Climate solutions verdampingskoeling, adiabatische bevochtiging en programmeerbare regelaars
Energiebesparende oplossingen voor datacentra
carel.com
Data center air-conditioning Datacenter airconditioning is essentieel voor de juiste werking van de apparatuur voor informatietechnologie: apparaten voor verwerking en opslag produceren aanzienlijke warmte die verwijderd moet worden teneinde optimale bedrijfsomstandigheden te garanderen.
Energiebesparing door adiabatischekoeling en adiabatischebevochtiging: integratie en veelzijdigheid
Wereldwijde stroomverbruik van datacentra wordt geschat op 30 GW, opgeteld is dat ongeveer 1,5% van het totale elektriciteitsgebruik van de aarde: als gevolg van dit verbazingwekkend niveau van energieverbruik, worden energiebesparende oplossingen steeds meer omarmd. Op dit moment is de meest toegepaste technologische oplossing het gebruik van Computer Room Air Conditioners (CRAC) of close controle units (CCU), die de lucht in het datacenter koelen en waar nodig bevochtigen.
Continue technologische ontwikkeling in de sector en een constante focus op energiebesparing worden weerspiegeld in de ontwikkeling van de oplossingen voor airconditioning die zijn gekozen: van het controleren van de luchtstroom tot het installeren van airconditionings systemen in de buurt van de warmtebronnen, evenals het gebruik van hoogrendements apparatuur. Verder kunnen ook , luchtbehandelingskasten worden gebruikt om buitenlucht in de vrije koelmodus te leveren, en waar mogelijk de temperaturen te verlagen en verder te verlagen met behulp van adiabatische luchtbevochtigers (adiabatische koeling).
Energiebesparing
Kritische doelstellingen
Flexibiliteit
Wereldweide energiebesparing: 69 kW voor elke 100 l/h verdampt water, met zeer laag energieverbruik en drukval (30 Pa).
Betrouwbare oplossingen voor toepassingen waar continue werking en redundantie van essentieel belang zijn.
De energiebesparingsvoorstellen kunnen worden gebruikt in alle toepassingen, inclusief retrofits voor het verbeteren van de PUE van bestaande datacentra.
Verdampingskoeling en adiabatische bevochtiging De oplossing voor datacenter airconditioning met het hoogste rendement en de laagste milieu-impact
30
15
20
C
CH
IEC
0% =7
+M
ECH
0% =6
FC
20 C
G
100
%
15
90
b =2
5C
10
LIN
15 C
= 100 %
80
G 70
5 0.887
0 0.885
10
20
30
tw
LC OO
0% =3
5 0.882
0 0.880
15
LC OO
ICA
0% =4
5 20 C
DEC
60
10 C
5C
0
AN
0% =5
FC + MIX+HUMIDIFICATION 10
110
LIN
= 20
5
ICA
C
0C
0
AN
tw
b =2 5
120 25
ME
5C
-5
x (gv/kga)
30
90
C
FC + MIX
C
)
a
0 0.990
10
30
=1 00 =9 % 0% =8 0%
IEC
/kg
3 /kkg a)
C
kJ
(m 5 (m 0.992
20
40
h(
100
v=
50
verdampingskoeling en het elimineren van onvolkomenheden.
0 0.995
wordt vertegenwoordigd door het rode gebied. Verdampings- koelers, zoals waterverstuivers, bieden zeer efficiënte koel oplossingen met als extra voordeel de controle van de rv met aanzienlijke vermindering van het energieverbruik en kosten zonder gevolgen voor de onderhoudskosten. Optimale beheersing van de airconditioning systemen 80 is even cruciaal als het maximaliseren van de 70 energiebesparing middels 60
5 0.777
De grafiek illustreert de klimatologische omstandigheden waarin de adiabatische koeling, gecombineerd met een warmtewisselaar, de mogelijkheid geeft om de waardes van temperatuur en vochtigheid te bereiken zoals aanbevolen door ASHRAE en vermindert aanzienlijk het energieverbruik van de mechanische koeling. Het groene gebied (FC) vertegenwoordigt de condities waarin het mogelijk is om vrije koeling te gebruiken, het aangrenzende gebied (FC + MIX) beschrijft de condities waarin het noodzakelijk is om de buitenlucht met de retourlucht te mengen zodat de temperatuur onder controle is. Het gebied onder (FC + MIX + BEVOCHTIGING) heeft extra adiabatische bevochtiging nodig om de minimum rv, vastgelegd door ASHRAE, te bereiken. Het blauwe gebied (DEC) geeft de buitenluchtcondities aan, geschikt om de gewenste temperatuur met alleen directe adiabatische koeling DEC te 10 bereiken! Het gele gebied (IEC) geeft de buitenluchtcondities 0 aan, geschikt voor indirecte adiabatische koeling IEC met behulp van een -10 warmtewisselaar tussen de buitenlucht en de gerecirculeerde interne lucht; het gebied (IEC + mechanische COOLING) heeft additioneel verdere mechanische koeling nodig. Wanneer de toevoer van externe lucht in het datacenter niet is toegestaan, zal IEC het vorige DEC scenario overnemen. De buitenluchtcondities waar mechanische koeling vereist is,
0 25
30
20
35
40
30
45
tdb (C)
40
“Verdampingskoeling”- het essentiële boek over deze koeltechniek: een milieuvriendelijke manier om het energieverbruik van koelsystemen te verminderen.
Geen stof
Communicatie
Temperatuur & vochtregeling
het water dat door waterverstuivers gebruikt wordt voor verdampingskoeling introduceren geen stof in het datacenter.
De programmeerbare regelaars beschikken over talrijke plug in opties voor het communiceren met de meest gebruikte GBS systemen.
Een rationele en efficiënte oplossing kan worden gebruikt om de lucht middels verdampingskoeling te koelen terwijl de rv geregeld wordt
50
50
Directe vrije koeling + DEC met adiabatische bevochtiging De oplossing die het gebruik van de buitenlucht optimaliseert, verlagen van de temperaturen in de zomer middels directe adiabatische koeling (DEC) en regeling van de rv in de winter, met het hetzelfde toestel
• Maximale vrije koeling en effectieve DEC • Verruiming van de periode waarbij vrije koeling gebruikt kan worden. • Nauwkeurige vocht regeling
Het systeem bestaat uit een LBK die in de zomer buitenlucht als gratis koeling gebruikt, plus DEC wanneer het buiten omstandigheden dit toelaten. De lucht is bevochtigde en gekoelde waardoor ca. 680W/L koeling wordt verkregen met een energieverbruik van slechts 4W/L. Dit proces is de meest efficiënte wijze van koeling aangezien het geen tussenliggende stadia heeft voor warmte-uitwisseling. De lucht wordt in de koudestraat geïntroduceerd en middels roosters of plenums verdeeld. De retour ventilator trekt dan de lucht uit de warmestraat. Een kleppenregister regelt de minimale temperatuur van de toevoerlucht door de recirculatie te moduleren. In de winter, het systeem zorgt in de winter voor een nauwkeurige regeling van de rv, met
2
een energieverbruik van maar 4W per liter in vergelijking tot 750W per liter voor stoombevochtigers.
1
pCO: beheer van de LBK onderdelen, temperatuur toevoerlucht en de relatieve vochtigheid
2
humiFog: staat garant voor nauwkeurige en maximale efficiëntie in DEC en bevochtiging (directe bevochtiging vereist een nauwkeurige regeling)
3
VFD Frequentieregelaar om de secondaire luchtstroom te moduleren afhankelijk van de vraag
LABEL WARNING!!
3
1
Indirecte luchtzijdige vrije koeling + IEC De oplossing die vrije koeling maximaliseert, implementeert indirecte adiabatische koeling zonder toevoer van buitenlucht in het datacenter dus geen problemen met verontreinigende stoffen, of wanneer de luchtvochtigheid betekent dat DEC niet gebruikt kan worden
Het systeem bestaat uit een LBK die de lucht recirculeert, deze koelt het via een warmtewisselaar dat de warmte uitwisselt met de buitenlucht. Deze “secundaire” luchtstroom stroomt door de warmtewisselaar zonder het datacentrum in te gaan. De adiabatische koeler (2) vermindert de “secundaire” luchttemperatuur, terwijl tegelijkertijd het verhogen van de vochtigheid tot 95%, maximale koeling garandeert van de gerecirculeerde lucht. Een koelbatterij kan aanvullende koelcapaciteit, indien nodig, leveren garandeert redundantie. In de winter zorgt een tweede adiabatische bevochtiger (3) voor een nauwkeurige regeling van de luchtvochtigheid met een energieverbruik van slechts 4 W per liter van verneveld water. De lucht wordt
in de koudestraat geïntroduceerd en middels roosters of plenums verdeeld. De retour ventilator trekt dan de lucht uit de warmestraat.
• Uitbreiding van de omstandigheden waarbij adiabatische koeling kan worden
1
pCO: beheer van de LBK onderdelen, temperatuur toevoerlucht en de relatieve vochtigheid
gebruikt • Recirculatie van gebruikte lucht ter voorkoming van vervuiling
2 3
4
optiMist: garandeert bevochtiging en een aanzienlijke energiebesparing middels IEC
• Nauwkeurige vocht regeling
Frequentieregelaar om het luchtvolume te moduleren afhankelijk van de vraag
2 6
3 4
LABEL WARNING!!
1
Indirect vrije koeling + IEC gecombineerd met CRAC De oplossing waarbij IEC gecombineerd wordt met traditionele airconditioning technologie met behulp van Computer Room Air Conditioners
• Recirculatie van de lucht om vervuiling te voorkomen • Ideale oplossing voor retrofits in bestaande datacentra • Vochtregeling met adiabatische bevochtiging • Redundantie met twee afzonderlijke systemen
kanalen toe kan. In de winter zorgt een tweede adiabatische bevochtiger (3) voor een nauwkeurige regeling van de luchtvochtigheid met een energieverbruik van slechts 4 W per liter van verneveld water.
Het systeem bestaat uit een LBK die de lucht recirculeert, deze koelt middels buitenlucht via een warmtewisselaar. Deze “secundaire” luchtstroom stroomt door de warmtewisselaar zonder het datacenter in te gaan. De adiabatische koeler (2) vermindert de “secundaire” luchttemperatuur, terwijl tegelijkertijd het verhogen van de vochtigheid tot 95%, maximale koeling garandeert van de gerecirculeerde lucht. De gekoelde lucht wordt naar de CRAC inlaat geleidt, waardoor zijn energieverbruik aanzienlijk vermindert. In dit voorbeeld kan de LBK een variabel percentage van de gerecirculeerde lucht aanpassen, aangepast aan de toepassing en de beschikbare ruimten: alle lucht aan de CRAC kan vooraf worden gekoeld, of slechts een gedeelte hiervan, wat betekent dat men met kleinere units en
3
1
2
optiMist: garandeert bevochtiging en een aanzienlijke energiebesparing middels IEC
4
6
4 1
pCO: beheer van de LBK onderdelen, temperatuur toevoerlucht en de relatieve vochtigheid
3
2
LABEL WARNING!!
1
VFD Frequentieregelaar om de secondaire luchtstroom te moduleren afhankelijk van de vraag
Indirect “waterzijdige” vrije koeling + IEC De oplossing voor energiebesparing door middel van adiabatische koeling, echter zonder de luchtstroom binnen het datacenter te wijzigen, bij gebruik van traditionele airconditioning
Het systeem bestaat uit: CRAC-units waarmee de toevoer of ruimtetemperatuur en vochtigheid. Geregeld wordt, chillBooster geïnstalleerd op de droge koeler of de condensor, waterdamp koelt de luchtinlaat en garandeert een aanzienlijke energiebesparing door de gemiddelde temperatuur van het koelmiddelcircuit te verlagen. In CRAC systemen met waterzijdige energieterugwinners, dat wil zeggen uitgerust met een watercircuit dat kan worden gecombineerd met een drogekoeler, de chillBooster verlengt de periode waarin vrije koeling kan worden benut, waardoor een aanzienlijk vermindering op het gebruik van mechanische koeling ontstaat.
1
2
3
pCO: beheer van de CRAC onderdelen, temperatuur toevoerlucht en de relatieve
ChillBooster: voor adiabatische koeling om het rendement van het aircosysteem te verbeteren
KUE: regelt de relatieve vochtigheid in het datacentrum
• Het gebruik van DEC verlengt de periode waarin vrije koeling gebruikt kan worden • Lager energieverbruik door lagere condensatie temperatuur • Makkelijk te installeren op bestaande systemen
4
power+: verhoogt het rendement van het DX koelmiddelcircuit
3 1
ChillBooster
1234
4 2
KUE
power+
Stoombevochtiger voor close control units
Regelaar voor compressororen met permanente magneet borstelloze motoren (BLDC/BLAC)
humiSonic Ultrasoonbevochtiger voor close control units en fan coils
Optimist Lucht kan effectief worden gekoeld door gebruik te maken van de verdamping van water. 100 kg/h water absorbeert 69kW aan warmte met een energieverbruik lager dan 1 kW.
VFD
pCO sistema+
humiFog
Frequentieregelaars bieden een geavanceerde oplossing voor het moduleren van de ventilatorsnelheid.
Flexibiliteit, connectiviteit, integratie, energiebesparing.
Adiabatischebevochtigers bieden significante voordelen in termen van nauwkeurige en efficiënte temperatuur en vocht regeling.
All trademarks hereby referenced are the property of their respective owners. CAREL is a registered trademark of CAREL INDUSTRIES in Italy and/or other countries.
STULZ GROEP B.V.
Weverij 7-9, 1185 ZE Amstelveen, Tel.: 020 – 545 11 11 Postbus 75, 1180 AB Amstelveen, Fax: 020 – 645 87 64 Internet: ww.stulz.nl, E-mail:
[email protected]
© CAREL INDUSTRIES 2012 all rights reserved. CAREL INDUSTRIES reserves the right to modify the features of its products without prior notice.
ChillBooster Adiabatische koeler voor condensunits
+3000054NL - 1.0 - 09.11.2012
CAREL’s 40 jarige ervaring in datacentra
