Эффективное охлаждение, free-cooling

Использование естественного холода

и рекуперации в системе

охлаждения ЦОД

Как это работает ?

Что надо сделать ! Владимир Киселёв V.Kiselev@hostco.ru

2

2 Что такое эффективное охлаждение ?

3

3 Основы энергоэффективного охлаждения!

Заставить работать природный холод зимой.

Использовать высокоэффективный холодильные

машины летом.

Увлажнять, но ничего не Кипятить !

Охлаждать, Дуть и Качать и ровно столько,

сколько нужно в данный момент времени.

Создать дополнительный направленный тепловой

поток используя естественную конвекцию.

4

4 Модель эффективная системы охлаждения ЦОД

120 kW

24 м3\ч

32 0С

18 0С

УралТрансБанк 2009 г

Горячий

коридор

Холодный

коридор

Холодный

коридор

фэн-койлы

5

5 Как это работает?

• Вся электроэнергия, подведенная к IT-оборудованию в ЦОД, в конечном итоге превращается в тепло которое необходимо отвести от оборудования, во избежание его перегрева.

• Отвод тепла от оборудования ЦОД происходит посредством нагрева воздуха проходящего через него.

• Проходя через фэн-койл, воздух взятый в горячем коридоре, отдает свое тепло, нагревая теплоноситель, охлаждается и перемещается в холодный коридор.

• Перемещение теплоносителя в контуре фэн-койлов осуществляется группой независимых насосов с частотным регулированием.

• Теплоносителем является раствор пропиленгликоля.

6

6 Принципиальная схема «Лето»

7

7 Принцип работы системы охлаждения в летний период

• Охлаждение теплоносителя холодного контура осуществляется

при помощи водоохлаждающей машины с жидкостным

охлаждением конденсатора.

• Отвод тепла от конденсатора водоохлаждаемой машины

происходит посредством нагрева теплоносителя горячего

контура. Перемещение теплоносителя осуществляется насосом с

частотным регулированием.

• Охлаждение теплоносителя горячего контура происходит в сухих

охладителях, градирнях, путем выброса излишнего тепла в

атмосферу, охлажденный теплоноситель возвращается обратно

в конденсатор холодильной машины, цикл повторяется.

8

8 Принципиальная схема «межсезонье»

9

9 Режим работы в межсезонье

• Данная схема аналогична летней, но тепло при этом отводится не

через сухие охладители в атмосферу, а через специальный

теплообменник, рекуператор, в систему теплоснабжения

приточных вент установок, тем самым совершая полезную работу.

• Экономически данная схема позволяет многократно снизить

затраты на тепловую энергию, используя тепло вырабатываемое

в ЦОД.

10

10 Принципиальная схема «Зима»

• Данная схема не использует водоохлаждающие машины, а

передача тепла осуществляется напрямую от контура фэн-койлов

через систему теплообменников и циркуляционных насосов в

систему теплоснабжения приточных вентустановок для

предварительного нагрева воздуха.

• Экономическая схема является практически идеальной, так как

позволяет экономить не только тепло вырабатываемое ЦОД, но и

ресурс водоохлаждающих машин.

11

11 Режим работы в зимний период

12

12 Резервирование системы охлаждения

13

13 Резервирование системы охлаждения

• Данная система не требует резервирования полной электрической

мощности, а небольшой ИБП резервирует только фэн-койлы и их

насосные группы, при этом полную холодопроизводительность

резервируют энергоаккумуляторы, емкости с запасом холодного

теплоносителя.

• Резервирование агрегатов и контуров охлаждения выполнено по

схеме N+1.

• При отключении основного питания

накопленный в энергоаккумуляторах

холодный теплоноситель продолжает

циркулировать и обеспечивает работу

системы на 6-15 минут до момента

включения резервного питания.

14

14 Основа система управления и контроля системы….

15

15 Концепция управления & преемственность процесса

• С ростом температуры в ГК фен-коилы увеличивают расход

воздуха тем самым сбивая температуру, при этом растет

температура возвращаемого теплоносителя первичного контура.

• С ростом температуры возвращаемого теплоносителя первичного

контура насосы данного контура увеличивают расход

теплоносителя, тем самым восстанавливают перепад температур

на входе и выходе контура.

• С ростом расхода теплоносителя через испаритель водо

охлаждающей машины растет еѐ холодопроизводительность.

Как следствие растет расход жидкости во вторичном контуре

конденсатора ну и соответственно набирают обороты

вентиляторы сухого охладителя

• ВСЕ ВЫШЕ ПЕРЕЧИСЛЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ДУБЛИРУЮТСЯ

16

16 Хорошая компания залог успеха !

Просто

Понятно

Надежно

Доступно

17

17 Насколько это эффективно ?

100kW

18

18 Исходные данные экономического расчета

Тем

перату

ра

на у

лиц

е

Энерго

потр

еб

ление

Усред

ненное

кол

ичеств

о ч

асов

в г

од

Сум

арны

й р

асход

эл

ект

роэнерги

и

в г

од

Сум

ма

Тем

перату

ра

на у

лиц

е

Энерго

потр

еб

ление

Усред

ненное

кол

ичеств

о ч

асов

в г

од

Сум

арны

й р

асход

эл

ект

роэнерги

и

в г

од

Сум

ма

"С kW Час kW\час руб "С kW Час kW\час руб

-15 7,34 664 4 872 18 027,71р. -10 3,73 1590 5 936 21 961,44р.

-10 7,82 921 7 200 26 641,00р. -5 4,06 915 3 718 13 755,12р.

-5 8,94 915 8 184 30 279,23р. 0 4,40 797 3 504 12 965,26р.

0 10,05 797 8 010 29 636,18р. 5 5,00 1155 5 772 21 356,22р.

2,5 13,91 478 6 651 24 606,96р. 8 6,24 659 4 110 15 208,56р.

3,5 16,37 212 3 471 12 841,87р. 9 11,09 182 2 018 7 466,23р.

3987 38387 142 032,96р. 5298 25058 92 712,83р.

4 24,65 181 4 462 16 509,34р. 12 13,52 553 7 475 27 658,75р.

8 27,01 935 25 253 93 435,95р. 16 14,63 940 13 754 50 888,77р.

12 29,19 735 21 455 79 383,32р. 20 15,81 1233 19 500 72 148,87р.

16 31,57 940 29 677 109 804,79р. 24 17,70 587 10 389 38 439,66р.

20 33,91 1233 41 808 154 690,87р. 28 19,61 102 2 000 7 401,25р.

24 36,52 587 21 437 79 316,08р. 32 22,56 0 0 0,00р.

28 40,90 102 4 172 15 434,68р. 45 35,73 0 0 0,00р.

32 45,59 0 0 0,00р.

45 68,85 0 0 0,00р.

4713 148264 548 575,04р. 3415 53118 196 537,29р.

690 608,00р. 289 250,12р.

4713 3415

64 kW

Итого в год

Зона

фрику

линга

Зона

работы

ком

прессора

120 kW

3,70р.

Износ компрессора в год (в часах) Износ компрессора в год (в часах)

Итого в год

Наим

енование

парам

етр

аЦена за один киловат

19

19 Зависимость потребления от температуры

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

-10 -5 0 5 8 9 12 16 20 24 28 32 45

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

-15 -10 -5 0 2,5 3,5 4 8 12 16 20 24 28 32 45

120kW

64kW

20

20 Формула успеха - Время экономит деньги ! В р е м я

Принудительно

3987 4713

Д е н ь г и

Естественно

64 kW

120 kW

64 kW

120 kW

54% 46%

5298 3415

39% 61%

142 032,96р.

.

548 575,04р.

79% 21%

92 712,83р. 196 537,29р.

68% 32%

21

21 Сколько мы экономим за один год !

1 609 500,00р.

1 030 080,00р.

690 608,00р.

740 829,88р.

289 250,12р.

918 892,00р.

Фирновая система 120kW

Полный круг – энергозатраты системы прямого фреонового охлаждения, в год.

Желтый сектор – энергозатраты системы охлаждения с фрикулингом, в год.

Зеленый сектор –экономия на энергоносителях, в год.

Фирновая система 64kW Cмешанная система 64kW

Cмешанная система 64kW

22

22 Расчет окупаемости затрат или экономия за период

Смешанная система

Фреоновая система

Экономический эффект

120 kW Ремонт

Срок окупаемости 5 лет

23

Что нам стоит ЦОД построить Нарисуем…….

3D модель будущего дата центра.

23

24

Примеры

Гидравлика и насосы

24

25

25 Критерии выбора

Экономия электроэнергии на охлаждение серверной до 50 % в год в сравнении с другими системами кондиционирования

Возможность использования тепловой энергии выработанной в ЦОД в системе отопления здания и, как следствие, снижение и срока окупаемости системы затрат на теплоснабжение

Высокий ресурс работы и широкий диапазон регулирования холодильной мощности

Энергонезависимое резервирование системы охлаждения (не требуется дорогостоящий ИБП)

Низкие затраты на энергоносители в процессе эксплуатации

Возможность охлаждения стоек с высокой энергетической плотностью (до 24 кВт на стойку)

Возможность создания разных температурных режимов для зон с разной энергетической плотностью

26

26 Спасибо за внимание!

Берегите природу

Владимир Киселёв V.Kiselev@hostco.ru