Geri Dön

White space cost optimization and application of parametric modeling on white space design improvement process

Sistem odası maliyet optimizasyonu ve parametrik modelleme yaklaşımının sistem odası tasarım iyileştirme sürecinde uygulanması

PDF İndir

  1. Tez No: 438177
  2. Yazar: TUĞÇE KAYA SEVER
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 117

Özet

Günümüz bilgi çağında bilginin önemi her geçen gün daha fazla önem kazanmaktadır. Artan rekabet nedeniyle bilginin daha hızlı, daha doğru ve daha az maliyetle paylaşılması veya saklanması çok önemli bir süreçtir. Bu süreçlerin yönetimi göz önünde bulundurulduğunda, veri merkezlerinin bilgi işlem sektöründeki yerini ve önemini daha iyi anlamak mümkün olacaktır. Tez kapsamında ilk olarak yayın incelemesi yapılmıştır. Yayın araştırması üç ana başlık etrafında toplanmıştır. Bu üç ana başlık, veri merkezi kurulumundan önce belirlenmesi gereken soğutma sistemi seçimi, veri merkezi yer seçimi ve veri merkezi büyüklüğü ile ilgilidir. İlk başlıkta soğutma sistemleri ile ilgili çeşitli yayınlar incelenmiştir. Literatür taramasında veri merkezleri ile ilgili yazılmış makalelerin çoğunda soğutma sistemlerine yer verildiği görülmüştür. Buradan da anlaşılabileceği gibi soğutma sistemlerinin, veri merkezi tasarımı ve planlamasının önemli bir kısmını oluşturduğu da anlaşılabilmektedir. Soğutma sistemleri başlığı altında soğutma sistemleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Sistem odasında ortaya çıkan ısının soğutma sistemleri ile dış ortama atılması ve gerekli soğuk havanın sistem odasına alınması gerekmektedir. Burada önemli olan, sistem odası ekipmanlarının çalışma performanslarının yüksek olduğu ortamı sağlayabilmektir. Sistem odaları soğutma sistemleri ile ilgili yapılan çalışmalarda genel olarak yeterli miktarda soğuk hava sağlanması, bu havanın sistem odası içerisinde düzgün dağılımının sağlanması ve ısının dış ortama atılması konuları üzerinde yoğunlaşılmıştır. Bu ortamın sağlanabilmesi için; IT ekipmanlarının arka kısmından çıkan sıcak hava kütlesinin, IT ekipmanlarının ön kısmından giren soğuk hava ile karışmaması için sıcak ve soğuk hava koridorları oluşturulmuştur. Hava koridorları sayesinde sıcak ve soğuk hava ayrı hacimlerde kendi içlerinde izole edilmiş olmaktadır. Bu sayede sıcak ve soğuk havanın karışımı engellenmiş olmaktadır. İkinci bir konu ise yükseltilmiş döşemedir. Yükseltilmiş döşeme sayesinde soğuk hava kütlesi, sistem odası döşeme altından homojen bir şekilde dağılarak delikli döşeme üzerinden IT ekipmanlarının ön kısmına ulaşmış olmaktadır. Burada önemli olan kısım döşeme altının temizliği ve döşeme altından geçen kabloların yerleşiminin hava akımını engellememesi gerektiğidir. Aksi taktirde sistem odasındaki IT ekipmanlarının çalışma performansı ciddi seviyelerde düşme eğilimi gösterebilmektedir. IT ekipmanlarının çalışma performansı ile ilgili incelenen yayınlarda, veri merkezindeki toplam tüketilen gücün IT ekipmanlarının tükettiği güce bölümünden Güç Tüketim Verimliliği(PUE) değerinin elde edildiği gözlemlenmiştir. Bu değer, sistem odası performans verimliliği hakkında bilgi vermektedir. Sistem odalarındaki iklimlendirme için daha önceden uygulanmış olan sistemler incelenmiştir. Burada göze çarpan hava soğutmalı ve su soğutmalı sistemlerin kullanılmasıdır. Su soğutmalı sistemlerde suyun havaya gore daha iyi soğutma kapasitesine sahip olduğundan daha verimli sistemler olduğu öğrenilmiştir. Fakat, sistem odalarında su sızıntısı risklerinden ötürü sulu sistemlerin riskli olduğu anlaşılmıştır. Serbest soğutma yapan endirekt havadan havaya soğutma yapan soğutma sisteminde ise diğerlerine göre verimli bir sistem olduğu(PUE değeri düşük) ve çalışma maliyetlerinin diğerlerine kıyasla daha uygun olduğu gözlendiğinden bu sistem günümüzde daha çok tercih edilmeye başlanmıştır. İkinci literatür ana başlığı konusu olan veri merkezi yer seçimi MATLAB'de geliştirilen yazılımla incelenmiştir. Seçilecek olan veri merkezi yerinin sahip olduğu iklim koşulları serbest soğutma sürelerini etkilemektedir. Çünkü soğuk iklime sahip bir yerde kurulan veri merkezinin sıcak iklimde kurulan yere göre daha fazla serbest soğutma yapabildiği incelenen yayınlardan öğrenilmiştir. Ayrıca, yer seçimi belirlendikten sonra kurulacak olan soğutma sistemininin seçilmesi gerekmektedir. İklim koşulları soğutma sistemlerinin verimliliğini büyük ölçüde değiştirebilmektedir. Üçüncü başlık ise sistem odası toplam alanının belirlenmesidir. İncelenen yayınlarda, büyük kapasiteli veri merkezlerinin küçük kapasiteli veri merkezlerine göre daha fazla enerji tükettiği görülebilmektedir. Normal olarak büyük kapasiteli veri merkezleri daha fazla IT ekipmanı içereceğinden daha fazla enerjü tüketimi olacaktır ancak bunun veri merkezi verimliliğini nasıl etkilediği MATLAB'de geliştirilen yazılımla inclenmiştir. Genel olarak yapılan çalışmalarda, sistem odasında izin verilen sıcaklığı en yüksek seviyeye çıkararak soğutma kapasitesinin düşürülmek istendiği görülmüştür. Yayın araştırması kısmından sonra tezde sistem odası maliyet analizi arayüzü geliştirilmiştir. Bu analiz sayesinde yazılımı kullancak olan kullanıcı veri merkezi kurulum ve işletim maaliyetlerini hesaplatabilecektir. Bu yazılımın kolay kullanılabilmesi açısından grafiksel kullanıcı arayüzü yaratılmıştır. Bu arayüz sayesinde kullanıcı arayüzde çıkan parametreleri kendine en uygun şekilde doldurabilir ve bu sayede gelecekte yapacağı yatırım için simülasyonlar koşturup hangi tercihin kendisine en büyük faydayı sağlayacağını görecektir. Bu da uzun vadede kullanıcının büyük miktarda tasarruf elde etmesini sağlayacaktır. Maliyet hesabı yazılımı kullanımı için; kullanıcının soğutma tipini, veri merkezi yerini, hesaplama periyodunu, sistem odası sıcaklık standardını ve sistem odası server gücü girdilerini belirlemesi gerekmektedir. Bunları girdikten sonra çıktı olarak yatırım maliyeti, günlük/aylık/yıllık işletme maliyetleri, gerekli soğutma gücü, toplam güç ve buradan güç kullanım verimliliği elde edilmektedir. Tezin sonraki aşamasında sistem odası parametrik modelleme yazılımı geliştirilmiştir. Bu yazılım sayesinde kullanıcı sistem odası yerleşim tasarımını otomatik olarak çizdirebilecektir. Bu yazılım geliştirilen sistem odası maliyet analizi algoritması kullanılarak veya bu yazılım kullanılmadan çalıştırılabilmektedir. Eğer bu iki yazılım birbiriyle bağlantılı çalışssın isteniyorsa; bir önceki yazılımdan elde edilen sonuçlar direk olarak ikinci yazılıma aktarılabilmektedir. Bağımsız olarak çalışılmak isteniyorsa, bir önceki yazılım çıktılarından bağımsız olarak ikinci yazılımda manuel bilgi girişi yapılabilmektedir. Sistem odası parametrik modelleme yazılımının çalıştırılabilmesi için girilmesi gereken parametreler: sistem odası güç gereksinimi, yedeklilik seviyesi, server başına düşen güç, her bir ünite başına düşen soğutma gücü ve soğutma ve IT ekipmanlarının ölçüleridir. Bu bilgiler girildikten sonra kullanıcıya çıktı olarak toplam sistem odası alanı, soğutma ve IT ekipmanlarının otomatik üç boyutlu ve iki boyutlu çıktıları elde edilebilmektedir. Tezin son kısmında, sistem odası maliyet optimizasyonu yapılmıştır. Bu kısımda, soğutma optimizasyonı yapabilmek için farklı parametreler içeren simulasyonlar çalıştırılmıştır. Soğutma tipi, veri merkezi yeri, sistem odası sıcaklık standardı, sistem odası IT gücü etkisinin sistem odası soğutma maliyeti üzerine etkisi incelenmiştir. Böylece, farklı sistem odası parametrelerinin sistem odası soğutması üzerindeki maliyet etkisi gözlenmiştir. Bu bölümün sonunda, optimizasyon amacı olan sistem odası maliyetini en düşük seviyede tutacak olan en optimal parametreler belirlenmiştir. Tezin en son kısmında, yapılan çalışmalar sonucunda tezden elde edilen sonuçlar açıklanmış ve ileride yapılacak olan çalışmalar için önerilerde bulunulmuştur.

Özet (Çeviri)

Due to the considerable importance of the data, day by day, the data importance is getting much more importance ever. It is significant that the data should be shared and stored faster, more accurate and more cost effectively than before because of the increasing competition. Therefore, the data management is quite important process. Within the view of the fact that data centers have an important position within the information technology industry. To be the most essential for designers to recognize the importance of improving or optimizing datacenter cost performance and layout. today`s the data center buildings are getting much more importance. The aim of the study is to demonstrate the use of developed software, parametric design and optimization method and their time feasibility. Before beginning to the thesis a literature researches were made. These researches can be grouped under three main topics. These three topics can be listed as choosing the cooling type, choosing the location of the data center and the size of the data center. In literature researches, most of the researchers dealt with the cooling system issue. From this information, it is known that the cooling system is an important issue which must be identified before the data center design and planning. In researches related to the cooling systems of the white space, they are widely focused on the sufficient amount of cold air supply, proper air distribution and removing heat generation issues. Raised floor and aisle containment application can be a good example to solve these issues. If these examples applied accurately, the IT equipment performance can be achieved to high level. Also, the power usage effectiveness value gives the user about the IT equipment performance based on the researches. In the second group of studies, site selection of the data center topic is reviewed. According to the researches, climate conditions of the site affect the cooling system working time. Especially for the indirect air to air cooling system, free cooling times can be decreased dramatically when the data center is installed in a cold climate site. At the last part of the literature, total size of the white space is examined. High capacity white space consumes more energy than the low capacity of white space. So, white space with high capacity needs more cooling energy than the other one. In general, researchers aim to increase the maximum allowable temperature of the white space by decreasing the cooling capacity. After the literature research, white space cost calculation software is developed. With this developed software, the user can calculate the capital expenditure and operating expenditure of his/her white space. Graphical user interface created to make the software user friendly tool. This software provides user to learn the estimated expenditure before the huge amount of investment. So, this tool results in great savings for the investor. At the next chapter in the thesis, parametric white space modeling is developed using the previously defined algorithms or without previously algorithms. So, previously developed software outputs can be directly passed to this parametric modeling. If not necessary, user can fill the output parameters manually. In this parametric modeling, after filling the user inputs, total white space area, white space and IT equipment layout can be obtained as a three dimensional and two dimensional views. At the last chapter of the thesis, white space cost optimization is realized. In this chapter, different simulations run in the software for the optimization. Therefore, the effect of the different white space parameter can be observed on the white space cooling cost analysis. At the last of the thesis, the results obtained from the thesis are explained and there are some suggestions for the future studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    881472

    Çok-doğruluklu temsili modelleme ile aeroelastik tasarım optimizasyonu uygulaması

    Implementation of an aeroelastic design optimization with multi-fidelity surrogate modelling

    ENES ÇAKMAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELİKE NİKBAY

  2. Tez No

    676744

    Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines

    Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması

    EGE ÜNLÜTEPE KESKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ

  3. Tez No

    467255

    Development of a CAD system for parametric and attribute-based modification of yacht hull models

    Yat gövde modellerinin parametrik ve sıfat-tabanlı modifikasyonu için bilgisayar destekli tasarım sisteminin geliştirilmesi

    SHAHROZ KHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Konstrüksiyon ve İmalat Ana Bilim Dalı

    Assist. Prof. Dr. ERKAN GÜNPINAR

  4. Tez No

    517314

    Yapı bilgi modelleme tabanlı hesaplamalı tasarım yaklaşımı ile mimari tasarım iş akışlarının verimliliğinin sağlanması

    Ensuring the efficiency of architectural design workflowswith computational design approach based on building information modeling

    AYŞEGÜL ÖZLEM BAYRAKTAR SARI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MERYEM BİRGÜL ÇOLAKOĞLU

  5. Tez No

    692422

    Hybridization of probabilistic graphical models and metaheuristics for handling dynamism and uncertainty

    Değişimin ve belirsizliğin ele alınması için olasılıksal çizgesel biçelerin ve sezgi-üstlerinin melezleştirilmesi

    GÖNÜL ULUDAĞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE ŞİMA UYAR

Geri Dön