Effects of free air cooling on uninterruptible power system reliability

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Date
2017-05-22
Department
Major/Subject
Translational Engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
59+8
Series
Abstract
Data center energy consumption has become a global environmental issue. In 2010 computing facilities used 1,3% of the world’s electricity usage and the fraction has been growing since then. Data centers utilizing traditional air conditioner cooling spend 40% of their total energy consumption for it. Different methods are developed in order to decrease the energy required for cooling. One of these methods is free air cooling. It shows good energy reduction capabilities but exposes electrical equipment to more demanding environment and reduces their reliability. Uninterruptible power systems are normally present in data centers and are subjected to the same environment than servers. This work studies the effects of indoor air quality on the reliability of uninterruptible power system. The background part reviews factors effecting the reliability of electronics with a focus on corrosion. The experimental part includes a "Telcordia GR-63 outdoor" mixed flowing gas test which mimics the long term effects of corrosive environment. The experimental work did not produce sufficient results to compare conformal coatings, surface finishes and relay casings. Ways to improve electronics reliability are presented based on literature. The design rules are more general improvements since the test did not help to make more precise observations.

Datakeskuksien energiankulutus on noussut globaaliksi ympäristöongelmaksi niiden kasvaneen energiankulutuksen takia. Vuonna 2010 datakeskuksien osuus oli 1.3% koko maapallon sähkönkulutuksesta ja kulutuksen osuus on kasvanut edelleen. Perinteisiä ilmastointilaitteita käyttävillä keskuksilla 40% energiasta menee jäähdytykseen. Tämän vuoksi on kehitetty uusia energiatehokkaampia jäähdytysmenetelmiä. Yksi tällainen menetelmä on ulkoilmajäähdytys. Sillä voidaan saavuttaa merkittäviä energiansäästöjä, mutta se altistaa laitteet huonommalle ilmanlaadulle ja täten heikentää niiden luotettavuutta. Häiriöttömät sähkönsyöttöjärjestelmät ovat normaalisti osa datakeskuksia ja alttiina samalle ilmalle kuin palvelimet. Tämä työ tutkii sisäilman laadun vaikutuksia häiriöttömien sähkönsyöttöjärjestelmien luotettavuuteen. Teoreettinen osa keskittyy elektroniikan luotettavuuteen, painottuen erityisesti korroosion vaikutuksiin. Kokeellisessa osuudessa suoritetaan "Telcordia GR-63 outdoor"monikaasutesti, joka jäljittelee korrosiivisen ympäristön pitkäaikaisia vaikutuksia. Kokeellinen osuus ei tuottanut riittäviä tuloksia piirikorttien lakkauksien, pintakäsittelyjen tai releiden eri kotelointitapojen vertailemiseksi. Yleisiä tapoja, joilla elektroniikan luotettavuutta voitaisiin parantaa on esitetty kirjallisuuden pohjalta.
Description
Supervisor
Paulasto-Kröckel, Mervi
Thesis advisor
Uusitalo, Jari
Vuorinen, Vesa
Keywords
free air cooling, data center, uninterruptible power system, corrosion, reliability
Other note
Citation