За какое время температура в машинном зале достигнет максимально допустимого значения?
Господа проектанты ЦОДов и им сочувствующие, пытаюсь прикинуть, как определить (в теории, не на практике) время, за которое при отключенном кондиционировании средняя температура в машинном зале поднимется до критического максимума. Предполагается, что у меня имеются следующие исходные данные: габариты машинного зала; температура на момент отключения кондиционеров; максимально допустимая температура; тепловыделение оборудования в зале. Не предполагается брать в расчет тепловые потери от стен, утечку воздуха и прочие не поддающиеся цифровому выражению параметры. Может, есть какие-нибудь формулы из термодинамики, подходящие для таких расчетов, может, есть свои формулы отлично коррелирующие с практикой? Точное значение получить не надеюсь, но хотя бы понимать, будет это время исчисляться секундами, минутами или десятками минут.
Спасибо!
UPD: Предпринимал следующую попытку расчета. Использовал формулу Q=cm(t2-t1), где
удельная теплоемкость воздуха при 20 град. Цельсия с=1005 Дж/(кг·град);
масса воздуха в машзале габаритами, например, 5х5х4 м и при плотности воздуха 1,2 кг/м3 (при 20 град. Цельсия) m=1,2 кг/м3 х 100 м3 = 120 кг;
t1 - пускай 20 градусов;
t2- 35 градусов.
Тогда Q = 1809000 Дж.
А значит, если у меня тепловыделение оборудования (30 серверов), например, 20000 BTU/час = 21100000 Дж/час, то температура в серверной поднимется на 15 градусов за 1809000/21100000 = 0,086 часа = 5 минут.
Но такие расчеты никак не вяжутся с практикой, в реальности цифры буду как минимум на порядок больше.
UPD2: Отдельные комментаторы заметили, что все-таки зря я пренебрег стенами, оборудованием и прочим. Соглашусь, звучит разумно. Но как это все увязать воедино я пока не представляю. Например, стены и оборудование действительно забирают часть тепла, но тут нужны другие формулы, не та, что я использовал для воздуха, как минимум потому, что их (стены и оборудование) мы не собирается нагревать до 35 градусов. При этом через стены тепло все-таки утекает вовне, а оборудование просто тепло аккумулирует. Сложно! Те не менее у меня остается надежда, что кто-то по такому пути уже прошел, тем более подтвердил свои расчеты на практике.
Попробуйте добавить в расчет еще информацию по серверным шкафам и т.п. Т.е. вместе с воздухом будет так же нагреваться и все оборудование. Например масса самого серверного шкафа сколько-то килограмм его теплоемкость можно взять по железу, добавить сюда еще ибпешники, небольшой бетонный слой стены ( например сантиметров 2-5, прикинуть сколько бетона в таком объеме) и т.д.
Эх... помню ещё в школьные годы очень любил и отлично знал физику.
Как вы уже заметили в вашей задаче есть минимум три составляющие: стены (также потолок и пол), воздух и оборудование (я буду именно их рассматривать, потому что они больше всего потребляют тепла). Так вот для воздуха вы уже всё рассчитали. Если я правильно вас понял, то вы приняли за критическую температуру 35. Но это температура только воздуха (да я кэп, но мне так легче рассуждать). Вопрос: какая температура будет у других составляющих, ведь у них даже теплоёмкости разные. Самый простой выход, на мой взгляд, это просто взять "на глаз" конечные температуры этих объектов. К примеру, конечная температура стен изменится максимум на несколько градусов( t2 - (~22-25)). Однако оборудование нагреется куда сильнее, потому что именно серверное оборудование отдаёт тепло воздуху (опять кэп). Итого примерно градусов 50-60. Опять же это всё так сказать "на глаз". Таким образом у вас есть три формулы Q. Они складываются и находится результат. Что там по массам и удельным теплоёмкостям - это уже вам виднее. Я брал стены, потолок и пол из бетона толщиной 20см. Насчёт оборудования сложно сказать: взял бы просто железо чтобы долго не ломать голову, если совсем придираться, то можно в расчёт ещё взять пластик. Объём оборудования можно примерно прикинуть отняв от объёма помещения треть или четверть (кому как нравится).
Сделав всё это можно получить хоть и очень округлённый, но результат. Точнее получится только на практике.
Я чисто практически делал - отключал кондиционирование в серверной, и следил за графиком роста температуры по данным мониторинга в Zabbix.
Дойдя до некоторого контрольного значения кондиционирование снова включал, и экстраполировал график.
В моем случае критический порог достигался примерно за 40 минут с момента отключения кондиционирования.
Верно, мы тоже практикуем подобный вариант. Но тут попался заказчик, который попросил подтвердить цифры расчетами. Это не требование с их стороны, скорее пожелание, но вопрос меня заинтересовал.
Потому что тепло от сервера будет идти не только на нагрев воздуха (с небольшой удельной теплоемкостью), но и на нагрев металлических стоек, радиаторов, корпусов, бетонных стен/потолка и прочего (с большой удельной теплоемкостью). Вот только бетон будет прогреваться не целиком (для этого надо много дней), а лишь поверхностно. Посчитать, наверное, будет очень сложно.
Проведите практические эксперименты в нужном ЦОДе или хотя бы сопоставимой серверной: отключите кондиционеры, поставьте термометры на нескольких уровнях высоты и засеките время. Доводить по предела не обязательно - достаточно прекратить эксперимент (включить кондиционеры) через 10 градусов.
Простой
Простой
