Эффективное охлаждение дата центров с использованием free-cooling (свободного охлаждения), интересный подход. Владимир Киселев, ГК ХОСТ. Подробнее о дата центрах на сайте www.DCNT.ru

1. Использование естественного холода
и рекуперации в системе
охлаждения ЦОД
Как это работает ?
Владимир Киселёв
V.Kiselev@hostco.ru Что надо сделать !

2. 2 Что такое эффективное охлаждение ?
2

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.
3

4. 4 Модель эффективная системы охлаждения ЦОД
120 kW фэн-койлы
24 м3ч
32 0С
18 0С
Холодный Горячий Холодный
коридор коридор коридор
УралТрансБанк 2009 г
4

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.
5

6. 6 Принципиальная схема «Лето»
6

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.
7

8. 8 Принципиальная схема «межсезонье»
8

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.
9

10. 10 Принципиальная схема «Зима»
10

11. 11 Режим работы в зимний период
• 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

12. 12 Резервирование системы охлаждения
12

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.
• При отключении основного питания
накопленный в энергоаккумуляторах
холодный теплоноситель продолжает
циркулировать и обеспечивает работу
системы на 6-15 минут до момента
включения резервного питания.
• Резервирование агрегатов и контуров охлаждения выполнено по
схеме N+1.
13

14. 14 Основа система управления и контроля системы….
14

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
15

16. 16 Хорошая компания залог успеха !
Просто
Понятно
Надежно
Доступно
16

17. 17 Насколько это эффективно ?
100kW
17

18. 18 Исходные данные экономического расчета
Цена за один киловат 3,70р.
120 kW 64 kW
Наименование
Сумарный расход
Сумарный расход
количество часов
количество часов
параметра
электроэнергии
электроэнергии
Усредненное
Усредненное
Температура
Температура
потребление
потребление
Сумма
Сумма
на улице
на улице
Энерго
Энерго
в год
в год
в год
в год
"С kW Час kWчас руб "С kW Час kWчас руб
-15 7,34 664 4 872 18 027,71р. -10 3,73 1590 5 936 21 961,44р.
фрикулинга
-10 7,82 921 7 200 26 641,00р. -5 4,06 915 3 718 13 755,12р.
Зона
-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.
работы компрессора
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.
Зона
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.
Итого в год 690 608,00р. Итого в год 289 250,12р.
Износ компрессора в год (в часах) 4713 Износ компрессора в год (в часах) 3415
18

19. 19 Зависимость потребления от температуры
40,00
35,00
64kW
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
-10 -5 0 5 8 9 12 16 20 24 28 32 45
80,00
70,00
120kW
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
-15 -10 -5 0 2,5 3,5 4 8 12 16 20 24 28 32 45
19

20. 20 Формула успеха - Время экономит деньги !
Время
4713 120 kW 3987
54% 46%
3415 64 kW 5298
39% 61%
Принудительно Естественно
Деньги
548 575,04р. 120 kW 142 032,96р.
79% 21%.
196 537,29р. 92 712,83р.
64 kW
68% 32%
20

21. 21 Сколько мы экономим за один год !
690 608,00р. 1 609 500,00р.
Cмешанная система 64kW Фирновая система 120kW
918 892,00р.
740 829,88р.
289 250,12р. 1 030 080,00р.
Cмешанная система 64kW Фирновая система 64kW
Полный круг
21 – энергозатраты системы прямого фреонового охлаждения, в год.
Желтый сектор – энергозатраты системы охлаждения с фрикулингом, в год.
Зеленый сектор –экономия на энергоносителях, в год.

22. 22 Расчет окупаемости затрат или экономия за период
120 kW Ремонт
Фреоновая система
Смешанная система
Экономический эффект
22
Срок окупаемости 5 лет

23. 23 Что нам стоит ЦОД построить Нарисуем…….
3D модель будущего дата центра.
23

24. 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
25

26. 26 Спасибо за внимание!
Берегите природу
Владимир Киселёв
V.Kiselev@hostco.ru
26