CHŁODZENIE, WENTYLACJA I KLIMATYZACJA DATA CENTER

 

 

Firma Ekonair posiada rozwiązania w postaci klimatyzatorów ewaporacyjnych, które można zastosować przy chłodzeniu centrów danych.

 

WSPÓŁCZYNNIK CHŁODZENIA EER 33

(30°C/40%RH dla powietrza zewnętrznego)

 

 

Chłodzenie wyparne jest bardzo prostą metodą schładzania budynków bez użycia szkodliwych czynników chłodniczych. Klimatyzatory ewaporacyjne to technologia odparowania wody z filtrów celulozowych spowodowanej przepływem powietrza przez te filtry. Woda odparowuje do powietrza i jednocześnie je ochładza. Moc chłodnicza jest uzależniona od temperatury i wilgotności zasysanego powietrza.

Badania przeprowadzone w Polsce (gmina Poznań) udowadniają skuteczność działania chłodzenia wyparnego. Badania te wykazały, że wilgotność w budynku schładzanym o powierzchni około 200 m2 wahała się w granicach 52% do 57%, a temperatura powietrza nawiewanego wahała się pomiędzy 19° a 20,7°C. Powyższe warunki spełniają najwyższe standardy ASHRAE.

Przez większość czasu na terenie Polski występuje temperatura poniżej 20°C. Wykorzystując klimatyzatory bezpośrednie można schładzać budynek z użyciem powietrza zewnętrznego. Według stowarzyszenia ASHRAE jeżeli zmniejszymy temperaturę powietrza nawiewanego z 25°C do 18°C ilość defektów spada o 25%.

Wilgotność względna (RH) nie jest tak istotna jak temperatura nawiewu serwerowni, gdyż większość urządzeń działa w zakresie wilgotności 10-90% RH (w warunkach w których nie dochodzi do kondensacji). Standardy stowarzyszenia ASHRAE dopuszczają pracę serwerowni z wilgotnością w zakresie 20- 80% z rekomendowanym punktem rosy w zakresie 5,5 do15C. Wiele serwerowni zaniechało kontroli wilgotności względnej, ponieważ ścisłe utrzymywanie poziomu 45 -55% RH jest bardzo energochłonne i powoduje wzrost współczynnika PUE (Power Usage Effectiveness - Efektywnością wykorzystania energii) powyżej wartości 2,5.

Niska wilgotność względna niosąca ze sobą ryzyko powstawania wyładowań elektrostatycznych nie jest już tak niebezpieczna jak niegdyś. Jeżeli uziemienia zostanąprawidłowo wykonane oraz procedury postępowania odpowiednio dopracowane, sterowanie centralne można ustawić aby klimatyzacja wyparna chodziła w trybie normalnym, a w razie przekroczenia pewnych granicznych wartości wilgotności i temperatury załączała się klimatyzacja konwencjonalna.

 

Co to jest PUE?

 

PUE-  Efektywność Wykorzystania Energii (Power Utilisation Effectiveness)

Stosunek całkowitego wykorzystania energii do energii wykorzystanej przez urządzenia IT

DCiE - Sprawność infrastrukturalna serwerowni

Odsetek energii, która jest wykorzystana przy urządzeniach IT w całej serwerowni

Dzięki zastosowaniu technologii odparowania wody można zmniejszyć współczynnik PUE nawet do wartośći 1,1. Tak dobrych wyników nie mają nawet serwerownie takich koncernów jak Google czy Facebook.

 

Korzyści

 

Całkowite zapotrzebowanie na moc chłodniczą serwerowni = 100 kW

System

Standardowy system CRAC

Chłodzenie ewaporacyjne

Współczynnik EER

~2

~31

Pobierana moc elektryczna

50 kW

0 kW

Moc wentylatora klimatyzacji ewaporacyjnej

Nie dotyczy

0,53 kW/m3/s

 

Końcowe zapotrzebowanie na moc elektryczną

50 kW

3,3 kW

Ilość godzin pracy urządzeń

8760

 

Woda*

Energia elektryczna

Koszt mediów

11,16 zł/m3

0,54 zł/kWh

 

Zużycie energii elektrycznej

438 000 kWh

28 908 kWh

Zużycie wody

0

155 m3

Koszt energii elektrycznej

236 520 zł

16 151 zł

Koszt wody

0 zł

1 730 zł

Koszty eksploatacyjne roczne

236 520 zł

17 881 zł

Zaoszczędzone pieniądze rocznie (różnica łącznych kosztów):

218 639 zł !!!

* Koszty wody liczone z odprowadzeniem ścieków. Odpływ można podłączyć do podlewania trawników wtedy koszty wody zmaleją o około połowę

Jak wynika z obliczeń i z naszego doświadczenia koszty eksploatacyjne systemów wyparnych są wielokrotnie mniejsze niż standardowych systemów sprężarkowych. Zazwyczaj zwrot kosztów inwestycyjnych następuje w okresie krótszym niż rok.

 

Sterowanie i kontrola parametrów serwerowni

 

Każdy projekt jest rozwiązaniem indywidualnym pod względem doboru i montażu klimatyzatorów. Jednak kontrola może się odbywać uniwersalnie na kilka sposobów. Jednym z nich jest sterowanie kadym urządzeniem z osobna za pomocą panelów sterowania. Drugim sposobem jest podłączenie wielu urządzeń za pomocą hubów do jednego panelu sterującego. Trzecim i najbardziej zaawansowanym jest system kontroli do sterowania klimatyzatorami ewaporacyjnymi i wentylatorami wyciągowymi. Przy czym trzeci system oferuje również możliwość sterowania konwencjonalnymi klimatyzatorami sprężarkowymi, kontrolą prędkości wentylatorółw, system do diagnozy urządzeń oraz funkcje, które opisane są w instrukcji obsługi urządzenia.

Przepływ objętościowy powietrza

 

Bez względu na standardy przyjmowane przez różne stowarzyszenia trzeba pamiętać, że aby schłodzić urządzenia w serwerowniach wymaga się znacznych przepływów powietrza. Typowa serwerownia o mocy 100kW potrzebuje przepływu powietrza rzędu 8,5 m3/s to daje 30 600 m3/h. Systemy wentylacji, które zużywają najmniejszą ilość energii wykorzystują wentylatory osiowe komutowane elektronicznie (EC). 100KW serwerownia może być wentylowana za pomocą wentylatorów o mocy elektrycznej mniejszej niż 4 kW. To oznacza, że do współczynnika PUE zostanie zaledwie dodana wartość 0,04. Jest to kluczem do osiągniecia współczynnika PUE poniĹźej poziomu 1,1.

Zmniejszanie prędkości obrotowej wentylatorów zmniejsza pobór energii. Można przyjąć, że wentylator obracający się z prędkością połowy prędkości maksymalnej zużywa 12,5% energii. Kiedy serwerownie pracują z mocą częściową do maksymalnej można ograniczyć wspólczynnik PUE jeszcze bardziej, wychodząc z powyższego założenia.

 

Jaki jest zakres temperatur stosowany w serwerowniach?

 

Większość współczesnych serwerów jest zaprojektowana do pracy w temperaturze 10 st C do 35 st C. Jeżeli temperatura jest jednak wyższa niż 25 st C wentylatory serwerów zwiększają obroty aby utrzymać temperaturę. To prowadzi do zwiększonego poboru energii elektrycznej i możliwych problemów z hałasem.

 

Jaki jest zakres wilgotności dopuszczalny w serwerowniach?

 

Wilgotność względna (RH) jest najbardziej rozpoznawalnym parametrem używanym do mierzenia wilgotności, współczesne standardy odnoszą się rółwnież do pomiarółw punktu rosy. Głównymi problemami związanym z niską/wysoką wilgotnością są adowania elektrostatyczne i osadzanie się wilgoci na papierze i elementach elektrycznych. Obecnie serwery są odpowiednio uziemiane, a system wentylacji  z podłogami technicznymi zapewnia kontrolę nad wilgotnością. Większość serwerów telekomunikacyjnych nie stosuje już osuszaczy i nawilżaczy powietrza.

 

Pył‚ i zewnętrzne zanieczyszczenia?

 

Nowoczesny sprzęt IT posiada zamknięte dyski oraz szczelne łożyska. Podczas badań Intel'a przeprowadzonych w serwerowni o wysokim zagęszczeniu urządzeń IT, nie zaobserwowano znaczącej różnicy błędów przy użyciu świeżego powietrza zewnętrznego do konwencjonalnej wentylacji. Pady oraz wstępne filtry (przeciw większym zanieczyszczeniom np. insekty, nasiona itd.) powodują że pył nie osadza się w serwerowni, ale na samych padach chłodzących. Taka filtracja jest zaliczana do standardu G4. Szczególnej uwagi wymagają obiekty położone w miejscach o wysokim stężeniu pyłów np. w sąsiedztwie elektrowni węglowych.1

Odsłony: 550