Implementing rack thermal capacity in a room level CFD model of a data center

Abstract

In this work, thermal capacity of servers and racks are implemented in a room level model of a data center. The effect of modeling the thermal capacity on common dynamic scenarios is demonstrated. A Computational Fluid Dynamics (CFD) server level model is developed and validated using available experimental data. The server level model is incorporated in a CFD room level model. The room level model includes all the data center main components and calibrated for internal and external pressure drops. The room level model is used to simulate the airflow rate and power fluctuations in time. It is found that the servers heat capacity has a significant effect on the dynamics of data centers. An order of magnitude increase is observed in the time constant associated with change in temperatures. It is also found that the rack chassis heat capacity has a relatively small influence on the temperature rate of change, thus it can be neglected without affecting the accuracy of the results and significantly reduces the computational time.

Análise de Zonas Térmicas em Data Center Não-CRAC

“…Entretanto, ambos não relacionaram as cargas de trabalho dinâmicas que ocorrem nestes ambientes de alto desempenho. De forma complementar, [Alkharabsheh et al 2014] utilizou CFD em um DC para prever a temperatura de saída do ar quente para ajustar o sistema de refrigeração.…”

“…Em [Pakbaznia et al 2010] o objetivoé a redução de energia através do balanceamento de carga, distribuindo processos entre vários servidores e mantendo suas cargas equivalentes. A técnica utilizada por [Alkharabsheh et al 2014] segue a lógica oposta, utiliza-se da consolidação de processos no menor número de servidores possível. Ambos convergem no ambiente de aplicação, DCs de produção e CRAC, entretanto, não se preocupam com as novas zonas térmicas originadas pelo balanceamento das cargas e variação da temperatura.…”