Nestejäähdytyksen käyttömahdollisuudet data centerissä

Abstract

Insinöörityön tarkoituksena oli selvittää nestejäähdytteisen data centerin hyödyt verrattuna perinteisesti ilmakiertokoneilla jäähdytettävään. Vertailtavat järjestelmät olivat teoreettisia. Ensimmäinen oli vedenjäähdytyskoneella jäähdytettävä varustettuna vapaajäähdytysoptiolla. Datasalissa CRAH-yksiköt kierrättivät ilmaa. Nestejäähdytteinen data center oli ilman vedenjäähdytyskonetta toimiva järjestelmä, joka pystyi käyttämään vapaajäähdytystä ympäri vuoden lämpötilatasojen johdosta. Datasalissa jäähdytetty vesi tuotiin suoraan jakotukeille, josta se jaettiin servereille. Yli jäävä lämpöenergia jäähdytettiin kahdella CRAH-yksiköllä.

Vertailun perustana työssä käytiin läpi data centerin energiankäytön jakautuminen, sisäilmasto-olosuhteet ja yleisimmin käytetyt ilmakiertokoneiden variaatiot, joita käytetään data centerin jäähdytyksessä. Nestejäähdytyksestä kerrottiin tarkemmin sen lämpötilaluokituksista ja sallituista virtausnopeuksista.

Laskenta suoritettiin laskentaohjelmaa käyttäen, joka laski kummankin vertailtavan järjestelmän PUE-arvon ja paljonko energiaa kaikki jäähdytysjärjestelmän komponentit kuluttivat vuositasolla. Lisäksi järjestelmien elinkaarikustannukset laskettiin diskonttausmenetelmää käyttäen 15 vuoden pituiselta jaksolta.

Nestejäädytteinen data centerin PUE-arvo oli 0,033 yksikköä matalampi, kuin vertailtava CRAH-yksiköillä jäähdytettävä data center. Tästä saatiin laskettua, että nestejäähdytteinen data center kulutti 362 MWh vähemmän energiaa vuodessa. Koko elinkaaren kustannukset erosivat 10 515 405 € nestejäähdytyksen hyödyksi.

Työ antoi peruskäsityksen, kuinka nestejäähdytteinen data center toimii ja sen tuomat mahdollisuudet suurillekin kustannussäästöille. Kuitenkin järjestelmiä tulisi tarkastella oikeassa ympäristössä, jotta saataisiin tarkemmat lukemat siitä, kuinka paljon nestejäähdytyksellä saadaan säästöjä aikaiseksi.

The aim of this bachelor’s thesis was to compare two different data center cooling systems. The first one was a chiller cooled data center with an option for free cooling. The data hall was cooled with CRAH units. The second one was a direct liquid cooled data center without a chiller unit due to the temperature levels used.

To compare the systems, the PUE was calculated for both with a calculator program. The life cycle costs were calculated using a discounting method for 15 years. As a result it was established that the PUE for the liquid cooled data center was 0,033 units lower than that of the chiller cooled one. This meant that the energy consumption difference was 362 MWh annually. The life cycle costs of the liquid cooling system were €10,515,405 lower than those of the chiller-cooled.

The thesis gives good basic information on how data center managers can use liquid cooling for the data center to lower life cycle costs.