Ψύξη με εμβάπτιση διακομιστή κέντρου δεδομένων

Βαγιάκης, Άγγελος; Vagiakis, Angelos

dc.contributor.author	Βαγιάκης, Άγγελος	el
dc.contributor.author	Vagiakis, Angelos	en
dc.date.accessioned	2024-01-10T08:59:43Z
dc.date.available	2024-01-10T08:59:43Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58544
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26240
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Διηλεκτρικό υγρό	el
dc.subject	Κέντρα δεδομένων	el
dc.subject	Ψύξη με εμβάπτιση	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Απαγωγή θερμότητας	el
dc.subject	Immersion cooling	en
dc.subject	Dielectric liquid	en
dc.subject	Heat dissipation	en
dc.subject	Solidworks simulation	en
dc.subject	Data centers	en
dc.title	Ψύξη με εμβάπτιση διακομιστή κέντρου δεδομένων	el
dc.title	Immersion cooling of rack server in data centers	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ψύξη στα κέντρα δεδομένων	el
heal.classification	Cooling of data centers	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-29
heal.abstract	Σήμερα με την συνεχής εξέλιξη της τεχνολογίας σε τομείς όπως την τεχνητή νοημοσύνη και την βιομηχανία, η ανάγκη δημιουργίας όλο και ταχύτερων υπερυπολογιστών αυξάνεται ραγδαία [1]. Αυτό το φαινόμενο επιφέρει τη συνεχής πύκνωση της διαθέσιμης ισχύος ανά τετραγωνικό μέτρο επιφέροντας αυξήσεις στη θερμοκρασία των μικροτσίπ σε επίπεδα όπου απειλείται η αξιοπιστία του συστήματος [2]. Ο παραδοσιακός τρόπος ψύξης των κέντρων δεδομένων είναι η απορρόφηση θερμότητας από τα εξαρτήματα μέσω της κυκλοφορίας ψυχρού αέρα. Ωστόσο, επειδή η κατανάλωση ενέργειας των κέντρων δεδομένων (Data Center) ανέρχεται στο 1.3% της παγκόσμιας κατανάλωσης από τα οποία το 40% της συνολικής ενέργειας που καταναλώνουν προέρχεται από την ψυκτική εγκατάσταση [3], είναι επιτακτική η αναζήτηση εναλλακτικών μεθόδων ψύξης. Στη παρούσα εργασία μελετάται ο εναλλακτικός τρόπος ψύξης των κέντρων δεδομένων με εμβάπτιση ενός διακομιστή σε διηλεκτρικό υγρό υπό σταθερή φάση. Σκοπός της εργασίας είναι πρώτον ο ρεαλιστικός σχεδιασμός του διακομιστή βάση μοντέλων του εμπορίου και κατά δεύτερον η διευκρίνηση του κατά πόσο μια τέτοια λύση είναι εφικτή στο να επιτύχει την σωστή ψύξη των εξαρτημάτων του διακομιστή διατηρώντας τα επιτρεπτά επίπεδα λειτουργίας. Ταυτόχρονα εξετάζεται μέσω εννιά σεναρίων η επίδραση των οριακών συνθηκών δηλαδή της εισερχόμενης παροχής και της θερμοκρασίας του ρευστού σε ένα εύρος από 1-3 lpm και 20-40 °C αντίστοιχα. Παράλληλα από τα εξής σενάρια μελετάται ποιο επιτυγχάνει τη μεγαλύτερη ενεργειακή εξοικονόμηση σε σχέση με το ποσό εναλλασσόμενης ισχύος. Επιπροσθέτως στη εργασία συγκρίνονται τρία διαφορετικά διηλεκτρικά υγρά (EC-130, FC-40, mineral oil) που χρησιμοποιούνται σε αντίστοιχες εφαρμογές ώστε να αποφανθεί ποιες παράμετροι των θερμικών τους ιδιοτήτων επηρεάζουν την μεταφορά θερμότητας. Το λογισμικό στο οποίο κατασκευάζεται ο διακομιστής αλλά και επιλύεται η ροή βάση της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής είναι το Solidworks. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύεται η γενική διάταξη ενός συστήματος ψύξης με εμβάπτιση ενώ στη συνέχεια αντιπαραβάλλονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της εν λόγω τεχνικής με τις αντίστοιχες συμβατικές μεθόδους. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια πρώτη εισαγωγή στο λογισμικό Solidworks και στις βασικές εντολές σχεδιασμού που χρησιμοποιούνται στο τρίτο κεφάλαιο όπου παρουσιάζεται ο αναλυτικός σχεδιασμός του συστήματος στο περιβάλλον του λογισμικού. Έπειτα στο τέταρτο κεφάλαιο ορίζονται όλοι οι απαραίτητοι παράμετροι για την έναρξη της προσομοίωσης από τα υλικά και τα εργαζόμενα μέσα που χρησιμοποιούνται έως τις ρυθμίσεις που απαιτούνται στο λογισμικό. Επακόλουθα στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μέσω γραφημάτων και εικόνων από το λογισμικό. Τέλος στο έκτο κεφάλαιο γίνεται μια ανακεφαλαίωση των συμπερασμάτων που προκύπτουν από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.	el
heal.abstract	Today, with the continuous development of technology in areas such as artificial intelligence and industry, the need of constructing faster supercomputers is growing rapidly [1]. This phenomenon brings about the continuous densification of the available power per square meter resulting in increases in microchip temperature to levels where system reliability is threatened [2]. The traditional way of cooling data centers is to absorb heat from the components through the circulation of cold air. However, because the energy consumption of data centers amounts to 1.3% of the global consumption of which 40% of the total energy consumed comes from the cooling system [3], it is imperative to search for alternative cooling methods. In this paper, the alternative way of cooling data centers is by immersing an Intel server in dielectric liquid in single phase mode. The purpose of the paper is firstly to realistically design the server based on commercial models and secondly to clarify whether such a solution is feasible in achieving proper cooling of the server components while maintaining allowable operating levels. At the same time, the effect of boundary conditions i.e. inlet flow rate and fluid temperature is investigated by means of nine scenarios in a range of 1-3 lpm and 20-40 °C respectively. Moreover an investigation from the previous scenarios takes place in order to clarify which one achieves the highest energy savings in accordance to the exchanged heat power. Additionally, the paper compares three different dielectric fluids (EC-130, FC-40, mineral oil) used in respective applications to determine which parameters of their thermal properties affect heat transfer. The computational software in which the server is built and the flow is solved is Solidworks. The first chapter analyses the general layout of an immersion cooling system and then compares the advantages and disadvantages of this technique with the corresponding conventional methods. The second chapter provides a first introduction to the Solidworks software and the basic design commands used in the third chapter where the analytical design of the system in the software environment is presented. Then in chapter four all the necessary parameters to start the simulation are defined from the materials and working fluids used, to the settings required in the software. Consequently, chapter five presents the results of the simulation through graphs and images from the software. Finally, chapter six summarizes the conclusions drawn from the simulation results.	en
heal.advisorName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.advisorName	Tzivanidis, Christos	en
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.committeeMemberName	Μπραϊμάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	130 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false