Itps dc dynamics 23 11_10

1

IT PROFESYONEL SERVİSLER

DATA CENTER TASARIMINDA CFD ANALİZİNİN

ÖNEMİ25 Kasım 2010

2

İçerik -1Data Center Uygulamalarında CFD

CFD Tanımı ve Data Center Uygulaması

Örnek Durum Çalışması – 1Sunucu Odası ParametreleriPerfore Karolar Nereye Konumlandırılmalı?CFD Analizi ile Durumların Analizi A, B, CÇıkarılan Sonuçlar PaketiASHRAE Isıl Yol Gösterici İlkeleri, CFD hakkında tavsiyeleri

IT Cihazları Soğutma Kriteri: ASHRAE Kriterleri ASHRAE Data Center Sıcaklık KriterleriMikro İşlemci AçısındanSunucularda Hız Ayarlı Fan KullanımıTüm Sistem Açışından

3

İçerik -2Örnek Durum Çalışması - 2

Data Center Parametreleri ve İş HedefleriCFD Analizi ile Hangi Yerleşim Planı Daha İyi ArayışıCFD Analizi ile Verimlilik AnaliziÇıkarılan Sonuçlar PaketiIT Fiziksel Altyapı Ömür Döngüsü ve CFD Uygulaması

Sorularınız ve Teşekkür

4





5

CFD Nedir?Analitik yöntemlerle direkt olarak hesaplanamayan kompleks modellerde, ısı transferi, basınç kayıpları, akış hızları gibi verilerin nümerik yöntemlerle, bilgisayar yardımı ile hesaplanması işlemine CFD (Computational Fluid Dynamics; Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) denir.

Akışkanlar mekaniği ile ilgili hesaplamalar, uzay ve havacılık, otomotiv, kimyasal prosesler, ısıtma, soğutma, havalandırma, biyomedikal ve gemicilik gibi bir çok endüstriyel alanda karşımıza çıkmaktadır.

Daimler Chrysler, otomotif sektöründe ilk CFD kullanan firmadır.

Speedo, giyim sektöründe ilk CFD ile tasarım yapan şirkettir.

6

Data Center Uygulamalarında CFD

7





8

Örnek Durum Çalışması 1Bilgi İşlem Yöneticiliği yaptığınız şirketin bir binasında

bir sunucu odası oluşturulması gerekiyor.

Bina BT Sorumlusu aşağıdaki çalışmaları raporluyor:IT cihazlar, 7 kabin içine ortalama 5kW / kabin olacak şekilde yerleşiyor ve toplam 35kW ısı yükü oluşturuyor.Kabinler kapıdan girişte önleri gözükecek şekilde tek sıra olarak dizilecek.

Bina Altyapı Sorumlusu aşağıdaki çalışmaları raporluyor:5x6 m²’lik bir oda sağlanıyor, net yükseklik 2,2 m.Standart yükseltilmiş taban yüksekliği 30 cm. uygulanacak.50 kW’lık bir aşağı üflemeli, gazlı hassas klima tedarik edilecek.Klima dış ünitenin konumlandığı terasa en yakın duvara, kapı yanına yerleştirilecek.

9

Örnek Durum Çalışması 1

7 adet kabin,Ort. 5kW / kabin, Toplam 35 kW IT

(ısıl) yük

5x6 m²’lik oda, y.taban 30 cm. net yükseklik

2.2 m

50 kW kapasiteli alttan üflemeli hassas

klima

Kabinlerin önü kapıya

bakıyor.

10

??

Örnek 1 – Hangisini Uygularsınız?

Perforeler kabinlerin önünde olması gerekli !

Gezdiğim Data Center’lerde önde konumlanan perforeli karoların sayısı daha fazla.

IT Sorumlusu

Perforeler kabinlerin arkasında olmalı !

Sıcağı kaynağında yok etmeli. Tüm bina ısıtma soğutma

sistemi bu prensipte çalışıyor.

Perforeler kabinlerin önünde olması gerekli !

Gezdiğim Data Center’lerde önde konumlanan perforeli karoların sayısı daha fazla.

Altyapı Sorumlusu

A B?

11

Örnek 1 – B Durumu CFD Analizi

B

12

Örnek 1 – A Durumu CFD Analizi

A

13

Bir C Alternatif Çözüm var mı?₺ ₺

Başka bir

çözümü var mıdır?

C

14

Optimum Durum CFD Analizi

C

15

Örnek 1 – Çıkarılan Sonuçlar PaketiSoğutma kapasitesinin belirlenmesinde; salonda planlanan toplam ısıl yük (IT yük, aydınlatma, diğer kayıplar) üzerinde bir soğutma kapasitesi önerilmesi IT cihazların soğutulması için yeterli değildir.

Soğutma kapasitesinin yeterli olması için kriter, IT cihazların kendilerini soğutmak için emdikleri hava sıcaklığının standartlarda (ASHRAE, TIA-942) belirtilen aralıkta kalmasıdır.

Optimum soğutma kapasitesinin belirlenmesi; ancak oda yerleşimi, oda boyutları, soğutucu değerleri, yükseltilmiş taban yüksekliği, perfore karoların yerleşimi, perfore oranları gibi, hava akışını etkileyebilecek tüm bilgilerin hesaba katılması ve yukarıdaki kriterin her IT cihaz için sağlandığı denetlenerek yapılabilir.

Bu yüzden Orta ve Büyük Veri Merkezlerinde soğutucu sistem tasarımının CFD analizi kullanılarak yapılması bir gerekliliktir.

16

ASHRAE Tasarım Tavsiyeleri“ASHRAE Design Consideration for Datacom Equipments Centers”

“Analysis of airflow patterns within the datacom equipment room with advanced techniques such as computational fluid dynamics (CFD) may be required to optimally locate the datacom equipment, the CRAC units, and the corresponding temperature and humidity sensors. Otherwise, it may be possible that the sensors are in a location that is not conditioned by the CRAC unit they control or in a location that is not optimum and thereby forces the cooling system to expend more energy than required.”

“CFD simulations can predict the air velocities, pressure, and temperature distribution in the entire data center facility. They can be used, for example, to locate areas of recirculation and short-circuiting or to assess airflow patterns around the racks.”

“In addition, CFD simulations can assist in predicting the non-dimensional indices described above for quantifying rack cooling effectiveness and thermal effectiveness. Facilities managers, designers, and consultants can employ these techniques to estimate the performance of a proposed layout before actually building the facility. “

“Likewise, CFD simulations can also provide appropriate insight and guidance in reconfiguring existing facilities toward the same goal of optimizing the facility’s cooling system.”

17





18

“ASHRAE Thermal Guidelines”

19

İş Sürekliliği - Isıl Tehditleri

20

Sunucu Fanlarında Hız Ayarı

Sıcaklıkla Fan Hızı Değişmeyen Sunucu Sıcaklıkla Fan Hızı Değişen Sunucu

21

Hızı Değişken Sunucu Fanları

22

“ASHRAE Thermal Guidelines”

ASHRAE 2004 Version Recommended

25 ºC

20 ºC

Allowable

32 ºC

15 ºC

ASHRAE 2008 Version

27 ºC

18 ºC

VSF/Eco Açıklama Güvenirilik Verimlilik

ITVSF var Sıcaklıkla fan hızı ve harcanan güç artacaktır. Thermal

Shutdown. ↓ ↓

VSF yok Artan sıcaklıkla dahili sıcaklık artacaktır. Thermal Shutdown. ↓ ≈

Soğu-tucu

Eco var Daha uzun süre «economizer» kullanımı ≈ (!) ↑↑

Eco yok Artan verimli çalışma (DX, CW) ≈ (!) ↑

VSF/Eco Açıklama Güvenirlilik Verimlilik

ITVSF var Clock frekansının düşmesi ile her 10 °C’de %2

performans düşmesi≈ ↓

VSF yok ≈ ↓

Soğu-tucu

Eco var Isıtmasız «economizer» kullanımı. Verimlilik söz konusu olabilir ≈ ↑

Eco yok Düşük verimli çalışma, iç ünite donma tehlikesi (DX) ↓ ↓

23

İçerik -2Örnek Durum Çalışması - 2

Data Center Parametreleri ve İş HedefleriCFD Analizi ile Hangi Yerleşim Planı Daha İyi ArayışıCFD Analizi ile Verimlilik AnaliziÇıkarılan Sonuçlar PaketiIT Fiziksel Altyapı Ömür Döngüsü ve CFD Uygulaması

24


72 adet kabin,Ort. 3kW / kabin, Toplam 216 kW IT

(ısıl) yük

14.5x14.5 m²’lik salon,

y.taban 50 cm., net yükseklik

3.2 m

21°C ; %45 RH72kW; 20100

m³/h kapasiteli alttan üflemeli hassas klima

Tier 2 seviyesi hedefleniyor.

Soğutucu Sistemi N + 1

olacak.

Soğutucu Sistem Yüksek

Verimlilkle Kullanılması amaçlanıyor

25


BA C

26


27


Hava giriş sıcaklığı 25° C’yi aşan kabinler

28

Refrigerant

Soğutma Sistemi Verimliliği

Geri Dönüş Sıcaklığı

Toplam Soğutma

Kapasitesi

Duyarlı Soğutma

Kapasitesi

Energy Efficiency

Ratio (EER)Fan

HarcamasıKompresör Harcaması

4 ünite için

Harcama

° C kW KW kW / kW kW kW kW20 78.1 71.2 3.47 3.5 19.01 66.5679421 80.2 71.9 3.56 3.5 19.03 65.2477222 83 73.3 3.69 3.5 18.99 63.4281523 85.3 74.6 3.76 3.5 19.19 62.5839724 88.4 75.3 3.89 3.5 19.22 60.9749625 90.9 76.6 4 3.5 19.23 59.6831726 93.4 75.3 4.08 3.5 19.39 58.8469627 96.1 78.6 4.2 3.5 19.38 57.5617728 98.9 79.3 4.28 3.5 19.61 56.8232

Yıllık Elektrik Masrafındaki Tasarruf = (65.2 - 57.5) x 365 x 24 x 0.15 = 10117 USD [kW] [gün] [saat] [USD/kWh]

29

Geri Dönüş Sıcaklığı 27 °C

Hava giriş sıcaklığı 27° C’yi aşan kabinler

30

Uyarı

• Burada söz konusu olan Örnek Çalışma dan çıkan ₺ ₺sonuçlar genellenemez!

• Buradaki Örnek Çalışma tasarımı, sadece CFD ₺ ₺yöntemini tanıtmak için yapılmıştır. Gerçek bir tasarımda hesaba katılan parametre ve unsurlar burada bahsedilenlerle sınırlı değildir!

31

Çıkarılan Sonuçlar Paketi

Orta ve Büyük Veri Merkezlerinde soğutucu sistem tasarımının CFD analizi kullanılarak yapılması bir gerekliliktir. Aksi takdirde, yapılan yüksek maliyetli yatırımlardan fayda sağlanamama riski yüksektir.

Data Center Soğutma Sistemi Planlama ve Tasarımında;Optimum yerleşim Yeterlilik ve Yedeklilik Analizi,Kapasite yönetimi planlaması,Verimlilik Analizi,Yeni uygulama ve teknolojilerin (kapama, perdeleme, yönlendirme, yakın konumlu soğutucu, free-cooling , sanallaştırma, yüksek ₺ ₺yoğunluk vb.) kullanımından fayda sağlama (TSM) analizi

gibi çalışmaların tecrübe yanında daha güvenli yapılabilmesi için CFD analizi kullanılmalıdır.

32

IT Fiziksel Altyapı Ömür Döngüsü

Planlama

• İş Hedefleri• Durum Saptama• Konsept

Belirleme• Modelleme

Tasarım

• Proje Başlatımı• İsteklerin

Belirlenmesi• Konfigürasyon• Şartname• Şipariş Yönetimi

Satın Alma

• Tedarik• Saha

Düzenlemesi• Testler• Saha

Koordinasyonu

Entegrasyon

• Kurulum• Enstalasyon• Devreye Alma• Entegrasyon• Testler• Oryantasyon /

Eğitim

İşletim

• Koruma Bakımı• Saha Servisleri• Monitor Etme• Garanti Uzatımı• Eğitim

Optimizasyon

• Kapasite Yönetimi

• Yükselen Isı Yoğunluğu

• Enerji Tasarrufu• Sanallaşma• vb.

IT Fiziksel Altyapı Ömür Döngüsü

33

Teşekkür

İlginize Teşekkür Ederiz.

Soru ve Yorumlarınız.

Bilgi için: [email protected]

Itps dc dynamics 23 11_10

Documents

Transcript of Itps dc dynamics 23 11_10