Search

Dabiskais aukstumaģents datu centrā


Dzesēšanas industrijas fonds Zviedrijā KYS (Kylbranschens samarbetsstiftelse) finansēja šo izpētes darbu, lai stimulētu dabisko aukstumaģentu izmantošanu elektronikas dzesēšanā.


Eka veica šo izpēti sadarbojoties ar diviem studentiem no KTH (Karaliskais Tehnoloģiju Institūts) Sahlstenu un Heinerudu, kuri izstrādāja savu maģistra darba projektu par tēmu "Dabiskie aukstumaģenti datu centros, dzesēšana ar termosifona pielietošanu". Pēcāk, EKA prezentēja rezultātus Termālā Elektronikas Sistēmu Menedžmenta konferencē Stokholmā, 2017. gada 7. septembrī, ar nosaukumu "Dabiskie aukstumaģenti datu centru dzesēšanā".


Enerģijas ietaupījums spēj sasniegt līdz pat 88% augstu rādītāju un kopējais ikgadējo izmaksu taupības potenciāls spēj sasniegt līdz pat 69%. PUE (Power Usage Effectiveness) vērtība uzlabojās par 6% un, ja tiek vērtēta tikai dzesēšana, tad par 8%.

Tendences

Kopš laikiem, kad tika izgudrots pirmais dators, ir radusies vajadzība pēc datu uzglabāšanas un tās pieprasījums pieaug arvien lielākos apjomos. Tā rezultātā pasaulē ir radies milzīgs datu centru skaits un uz doto brīdi nekas neliecina, ka to izplatība varētu mazināties. Datu centri tiek uzturēti izmantojot elektroenerģiju. 2010. gadā elektrības patēriņš datu centriem visā pasaulē atbilda par 1.3% no kopējā elektrības patēriņa daudzuma. Vislielākais enerģijas patēriņa daudzums datu centros tiek patērēts serveriem, taču otrais lielākais enerģijas patērētājs ir dzesēšanas sistēmas, kas parasti atbilst 40% no kopējā enerģijas patēriņa. Papildus tam lielākajā daļā gadījumu dzesēšanas sistēmās tiek izmantots HFC vai pat HCFC aukstumaģents. Šīs vielas atstāj ļoti negatīvu ietekmi uz apkārtējo vidi - tiem ir augsts GSP rādītājs (Globālās Sasilšanas Potenciāls) un HCFC gadījumā pat Ozona noārdīšanās potenciāls (ONP)).


Darba apjoms

  • Atrast veidu kā uzlabot datu centru dzesēšanas sistēmas energoefektivitāti:

  1. Izmantot "free cooling" pielietojot gaismu no apkārtējās vides kā efektīvu metodi ikgadējā elektrības patēriņa samazināšanai

  2. Izmantot divu divfāzu termosifonu, lai transportētu siltumu no serveriem uz āra vidi, kas samazina vai pat atbrīvo vajadzību pēc cirkulācijas sūkņa darba

  • Atrast risinājumus, kuros tiek izmantoti dabiskie aukstumaģenti ar GSP tuvu nullei (un noteikti bez ONP)

  • Izvērtēt siltuma rekuperācijas potenciālu, kas nāk no datu centru dzesēšanas sistēmas.

Metode

Šis darbs iekļauj divu sistēmu simulēšanu izmantojot programmu "Engineering Equation Solver". Tieša R744 sistēma un netiešas sistēmas, kas darbojas ar R290 un R744. Abas sistēmas izmanto termosifona principu, kas ir pievienots kondensatoram, lai izmantotu "free cooling" līdz noteiktai temperatūrai, kur pārējo nosedz tvaika kompresijas cikls. Šīs sistēmas pēc tam pielīdzina piecu pilsētu temperatūras profiliem: Stokholmai; Parīzei; Fēniksai; Tokijai un Madridei, lai novērotu cik stundas gadā ir iespējams nosegt izmantojot "free cooling". Sistēmas pēc tam izvērtē atbilstoši enerģijas patēriņam un izmaksām. Lai būtu iespējams salīdzināt šīs sistēmas un piedāvāt dzesēšanas sistēmu, tiek modulētu references sistēma, kas izmanto R22 kā aukstumaģentu, kas ir pasaulē visbiežāk izmantotais aukstumaģents datu centru dzesēšanas sistēmās.


Central and local cooling unit systems with the condenser in the same level as the server room using thermosiphon technique.
Centrālā un vietējā serveru telpas dzesēšanas sistēma ar kondensoru tādā pašā līmenī kā servera telpa izmantojot termosifona tehniku.

Rezultāti

  • Rezultāti liecina, ka tiešajai R744 sistēmai vai netiešajai sistēmai ar R290/R744, kas pielieto termosifonu, piemīt gan energoefektivitātes, gan ekonomiskais ietaupījuma potenciāls salīdzinājumā ar references sistēmu.

  • Enerģijas ietaupījums spēj sasniegt līdz pat 88% augstu rādītāju un kopējais ikgadējo izmaksu taupības potenciāls spēj sasniegt līdz pat 69%.

  • PUE (Power Usage Effectiveness) vērtība uzlabojās par 6% un, ja tiek vērtēta tikai dzesēšana, tad par 8%.


Ikgadējās izmaksas dažādiem sistemātiskiem risinājumiem ar iztvaikošanas dzesēšanu.

Pētījums liecina, ka netiešās R290/R744 sistēmas ir ar labākajiem rezultātiem visās no analizētajām pilsētām, ja ņem vēra energoefektivitāti. Sezonālais COP jeb SCOP siltima rekuperācijai ir 8.3 un 15.2, kas ir pateicoties augstai iztvaikošanas temperatūrai un zemai turpgaitas temperatūrai apkures sistēmās.


Prezentācija un pētījums ir pieejami zemāk.


Slutrapport Nat köldm i datacenters 17JAN18
.pdf
Download PDF • 67.90MB