить во избежание выхода из строя перегревшегося ИТ-оборудования. Новые ЦОД в настоящее время изначально строятся с учетом проблемы аэродинамики помещения и подвода охлаждающего воздуха к ИТ-оборудованию. Значительно сложнее решать эти задачи в существующих ЦОД, где в последнее время стала актуальной не только проблема совершенствования систем охлаждения, но и снижения энергозатрат на эти системы в связи ростом цен на энергоносители.
Действующие ЦОД, построенные на заре компьютеризации страны, имеют архитектуру охлаждения по принципу большого смесителя воздушных потоков, когда блоки систем кондиционирования располагаются по периметру помещения (архитектура охлаждения на «уровне зала»). Около 50% всей потребляемой электроэнергии на таких объектах тратится на электропитание систем кондиционирования, и при этом требуемый температурный режим в большинстве случаях не обеспечивается. Статистика показывает, что 60% охлаждающей мощности типовых ЦОД теряется из-за того, что потоки воздуха проходят мимо оборудования. Это не только повышает расходы электроэнергии, но и увеличивает капитальные затраты на приобретение дополнительного охлаждающего оборудования.
Ведущие производители систем кондиционирования для ЦОД не предлагают технических решений для охлаждения оборудования на «уровне зала» в условиях нестандартного размещения. Поэтому при многообразии систем охлаждения и вариантов расположения оборудования в ЦОД относительно друг друга нет закономерностей и методик расчета расположения блоков охлаждающих систем, позволяющих дать четкие рекомендации для конкретных условий. Управление неравномерностью охлаждения полностью зависит от интуиции инженеров и менеджеров ЦОД. Проблема осложняется тем, что в дейст-

1.6. Эффективность использования высокоточных систем кондиционирования воздуха
ИТ-оборудование производит необычную, сосредоточенную тепловую нагрузку и в то же время чувствительно к изменениям температуры или влажности. Колебание температуры или влажности может привести к неполадкам, начиная от обработки информации и заканчивая полным отключением системы. В зависимости от продолжительности простоя, а также стоимости потерянного времени и данных это может привести к огромным затратам для компании. В стандартной системе комфортного кондиционирования воздуха не предусмотрена обработка сосредоточенной тепловой нагрузки и обеспечения заданного профиля тепловой нагрузки в залах с оборудованием. Кроме того, такая система не рассчитана на обеспечение точного заданного значения температуры и влажности, необходимых для такого вида применения. Такую задачу выполняют высокоточные системы кондиционирования воздуха, которые разработаны для строгого контроля температуры и влажности. Они обеспечивают надежную эксплуатацию круглый год, простоту обслуживания, гибкость системы и резервирование, необходимые для круглосуточного поддержания рабочих условий в зале с оборудованием.
Поддержание расчетных условий температуры и влажности чрезвычайно важно для бесперебойной работы зала с оборудованием. Расчетные условия должны составлять 18 - 22 °С и 35 - 50 % относительной влажности. Как и другие неблагоприятные условия, быстрые колебания температуры могут негативно сказываться на работе оборудования. Это является одной из причин того, что оборудование остается включенным, даже если не выполняется обработка данных. Высокоточная система кондиционирования воздуха рассчитана на поддержание температуры на уровне ±1 “Б (0,56 °С) и относительной влажности ±3 - 5 % круглосуточно в течение всего года. Системы комфортного кондиционирования воздуха, напротив, рассчитаны на поддержание температуры на уровне 80 “Б (27 °С) и относительной влажности 50 % только в летних условиях
при температуре 95 °Р (35 °С) и относительной влажности окружающей среды