datasentre og DATASENTER HVAC-systemer er kritiske, energikrevende infrastrukturer som opererer døgnet rundt. De gir databehandling funksjoner som er avgjørende for den daglige driften av topp økonomiske, vitenskapelige og teknologiske organisasjoner over hele verden. Mengden energi som forbrukes av disse sentrene er anslått til 3% av den totale globale elektrisitetsbruken, med en årlig vekst på 4,4%. Naturligvis har dette en enorm økonomisk, miljømessig og ytelsespåvirkning som gjør energieffektiviteten til kjølesystemer til en av de primære bekymringene for datasenterdesignere, foran de tradisjonelle hensynene til tilgjengelighet og sikkerhet. DENNE artikkelen vil diskutere ASHRAE data center standarder som korrelerer med disse bekymringene.

ASHRAE data center-standarder og tilhørende studier viser også at den største energiforbrukeren i et typisk datasenter er kjøleinfrastrukturen (50%), etterfulgt av servere og lagringsenheter (26%). Derfor, for å kontrollere kostnadene samtidig møte den økende etterspørselen etter datasenter fasiliteter, designere må gjøre kjøling infrastruktur og energieffektivitet deres primære fokus; innføre ASHRAE data center standarder.

Datasenter HVAC: Hvilke Standarder Å Følge?

inntil nylig var dette en utfordrende oppgave på grunn av at industristandardene som ble brukt til å vurdere energieffektiviteten til datasentre og serverfasiliteter, var inkonsekvente. For å etablere en styrende regel for data center HVAC energieffektivitetsmålinger ble power usage effectiveness (PUE) introdusert i 2010. Det fungerte imidlertid som en ytelsesmåling i stedet for en designstandard og klarte fortsatt ikke å adressere relevante designkomponenter, så problemet forble.

NY ENERGIEFFEKTIVITETSSTANDARD ASHRAE 90.4

Dette førte Til At American Society Of Heating, Refrigerating, And Air-Condition Engineers (ASHRAE), en av de viktigste organisasjonene som var ansvarlige for å utvikle retningslinjer for ulike aspekter av bygningsdesign, utviklet en ny standard som ville være mer praktisk for datasenterindustrien. de utviklede ASHRAE data center-standardene, ASHRAE 90.4, har vært under utvikling i flere år og ble publisert i September 2016, og bringer en sårt tiltrengt standard til datasentersamfunnet. IFØLGE ASHRAE etablerer denne nye datasenter HVAC-standarden blant annet «minimumskravene til energieffektivitet for datasentre for design og konstruksjon, for opprettelse av en plan for drift og vedlikehold og for utnyttelse av fornybare energiressurser på stedet eller utenfor stedet.»

ashrae data center standards data center cooling model
Data Center Model

Samlet inneholder DENNE NYE ASHRAE 90.4-standarden anbefalinger for design, konstruksjon, drift og vedlikehold av datasentre. DENNE ASHRAE data center-standarden adresserer eksplisitt de unike energibehovene til datasentre i motsetning til standardbygninger, og integrerer dermed de mer kritiske aspektene og risikoene rundt driften av datasentre. Og i motsetning TIL PUE energy efficiency metric, er beregningene I ASHRAE 90.4 basert på representative komponenter relatert til design. Organisasjoner må beregne effektivitet og tap for ulike elementer i systemene og kombinere dem til et enkelt tall, som må være lik eller mindre enn de publiserte maksimumstallene for hver klimasone.

Hvordan Computational Fluid Dynamics Kan Hjelpe DEG Med Å Overholde ASHRAE 90.4

Et hvilket som helst antall forskjellige designstrategier for kjølesystem eller variasjoner i gulvoppsett kan påvirke resultatene, og dermed endre effektiviteten, skape hotspots eller endre mengden infrastruktur som kreves for designet. Computational fluid dynamics (CFD) tilbyr en metode for å evaluere nye design eller endringer i eksisterende design før de implementeres i samsvar MED ASHRAE data center-standarder.

for å lære HVORDAN CFD kan hjelpe deg med å dempe for mye energiforbruk i datasentersystemene dine og overholde ASHRAE 90.4, se dette webinaret:

Designstrategier For Å Redusere Datasenterets Energiforbruk

Å Designe et nytt datasenteranlegg eller endre en eksisterende for å maksimere kjøleeffektiviteten kan være en utfordrende oppgave. Designstrategier for å redusere energieffektiviteten til et datasenter inkluderer:

  • Posisjonering av datasentre basert på miljøforhold (geografisk plassering, klima, etc.)
  • Designbeslutninger basert på infrastrukturtopologi (IT-infrastruktur og nivåstandarder)
  • Tilpasse de beste kjølesystemstrategiene

Forbedring av datasenterets kjølesystemkonfigurasjon er en viktig mulighet FOR HVAC-designingeniøren til å redusere energiforbruket. Noen av de forskjellige kjølestrategiene som designere og ingeniører følger for å spare energi er:

  • klimaanlegg og luftbehandlere
    de vanligste typene er klimaanlegg (AC) eller CRAHS (COMPUTER room air handler) enheter som blåser kald luft i ønsket retning for å fjerne varm luft fra omgivelsene.
  • Varmgang/kaldgang
    den kalde luften (eller gangen) sendes til forsiden av serverstativene, og den varme luften kommer ut av baksiden av stativene. Hovedmålet her er å styre luftstrømmen for å spare energi og redusere kjølekostnadene. Bildet nedenfor viser de kalde og varme ganger luftstrøm bevegelser i et datasenter.
  • varm gang/kald gang inneslutning
    Inneslutning av varm/kald gang gjøres hovedsakelig for å skille kald og varm luft i rommet og fjerne varm luft fra skap. Bildet nedenfor viser detaljert luftstrømbevegelse av kald og varm inneslutning individuelt.

Hot aisle kaldt aisle containment ASHRAE 90.4

  • Væskekjøling
    Væskekjølesystemer gir en alternativ måte å spre varme fra systemet. Denne tilnærmingen inkluderer klimaanlegg eller kjølemidler med kaldt vann nær varmekilden.
  • Grønn kjøling
    Grønn kjøling (eller frikjøling) er en av de bærekraftige teknologiene som brukes i datasentre. Dette kan innebære å bare åpne et datasentervindu dekket med filtre og louvers for å tillate naturlige kjøleteknikker. Denne tilnærmingen sparer en enorm mengde penger og energi.

Det Kan være utfordrende Å Finne den rette kombinasjonen av disse kjøleteknikkene. SLIK KAN CFD-simulering gjøre denne oppgaven enklere.

Case-Studie: Forbedring Av Datasenterets Kjølesystemer

Computational fluid dynamics (CFD) kan hjelpe HVAC-ingeniører og datasenterdesignere til å modellere et virtuelt datasenter og undersøke temperatur, luftstrømhastighet og trykkfelt på en rask og effektiv måte. Den numeriske analysen presenterer både 3d visuell kontur og kvantitative data som er svært detaljert, men lett å forstå. Områder med kompleks resirkulerende strømning og hotspots er lett visualisert for å identifisere potensielle designfeil. Implementering av ulike designbeslutninger og strategier i den virtuelle modellen er relativt enkel og kan simuleres parallelt.

Datasenterkjølesystemer: Prosjektoversikt

for formålet med denne studien brukte vi et simuleringsprosjekt Fra SimScale Public Projects Library som undersøker to forskjellige datasenterkjølesystemdesign, kjøleeffektivitet og energiforbruk. Det kan fritt kopieres og brukes Av Alle SimScale bruker.

de to designscenariene er vist i figuren nedenfor:

datasenterkjølesystemdesign sammenligning

det første designet som vi vil vurdere, bruker en hevet gulvkonfigurasjon, et kjølesystem som ofte implementeres i datasentre. Når denne teknikken brukes, kommer kald luft inn i rommet gjennom perforerte fliser i gulvet og avkjøler serverstativene. I tillegg bruker den andre modellen varmgang og senket takkonfigurasjon for å forbedre kjøleeffektiviteten. VI vil bruke CFD til å forutsi og sammenligne ytelsen til de to designene og bestemme den beste kjølestrategien.

ASHRAE Datasenterstandarder: CFD-Simuleringsresultater

Baseline Design Av Datasenterets Kjølesystem

vi undersøkte temperaturfordelingen og hastighetsfeltet inne i serverrommet for begge designkonfigurasjonene. Etterbehandlingsbildene nedenfor viser hastighets – og temperaturfeltene for midseksjonen av grunnlinjedesignet. Det kan observeres at den varme luften er tilstede i området av den kalde gangen. Dette skyldes blanding av både kalde og varme ganger i datasenteret rundt. Maksimal hastighet for denne baseline design er på 0,44 m / s med et temperaturområde på 28,6 til 49,7 grader Celsius.

temperaturkonturen viser at sonene mellom de to serverstativene er mye mer avkjølte i forhold til de andre. Årsakene til dette kan forstås ved å se på strømningsmønstrene.

det er tydelig i bildet ovenfor at i serverrader hvor innløp er tilstede, ser toppen av rekkene en nedadgående strømningsretning, i stedet for den ønskelige stigende strømmen fra innløpene selv. Dette skyldes de sterke resirkulasjonsstrømmene drevet av termiske oppdriftskrefter. Denne effekten er svært uønsket, da det reduserer kjøleeffektiviteten spesielt for de øverste hyllene på serverstativene. Denne effekten kan minimeres ved å tillate riktig luftstrøm over stativene, enten ved å øke takhøyden, plassere mer distribuerte uttak i taket, eller ved å bruke et slags aktivt strømningskontrollsystem (vifter) for å lede strømmen over serverstativene. Eller ganske enkelt, ved å hindre at varm luft kommer fra rekkene fra fritt sirkulerende.

 ashrae data center standards

temperaturplottet viser en betydelig temperaturlagring som kan forventes gitt de store resirkulasjonsstrømmene. Vi kan observere at bare de nederste serverne mottar riktig kjøling.

Forbedret Utforming Av Datasenterets Kjølesystem

de neste to bildene viser hastighet – og temperaturfordelingen for det forbedrede designscenariet, midtre delrute.

ashrae data center standards

hastighetsfeltet viser at strømmen nå drives til uttakene. Dette skyldes tilstedeværelsen av inneslutning på toppen av rekkene. Dette resulterer også i en bedre temperaturfordeling. De kalde sonene mellom serverstativene er spesielt utvidet.

ashrae data center standards

bildet ovenfor viser hvordan den varme inneslutningen forhindrer at stigende strømning resirkuleres tilbake til innløpsradene. Dette resulterer i et renere samlet strømningsmønster sammenlignet med det som ble sett i forrige design. Det er også tydelig at det nye designet reduserer temperaturlagring, spesielt i de inneholdte områdene mellom serverne.

 ashrae data center standards

gjennomsnittstemperaturen beregnet for hver rack er lavere for forbedret design med ca 23%.

Dette gjenspeiles også i nedgangen i mengden strøm som må leveres til serveren for å forhindre overoppheting. I gjennomsnitt er energibesparelser på 63% for datasenterets kjølesystem oppnådd.

 ashrae datasenterstandarder

Datasenterkjølesystemer: Konklusjoner & Samsvar MED ASHRAE Data Center Standarder

et typisk datasenter kan forbruke så mye energi som 25 000 husholdninger. Med de stigende kostnadene for elektrisitet har økt energieffektivitet blitt den primære bekymringen for dagens datasenterdesignere.

denne casestudien var bare en liten illustrasjon av HVORDAN CFD-simulering kan hjelpe designere og ingeniører til å validere sine designbeslutninger og nøyaktig forutsi ytelsen til datasenterets kjølesystemer for å sikre at ingen energi blir bortkastet, og i samsvar med ASHRAE datasenterstandarder. Hele analysen ble gjort i en nettleser og tok bare noen få timer med manuell og databehandlingstid. For å lære mer, se opptaket av webinaret:

hvis du vil lese mer OM ASHRAE data center-standarder Og hvordan CFD-simulering hjelper ingeniører og arkitekter med å forbedre datasenterets HVAC-systemer sammen med generell bygningsytelse, last ned dette gratis white paper.

  • W. V. Heddeghem et al., Trender i VERDENSOMSPENNENDE IKT-strømforbruk fra 2007 til 2012, Comput. Commun., vol. 50, s. 64-76, Sep. 2014
  • topp 10 energibesparende tips for et grønnere datasenter, Info-Tech Research Group, London, ON, Canada, Apr. 2010, http://static.infotech.com/downloads/samples/070411_premium_oo_greendc_top_10.pdf
  • ASHRAE Standard 90.4 – 2016-Energistandard For Datasentre, https://www.techstreet.com/ashrae/standards/ashrae-90-4-2016

Sett opp din egen skybaserte simulering via nettet på få minutter ved å opprette en konto på SimScale-plattformen. Ingen installasjon, spesiell maskinvare eller kredittkort er nødvendig.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.

lg