Kamery termowizyjne w diagnostyce cieplnej Data Center
Ocena użytkowników: / 2
SłabyŚwietny 
Data dodania: 21.06.2011

W razie stwierdzenia nierównomierności chłodzenia w Data Center, badanie termowizyjne rozkładów temperatury w poszczególnych strefach pomieszczeń komputerowych pozwoli na dostrojenie podaży i rozpływu powietrza chłodzącego tak, aby wyrównać intensywność chłodzenia w poszczególnych strefach.

 

Termowizyjny pomiar temperatury polega na pomiarze natężenia promieniowania cieplnego emitowanego przez wszystkie ciała o temperaturze wyższej od temperatury 0 K (-273,15°C), którego intensywność jest ściśle związana z temperaturą powierzchni ciała emitującego promieniowanie. Wynikiem pomiaru termowizyjnego jest graficzny obraz badanego obiektu prezentujący rozkład temperatury na jego powierzchni, gdzie poszczególnym wartościom temperatury zostają przyporządkowane odpowiednio kolory. Porównanie koloru w wybranym punkcie obrazu z kolorem na skali temperatury, towarzyszącej zawsze wynikowi pomiaru, umożliwia określenie wartości temperatury w tym punkcie. Ze względu na cyfrowy zapis tych obrazów, możliwe jest odczytanie dokładnej wartości tej temperatury, jak również możliwa jest różnorodna obróbka tych obrazów w celu pozyskania potrzebnych informacji o badanym obiekcie [1].

 

Potrzeba chłodzenia serwerowni
Energia elektryczna zużywana do zasilania komputerów w etapie końcowym jest w całości zamieniana na ciepło niezależnie od tego czy pierwotnie była zużyta do zasilania układów elektronicznych komputera, procesorów czy nawet wentylatorów wymuszających przepływ powietrza wewnątrz obudowy komputera, czy też podających powietrze do pomieszczeń serwerowni. Dodatkowo w serwerowniach znajduje się inne wyposażenie będące źródłem generacji ciepła, jak jednostki podtrzymania zasilania UPS, oświetlenie itp. Należy pamiętać, że tylko jeden zasilacz komputerowy to kilkaset watów mocy elektrycz nej, które w fazie końcowej zamienią się w ciepło. Brak ciągłego odprowadzania ciepła spowodowałby wzrost temperatury do granic zagrażających poprawnemu działaniu komputerów lub ich destrukcję. Do pewnej granicy wystarczające jest naturalne odprowadzenie ciepła z pomieszczeń komputerowych. Na ogół konieczne jest jednak zintensyfikowanie tego procesu przez zastosowanie instalacji klimatyzacyjnych [5, 7].

 

Sposoby chłodzenia elementów komputerów (...)

 

Jakościowa diagnostyka termowizyjna wyposażenia data center
Na poniższych rysunkach przedstawiono fotografie oraz termogramy różnych elementów komputerów oraz zestawów komputerowych. Prezentacja ta ma dwa cele. Pierwszym celem jest pokazanie jak wygląda obraz termiczny działających komputerów zarówno we wnętrzu jak również z zewnątrz. Drugim celem jest zaprezentowanie narzędzi do analizy termogramów oraz przykładowych wyników tej analizy. Zaprezentowane materiały dotyczą klastra obliczeniowego działającego w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, posiadającego ponad 200 rdzeni obliczeniowych i będącego największą jednostką tego typu na uczelni. W najbliższej przyszłości nastąpi jego rozbudowa o dalsze 280 rdzeni [8].

Na rysunku 1 zaprezentowano wnętrze pracującego komputera. Wyraźnie są widoczne miejsca generacji ciepła. W tych miejscach występują najwyższe wartości temperatury. Dodatkowo na prezentowanym termogramie pokazano dwa narzędzia analizy obrazów. Przedstawiono również histogram rozkładu temperatury dla obszaru pomiarowego AR02. Na podstawie histogramu można stwierdzić jaki jest charakter rozkładu temperatury wewnątrz rozpatrywanego obszaru pomiarowego, jaka jest rozległość obszaru o najwyższym poziomie temperatury itp. Obok naniesionych obszarów pomiarowych AR01, AR02 podano wartości temperatury. Wybrano opcję podania najwyższej wartości temperatury, można wybrać inne, przykładowo średnią lub minimalną temperaturę występującą w obszarze.

 

s42a
Rys. 2. Widok tylnej ściany jednostek komputerowych, podano maksymalną wartość temperatury dla obszaru pomiarowego AR01 oraz wartości temperatury w przykładowych punktach SP01, SP02

 

Na rysunku 2 przedstawiono fotografię fragmentu tylnej ściany stosu jednostek komputerowych oraz termogram. Na termogramie, w okolicy wentylatorów, widoczne jest zróżnicowanie w rozkładzie temperatury dla poszczególnych jednostek. Dodatkowo na termogramie zaprezentowano dwa narzędzia analizy, w tym obszar pomiarowy z podaniem maksymalnej temperatury oraz narzędzie spotu pomiarowego SP01, SP02 z podaniem wartości temperatury w tych punktach.

 

s43a
Rys. 3. Widok tylnych ścianek jednostek komputerowych,
termogram z naniesionymi liniami profilów temperaturowych LI01 oraz LI02,
punktami pomiarowymi SP01, SP02 i obszarem AR01 z podaniem maksymalnej
wartości temperatury
oraz rozkład temperatury wzdłuż linii przekrojów temperaturowych LI01, LI02

 

Z kolei rysunek 3 to widok innego fragmentu tylnych ścian jednostek komputerowych. Na termogramie widoczne jest zróżnicowanie w rozkładzie temperatury poszczególnych jednostek, które może wynikać ze zróżnicowanego obciążenia lub nierównomiernej podaży powietrza chłodzącego.
Na termogramie zaprezentowano także kolejne narzędzie analizy obrazów, a mianowicie linie profilu (przekroju) temperaturowego LI01, LI02. Na wykresie można prześledzić rozkład temperatury indywidualnie wzdłuż każdej linii przekroju. Dodatkowo na linii LI02 zaprezentowano działanie narzędzia kursora, którym oznaczono miejsce przecięcia linią pionowego kabla zasilającego. Na wykresie w miejscu postawienia kursora pojawiła się pionowa linia w tym samym kolorze co linia wykresu. Punkt przecięcia linii z kablem wybrano celowo, ponieważ ma on wyższą temperaturę niż inne przewody znajdujące się w sąsiedztwie. Na wykresie widoczny jest wyraźny pik temperatury w miejscu postawienia kursora. Jest to prezentacja kolejnego zastosowania kamery termowizyjnej użytej do zbadania, które przewody są przeciążone elektrycznie. Podobnie można diagnozować jakość wszelkich połączeń elektrycznych. Wadliwie wykonane połączenie elektryczne będzie miało wyższą temperaturę niż pozostałe.

 

s43bRys. 4. Widok tylnych ścianek jednostek obliczeniowych oraz termogram z prezentacją narzędzia analizy – izoterma typu „powyżej” – umożliwia zaznaczenie na kolorowo obszaru o temperaturze wyższej od temperatury progowej (tutaj użyto koloru zielonego, temperatura progowa 44,0°C)

 

Na rysunku 4 zaprezentowano dalsze fragmenty tylnych ścian jednostek komputerowych. Widoczne jest zróżnicowanie w rozkładzie temperatury we wnętrzu poszczególnych jednostek, które może być skutkiem nieprawidłowości w organizacji systemu chłodzenia. Na termogramie zaprezentowano także działanie kolejnego narzędzia analizy obrazów, a mianowicie narzędzia izotermy. Narzędzie to pozwala na zaznaczenie wybranym kolorem (w tym przypadku zielonym) obszarów na termogramie o wartościach temperatury spełniających określony warunek. W tym przypadku wybrano izotermę typu Above (powyżej) co oznacza, że na termogramie wszystkie punkty, w których wartość temperatury przekracza zadany poziom (tutaj 44,0°C) zostaną zabarwione na zielono. Istnieje kilka typów narzędzia izotermy charakteryzujących się innymi warunkami jakie powinna spełnić temperatura. (...)

 

Wykorzystanie wyników diagnostyki termowizyjnej w doskonaleniu systemów chłodzenia (...)

 

LITERATURA
[1] KRUCZEK T.: Możliwości i uwarunkowania zastosowania kamer termowizyjnych. Chłodnictwo & Klimatyzacja, 4/2011. ss.72–76.
[2] KRUCZEK T.: Analiza wpływu czynników zewnętrznych na wyniki termowizyjnego pomiaru temperatury. Mat. V Krajowej Konf.– Termografia i Termometria w Podczerwieni, Ustroń, 2002. ss.327–332.
[3] KRUCZEK T.: Wyznaczanie radiacyjnej temperatury otoczenia przy pomiarach termowizyjnych w otwartej przestrzeni. PAK, Nr 11, 2009. ss.882–885.
[4] KUCYPERA S.: Analiza procesu wymiany ciepła w przyrządach półprzewodnikowych. Praca doktorska. Gliwice, 1987.
[5] PRYTKO Ł.: Optymalizacja Data Center – Czyli jak zmniejszyć koszty jego utrzymania. Chłodnictwo & Klimatyzacja, 4/2011, ss.30–32.
[6] WAJMAN T., WIĘCEK B.: Badania termiczne pompy kapilarnej. Mat. VI Krajowej Konf. – Termografia i Termometria w Podczerwieni, Ustroń, 2004. ss.381–386.
[7] ŻUK M.: Chłodzenie kubaturowe, rzędowe i bezpośrednie w serwerowniach. Chłodnictwo & Klimatyzacja, 4/2011. ss.27–29.
[8] http://www.itc.polsl.pl/newitc/index.php?option=com_ content&task=view&id=147&Itemid=218; Klaster obliczeniowy w Instytucie Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej.

 

AUTOR: Tadeusz KRUCZEK
– Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska

 

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.