Это старая версия документа!
Содержание
Методы измерения и используемые метрики
MMT создаёт количественную основу для оценки эффективности охлаждения в ЦОД, позволяя измерять термодинамические и транспортные затраты. Метрики формируются на основе трёх источников данных: * измеренной мощности ИТ-оборудования и вспомогательных систем; * параметров работы чиллера и кондиционеров зала (ACU); * трёхмерного распределения температуры и расходов воздуха.
35.7.1 Первичная оценка эффективности охлаждения
Эффективность охлаждения определяется как отношение полезной мощности ИТ к суммарной мощности чиллера и ACU:
$$ \eta = \frac{P_{IT}}{P_{Chiller} + P_{ACU}} $$
где: - \(P_{IT}\) — мощность ИТ-оборудования; - \(P_{Chiller}\) — мощность чиллера; - \(P_{ACU}\) — суммарная мощность вентиляторов ACU.
Эта метрика отличается от PUE: она рассматривает только затраты охлаждения, что позволяет точнее выявить резервы энергоэффективности.
Мощность ACU
Работа вентиляторов ACU определяет транспортную составляющую охлаждения:
$$ P_{ACU} \approx \sum_{i=1}^{\#ACU} P_{blower}^i $$
Либо при среднем значении:
$$ P_{ACU} \approx \#ACU \cdot P_{blower}^{avg} $$
Мощность чиллера
Мощность чиллера может быть оценена через COP:
$$ P_{Chiller} = \frac{P_{RF}}{COP} $$
где \(P_{RF}\) — суммарная мощность, потребляемая оборудованием на уровне фальшпола.
Приближённая функция COP от температуры воздуха на выходе из ACU:
$$ COP \approx 0.216 + 0.0765 \cdot T_D $$
(где \(T_D\) — температура подачи; для 13°C COP ≈ 4.5).
Суммарная мощность уровня фальшпола
$$ P_{RF} = P_{IT} + P_{Light} + P_{ACU} + P_{PDU} $$
где: * \(P_{Light}\) — освещение; * \(P_{PDU}\) — потери распределения (≈10 % от \(P_{IT}\)).
35.7.2 MMT-сканирование и метрики эффективности
MMT фиксирует трёхмерное поле температур и позволяет выявлять: * зоны перегрева (hotspots); * горизонтальную и вертикальную неоднородность температур; * нецелевой расход воздуха; * работу ACU относительно их номинальной мощности.
Далее — ключевые метрики.
Метрики, связанные с термодинамическими потерями
Горизонтальные перегревы (HH)
Оценивают равномерность температуры по фронтам стоек:
$$ HH = T_{face}^{95} - T_{face}^{5} $$
Стандартное отклонение:
$$ T_{face}^{std} = \sqrt{\frac{1}{\#RACK}\sum_{j=1}^{\#RACK} (T_{face}^j - T_{face}^{avg})^2} $$
Вертикальные перегревы (VH)
Разница между максимальной и 95-й перцентилью вертикальных температур:
$$ VH = \Delta T_{Rack}^{max} - \Delta T_{Rack}^{95} $$
Неравномерность температуры на входе (IH)
$$ IH = T_{inlet}^{max} - T_{inlet}^{95} $$
HH, VH и IH напрямую влияют на уставки чиллера: чем больше перегревы, тем ниже приходится выставлять уставку охлаждённой воды, увеличивая энергопотребление.
Метрики транспортной эффективности
Целевой расход воздуха (TF)
Доля воздуха, реально достигающего стойки:
$$ TF = \frac{f_{targeted}}{f_{ACU}^{total}} $$
Где «нецелевой» воздух уходит через щели, кабельные вырезы и нерабочие плитки.
Температура подпольного/надпотолочного объёма (PT)
Характеризует качество подачи холодного воздуха:
$$ PT = T_{plenum}^{avg} = \sum_{i=1}^{\#ACU} \omega_i T_D^i $$
Загрузка ACU (UT)
$$ UT = \nu_{ACU}^{avg} = \frac{P_{RF}}{\sum_i P_{capacity}^i} $$
Показывает, работают ли ACU в номинальных режимах или часть установок избыточна.
Расход воздуха ACU (FL)
$$ FL = \gamma_{ACU}^{avg} = \sum_{i=1}^{\#ACU} \frac{\gamma_i}{\#ACU} $$
Низкий FL у отдельных ACU указывает на блокировку фильтров, засорение теплообменника или нарушение подпора.
Таблица. Метрики и их назначение
| Метрика | Формула | Назначение |
|---|---|---|
| Эффективность охлаждения | \( \eta = \frac{P_{IT}}{P_{Chiller}+P_{ACU}} \) | Общая эффективность системы охлаждения |
| Мощность чиллера | \( P_{Chiller}=\frac{P_{RF}}{COP} \) | Термодинамические затраты |
| Мощность ACU | \( \sum P_{blower}^i \) | Транспортные затраты |
| IH — перегревы на входе | \( T_{inlet}^{max}-T_{inlet}^{95} \) | Перегрев стоек |
| HH — горизонтальные перегревы | \( T_{face}^{95} - T_{face}^{5} \) | Нарушение горизонтального распределения |
| VH — вертикальные перегревы | \( \Delta T_{Rack}^{max}-\Delta T_{Rack}^{95} \) | Рециркуляция по высоте стойки |
| TF — целевой расход | \( f_{targeted}/f_{ACU}^{total} \) | Эффективность подачи воздуха |
| PT — температура плeнум | \( \sum \omega_i T_D^i \) | Наличие перегрева подпольного/надпотолочного объёма |
| UT — загрузка ACU | \( P_{RF}/\sum P_{capacity} \) | Какие ACU можно отключить |
| FL — расход ACU | \( \gamma_{ACU}^{avg} \) | Обнаружение засорений и блокировок |
35.7.3 Практические решения на основе метрик
MMT позволяет формировать набор конкретных мероприятий:
Список по таблице 35.3 из оригинала адаптирован под российский контекст.
| Проблема | Рекомендуемые меры |
|---|---|
| Горизонтальные перегревы (HH) |
• Перераспределение перфорации • Шторы (изоляция горячего потока) • Изменение ориентации стоек |
| Вертикальные перегревы (VH) |
• Увеличение высоты холодного коридора |
| Нецелевой поток (TF↓) |
• Закрытие кабельных прорезей • Изменение положения плит |
| Оптимизация ACU |
• Очистка теплообменников • Замена фильтров • Коррекция подпольного давления |
Повышение высоты потолка
CFD-анализ показывает: увеличение высоты рециркуляционного канала над стойками снижает температуру hotspot-зоны на 2–3°C.
Шторы (curtains)
Используются для разделения холодных и горячих потоков, снижения смешивания и уменьшения вертикальных перегревов.
Ключевые идеи
* Основные потери в охлаждении возникают из-за перегревов (IH, HH, VH) и нецелевого расхода воздуха (TF). * MMT позволяет количественно оценить состояние каждого ACU, стойки и зоны зала. * Метрики делятся на две группы: термодинамические (работа чиллера) и транспортные (работа ACU). * На базе метрик формируются точные мероприятия по снижению энергопотребления без ухудшения температурного режима. * Оптимизация airflow (перфорация, шторы, герметизация) часто даёт больший эффект, чем модернизация оборудования.