Як економити на охолодженні ЦОД
Що таке фрікулінг
і як це працює
При проектуванні, а часом і при експлуатації систем кондиціонування для приміщень, які потребують постійного охолодження - електрощитових, приміщень з джерелами безперебійного живлення і акумуляторними батареями, невеликих серверних і великих центрів обробки даних, промислових майданчиків і виробничих цехів з високим рівнем теплонадлишків - неминуче постає питання: чи не можна в зимову пору року використовувати для їх охолодження зовнішній холодне повітря? Саме таку можливість і відкриває технологія вільного охолодження - фрікулінга (від англ. «Freecooling» - «вільне охолодження»).
У мережі існує досить велика кількість цікавих статей присвячених фрікулінг. Але ось практичних рекомендацій, з прив'язкою до кліматичних умов конкретного регіону, а тим більше готових рішень для них, дуже мало. Спробуємо заповнити цю прогалину.
Існує два основних види фрікулінга - прямий і непрямий. їх принцип дії відрізняється один від одного і кожен має свої переваги і недоліки.
прямий фрікулінг
Схема прямого фрікулінга реалізується за принципом припливно-витяжної установки. Холодне повітря забирається із зовнішнього середовища, фільтрується і подається в серверне приміщення.
З першого погляду до безперечних достоїнств подібного методу можна віднести відносно низьку вартість реалізації і простоту конструкції, оскільки часто вся схема являє собою збірку з вентиляторів, фільтрів, клапанів, заслінок з електроприводом і повітропроводів. Енергоспоживання вентиляторів в такому випадку буде на порядок нижче в порівнянні з традиційними компресорними фреоновими кондиціонерами.
Однак присутній ряд істотних недоліків:
1. При використанні прямого фрікулінга при вуличних температурах нижче + 10 ° С, необхідно передбачати додаткові заходи щодо зволоженню повітря до передбачених ASHRAE значень, а при негативних температурах, вжити заходів щодо захисту від конденсату.
2. Вартість системи фільтрації може виявитися дуже високою. Більш ефективні фільтри (тобто затримують забруднюючі частинки меншого розміру), вимагають застосування більш потужних вентиляторів, для забезпечення необхідної кратності повітрообміну.
3. Це збільшує вартість і підвищує енергоспоживання, за зниження якого і йде боротьба.
Так як теплоємність повітря відносно невелика, потрібно пробивання в зовнішніх огороджувальних конструкціях отворів і прокладка припливно-витяжних повітропроводів досить великого перерізу.
непрямий фрікулінг
Непрямий фрікулінг відрізняється від прямого фрікулінга тим, що холодне повітря подається не напряму в приміщення, а використовуються спеціальні теплообмінні апарати. Існує кілька різних схем непрямого фрікулінга:
1. Чилер з функцією фрікулінга є, мабуть, самої поширених реалізацій системи вільного охолодження.
переваги:
- У зимовий період і міжсезоння дозволяє практично повністю відмовитися від використання компресора.
- Система повністю автоматизована, легко регулюється
- Система має досить компактні розміри.
недоліки:
- Відносно висока вартість
- Можливість тільки комплексного монтажу обладнання. Всі вузли монтуються ще на етапі будівництва об'єкта і не можуть бути доповнені після запуску системи охолодження
- Виникла несправність будь-якого вузла призводить до зупинки всієї системи
- Проміжний теплообмінник знижує ККД
- За рідкісним винятком, розрахункова температура теплоносія чилера становить + 7 ° С, а значить, чиллер працює без включення компресора при вуличних температурах тільки від +3 ° С і нижче.
- Вимагає регулярного висококваліфікованого обслуговування і грамотної експлуатації.
2. Використання повітряного рекуператора
переваги:
- Досить високий ККД, особливо на потужних ЦОД.
- Система здатна ефективно працювати при досить високих температурах зовнішнього повітря.
недоліки:
- Величезні розміри установок.
- Значні капітальні вкладення. Рентабельні на потужних ЦОД.
- У районах з дуже низькими температурами можливо обмерзання рекуператора.
- Потрібно пробивання в зовнішніх огороджувальних конструкціях отворів і прокладка припливно-витяжних повітропроводів досить великого перерізу.
- Частина вологи в зимовий час викидається на вулицю, що вимагає постійної роботи зволожувачів.
- В теплий період вимагає наявності компресорного охолодження.
3. Використання проміжного теплоносія (вода, розчин етиленгліколю, пропіленгліколю і т.д.)
переваги:
- Досить високий ККД
- рентабельність починаючи з 7 кВт. по холоду і вище
- Більш висока витрата охолодженого повітря ліквідує застійні зони, добре продуває обладнання
- Можна ставити в уже існуючі серверні
- Проста, а значить високонадійних система
- Не вимагає висококваліфікованого персоналу для обслуговування та експлуатації, а значить низькі експлуатаційні витрати
- Можливість автоматичного запуску і експлуатації при температурах - 60 ° С і нижче, що актуально для північно-східних регіоновУкаіни
- Відносно невеликі габарити, можливість значного видалення вуличного і внутрішнього блоків
- Не сушить повітря, а значить не вимагає зволоження
- Для прокладки трубопроводу хладоносителя не потрібно пробивання великих отворів в зовнішніх огороджувальних конструкціях
- Можливість 100% видалення надлишків тепла при вуличних температурах до + 10 - + 15 ° С
недоліки:
- В теплий період вимагає наявності компресорного охолодження
- Вимагає вжиття заходів щодо захисту від протікання (піддон з датчиком)