ИБП на защите систем. А кто защищает ИБП?

Обычно в дата-центрах среднего и крупного размеров под источники бесперебойного питания (ИБП) выделяются отдельные помещения. Они относятся к числу критически важных для функционирования всех ИТ и инженерных систем и требуют правильной организации и поддержания микроклимата. В данной статье мы покажем на конкретном примере, как за счет использования технологии численного моделирования термодинамических процессов (Computational Fluid Dynamics, CFD) спрогнозировать работу системы кондиционирования, и дадим основные рекомендации для помещений ИБП.

Рассмотрим проект, в котором необходимо было выполнить CFD-моделирование системы кондиционирования нестандартного помещения ИБП и получить практические рекомендации для улучшения ее работы. В помещении установлено оборудование бесперебойного электроснабжения общей мощностью 2,5 МВт. Для снятия теплоизбытков, которые возникают при работе щитового оборудования, ИБП, их циклической зарядке и разрядке, на объекте спроектирована система кондиционирования на базе шкафных водяных кондиционеров. Всего в помещении установлено пять кондиционеров (четыре рабочих и один резервный).

Рис. 1. Визуализация помещения

Помещение является «сложным» с точки зрения кондиционирования из-за ряда факторов:

Рис. 2. Схема размещения оборудования в помещении

В отличие от ЦОД для помещений ИБП до сих пор часто применяют либо бытовые, либо «полупромышленные» кондиционеры потолочного и канального типов, которые не рассчитаны на круглогодичную работу в режиме 24х7. Однако главная ошибка в том, что ΔT на этих кондиционерах гораздо больше данного показателя на шкафах ИБП. Фактически баланс мощности в объеме помещения сходится, но баланс расхода воздуха – нет. По причине недостаточного воздухообмена могут возникать перегревы оборудования. К сожалению, об этом важном моменте при расчетах часто забывают. А ведь именно в этом состоит коренное отличие систем кондиционирования для помещений ИБП от серверных и ЦОД с высокой плотностью мощности. Поэтому в помещениях ИБП необходимо использовать систему прецизионного кондиционирования, позволяющую настроить рабочие температуры и расходы воздуха в широком диапазоне.

В созданной нами CFD-модели (Рис. 3) были заданы следующие тепловыделяющие объекты: силовые модули ИБП (СМ), щиты распределения и параллельной работы (Щ). Дополнительные теплопритоки от батарейных шкафов (Б), освещения, вентиляции, теплопроводности стен не учитывались в виду малого влияния на результат.

Были смоделированы различные схемы включения кондиционеров (К1-К5), находящихся в ротации, а также включение всех кондиционеров одновременно.

Рис. 3. Схема размещения оборудования в CFD-модели

Основные характеристики расчётной модели:

В ходе CFD-моделирования были получены следующие результаты:

Хотелось бы обратить внимание на моделирование щитов и силовых шкафов, которые выделяют тепло. Для подобного оборудования нельзя напрямую перенести из 3D-модели в CFD-модель геометрию со всеми автоматами и шинопроводами, крепежными элементами: возникает большое число мелких элементов, не влияющих на результат, но усложняющих модель, при этом невозможно корректно задать тепловую нагрузку. Поэтому мы использовали расчетную модель, состоящую из корпуса шкафа, эквивалентного теплогенератора в шкафу и вентиляционного устройства, которое охлаждает шкаф. В итоге мы получили устойчивую расчетную схему.

При анализе (интерпретации) результатов CFD-моделирования были использованы различные инструменты визуализации: сечения, изоповерхности, изообъемы и линии тока. Все они наглядно демонстрируют, как распределяется воздух в помещении, какая конфигурация оборудования будет оптимальной, а также позволяют увидеть места перегрева и застойные зоны. На основании полученных данных был сформирован список рекомендаций по улучшению работы системы кондиционирования. 

Рис. 4. Примеры визуализации результатов расчёта в CFD. Сопоставление режимов работы кондиционеров в Decision Center: слева — все кондиционеры включены, справа – кондиционер №4 выключен

Рис. 5. Примеры визуализации результатов расчёта в CFD. Сопоставление четырёх режимов ротации кондиционеров в Decision Center

Рис. 6. Примеры визуализации результатов расчёта в CFD. а – распределение температур в вертикальном сечении (Planes) с отображением проекции векторов скорости; б, в – линии тока (Traces); г – изообъём (Iso Volumes) с температурой +27 °C

Рис. 7. Графики распределения температур по центру «холодного» коридора на уровне 2,2 м от уровня фальшпола, все режимы работы системы кондиционирования 

Практические рекомендации для организации систем кондиционирования помещений ИБП:

Источник: www.it-world.ru

Share with:


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *