Akademia APC (cz. 1). Jak obliczać chłodzenie wymagane w centrach danych
Ocena użytkowników: / 5
SłabyŚwietny 
Data dodania: 05.08.2009

Każde urządzenie elektryczne wytwarza ciepło, które należy odprowadzić, aby wzrost temperatury urządzenia nie przekroczył dopuszczalnego poziomu. Większość sprzętu komputerowego i innego sprzętu znajdującego się w centrach danych lub w pomieszczeniach z urządzeniami sieciowymi jest chłodzona powietrzem. Dobór systemu chłodzenia odpowiedniej wielkości wymaga wyznaczenia ilości ciepła wytwarzanej przez sprzęt znajdujący się w zamkniętym pomieszczeniu oraz ilości ciepła wytwarzanej przez inne typowe źródła ciepła. W niniejszym artykule zaprezentowana została uproszczona metoda obliczania ciepła wydzielanego przez sprzęt komputerowy oraz inne urządzenia w centrach danych, takie jak zasilacze UPS, w celu doboru systemów chłodzenia odpowiedniej wielkości. Przedstawiono także kilka najczęściej używanych współczynników służących do przeliczania jednostek ciepła oraz wskazówki dotyczące wartości stosowanych przy projektowaniu systemów chłodzenia.

Pomiar wydzielanego ciepła
Ciepło jest rodzajem energii i dlatego może być mierzone w dżulach, jednostkach BTU, tonach lub kaloriach. Nie istnieje żaden poważny powód, który by wyjaśniał, dlaczego te różne jednostki miary stosuje się w celu wyrażenia tych samych cech. Niemniej jednak moc lub chłodzenie danego urządzenia można określać za pomocą każdej z tych jednostek. Tak archaiczne jednostki miary jak BTU i tony zostaną stopniowo wycofane z użytku, choć nadal są dość często używane w Ameryce Północnej. Pojęcie „tona” odnosi się w tym przypadku do zdolności chłodzenia lodu i jest pozostałością z lat 1870–1930, kiedy to urządzenia chłodzące i wentylacyjne działały w oparciu o codzienne dostawy bloków lodu.
Poniżej w tabeli 1 zamieszczono współczynniki mogące być przydatne podczas przeliczania wspomnianych jednostek:
Rząd mocy, którą sprzęt komputerowy i inny sprzęt informatyczny przekazuje przez kable transmisji danych jest pomijalny. Z tego powodu moc pobierana z gniazda zasilania jest zasadniczo w całości zamieniana na ciepło. Dzięki temu wartość ciepła wydzielanego przez urządzenia IT w watach jest równa wartości poboru mocy w watach.
Jedynym wyjątkiem od tej zasady są routery Voice Over IP (VOIP); w przypadku tych urządzeń do 30% poboru mocy może być przesyłane do zdalnych terminali, a w wyniku tego wartość ciepła wydzielanego przez takie routery może być niższa od wartości poboru mocy. W niniejszym artykule przyjmiemy założenie, że całkowita wartość pobieranego zasilania zostaje rozproszona na miejscu, czyli ciepło wydzielane przez routery VOIP będzie wyższe niż w rzeczywistości, co w większości przypadków stanowi nieistotny błąd.

 

Obliczanie ciepła wydzielanego przez cały system
Całkowite ciepło wydzielane przez system jest sumą ciepła wydzielanego przez wszystkie jego elementy. Cały system składa się ze sprzętu informatycznego oraz innych elementów, takich jak zasilacze UPS, urządzenia dystrybucji zasilania, urządzenia chłodzące, oświetlenie oraz personel.
Ciepło wydzielane przez systemy dystrybucji zasilania i zasilacze UPS składa się ze stałej straty oraz straty proporcjonalnej do mocy roboczej. Te straty są stosunkowo niezależne od marki i modelu sprzętu, tak więc można je w przybliżeniu obliczyć bez popełnienia poważnego błędu. Stosując znormalizowane wartości można też łatwo określić ilość ciepła wydzielanego przez oświetlenie i personel. Aby określić wymagania dotyczące chłodzenia dla danego systemu potrzebnych jest jedynie kilka danych, takich jak powierzchnia pomieszczenia oraz znamionowa moc zasilania systemu.
Urządzenia chłodzące wydzielają znaczącą ilość ciepła z wentylatorów i kompresorów. Ciepło to jest usuwane na zewnątrz. Posługując się wartościami mocy chłodniczej netto systemu klimatyzacji, pomijamy w tej analizie fakt, że same urządzenia CRAC (Computer Room Air Conditioning – klimatyzacja pomieszczeń komputerowych) jako sprzęt elektryczny, stanowią źródło ciepła. (...)

Przykładowy system
(...)

Inne źródła ciepła
(...)

Nawilżanie
(...)

Dobieranie chłodzenia odpowiedniej wielkości
(...)

Wnioski
Obliczanie wymagań dotyczących chłodzenia systemów IT można ograniczyć do prostego procesu, który może przeprowadzić osoba bez specjalistycznego wyszkolenia. Podawanie wszystkich wartości mocy i chłodzenia w watach upraszcza obliczenia. Ogólna zasada mówi, że wydajność znamionowa urządzenia CRAC musi być 1,3 raza większa od przewidywanego znamionowego obciążenia sprzętu IT; należy także uwzględnić dodatkową wydajność dla zapewnienia nadmiarowości. Takie podejście przynosi znakomity efekt w przypadku pomieszczeń z urządzeniami sieciowymi o powierzchni poniżej 400 m2.
W przypadku większych centrów danych same wymagania dotyczące chłodzenia nie są zazwyczaj wystarczającą podstawą dla wybrania odpowiedniego klimatyzatora. Zazwyczaj duże znaczenie ma wpływ innych źródeł ciepła, takich jak ściany i dach; wpływ tych źródeł ciepła i recyrkulacji na daną instalację należy zbadać i ocenić.
Konstrukcja sieci przewodów powietrza oraz podłogi podniesionej ma znaczący wpływ na całkowitą wydajność systemu, a także w dużym stopniu wpływa na jednorodność temperatury w centrum danych. Zastosowanie prostej, znormalizowanej, modularnej architektury systemów dystrybucji powietrza w połączeniu z opisaną prostą metodą szacunkowej oceny obciążenia cieplnego mogłoby znacząco ograniczyć wymagania konstrukcyjne przy projektowaniu centrów danych.

 

Opracowano na podstawie artykułu
Neil’a Rasmussen’a, APC by Schneider Electric:
„Calculating Total Cooling Requirements for Data Centers”
www.apc.com
 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.