Emerson запускает чиллерную систему охлаждения с использованием фрикулинга

04 марта 2014 г. | Цодиков Евгений | Категория: Обсуждаем статью

Emerson Network Power запускает новую экономичную систему охлаждения HPC-S для небольших центров обработки данных, в которой принципы работы чиллера совмещаются с фрикулингом. По утвержденнию производителя, новинка гарантирует PUE на уровне 1,2.

Система работает в обоих режимах – как в традиционном, так и в режиме охлаждения за счет внешней среды. Фрикулинг работает таким образом: вода, используемая в системах кондиционирования воздуха, охлаждается благодаря прохладной погоде снаружи.  Один из подходов фрикулинга основан на притоке наружного воздуха в дата-центр через мощные фильтры, клапаны и вентиляторы.

Есть еще и другой метод, называемый экономией на стороне   воздушных потоков (air-side economization), - но он менее эффективен, чем метод, основанный на экономии с использованием охлаждения водой (water-side economization). Именно такой метод и используется в новых чиллерах Emerson, как уверяет сам поставщик. Но вообще-то компания продает и то, и другое решение.

Одна из типичных проблем системы воздушного охлаждения – необходимость строить воздуховоды, способные доставить воздух в залы с ИТ-оборудованием. Это особенно трудно, если владельцы существующего объекта хотят добавить фрикулинг к уже существующей обычной системе охлаждения.

Экономичная система охлаждения с использованием воздуха потенциально может работать в течение лишь короткого периода времени без необходимости дополнительного увлажнения. Чем холоднее воздух в естественной среде, тем он становится более сухим и нуждается в дополнительном увлажнении.

Другая проблема состоит в том, что наружный воздух может также более влажным, чем это необходимо, или нести пыль и пыльцу. В этом случае оператор ЦОДа должен оснастить систему специальными датчиками, чтобы оптимизировать обслуживание фильтра. Да и вообще, наружный воздух может создать благоприятную среду для распространения плесени на объекте.

В целом, использование экономичной с точки зрения потребления электроэнергии системы воздушного охлаждения требует сложного управления. Надлежащий контроль за уровнем температуры и влажности воздуха может стоить слишком дорого для компании.

Новый чиллер Liebert HPC-S компании Emerson предлагает использование охлажденной воды при достаточно высокой температуре наружного воздуха (до 25,5‘C или 78F), а также при морозе (до -17’C или 0F). Это увеличивает срок, на протяжении которого оператор ЦОДа может получить охлажденную воду без запуска традиционной механической кондиционирования воздуха.

Продукт включает в себя систему управления Liebert ICOM Emerson, которая довольно быстро переключает систему охлаждения   в режим естественного охлаждения при соответствующей погоде. Liebert ICOM Emerson может быть включена в сеть управления группой чиллеров без необходимости использовать в здании другую систему автоматизации.

Идеальный вариант для Emerson, если оператор объединит чиллеры в ряд с системой Liebert CRV, которая устанавливается между серверными стойками и использует чиллерную воду для того, чтобы охлаждать воздушные потоки и подавать их к этим стойкам.

Emerson также рекомендует использование обоих решений в сочетании с организацией холодных замкнутых коридоров для еще лучшей оптимизации и повышения эффективности, обещая достижение показателя эффективности использования электроэнергии PUE на уровне 1,2.

Вице-президент и генеральный менеджер подразделения термального управления Emerson Джон Шнайдер заявил: «Чиллер Liebert HPC-S обеспечивает до 40% годовой экономии энергии в центрах обработки данных по сравнению с традиционными продуктами».

Источник www.emersonnetworkpower.com   

Комментарии экспертов:

Андреев Андрей, Технический Директор АЯКС Инжиниринг

Крайне сложно комментировать статью о новой линейке оборудования, в которой нет ни слова о самой линейке. Фактически, невозможно даже понять на каком решении основана предлагаемая схема freecooling: с использованием дополнительного теплообменника в составе чиллера или за счет циркуляции фреона через конденсатор, без использования компрессоров?

Основным посылом данного пресс релиза является факт применения классической схемы freecooling в холодильных машинах.  Данные схемы применяются уже не один десяток лет, поэтому революционной данную новость назвать сложно.

Странным так же выглядит сравнение схемы косвенного freecooling для холодильной машины с прямой схемой подачи воздуха в ЦОД. Первое решение по сути является классической и отработанной схемой, тогда как подача воздуха напрямую в серверную является наиболее спорным из всех существующих вариантов на сегодняшний день.

В описании новых чиллеров акцент сделан на существенном увеличении энергоэффективности. Давайте попробуем разобраться, за счет чего нам предлагается понизить PUE до 1,2?

– Применение freecooling;

– Увеличение температуры холодоносителя;

– Выгораживание холодных/горячих коридоров;

– Применение межстоечных кондиционеров.

Все упомянутые возможности не относятся к инновационным, они давно апробированы и применение их стало нормой в отрасли.

Разберемся детально:

Эффективность фрикулинга зависит от наружной температуры и от температурного графика холодоносителя – чем выше его температура, тем эффективнее будет происходить процесс теплообмена. Получается следующая зависимость – чем выше рабочий график теплоносителя, тем выше эффективность фрикулинга (температура перехода чиллера на фрикулинг, т.е. отключения компрессора), тем выше энергоэффективность системы охлаждения.

Например, если мы возьмем график теплоносителя 7/12°С то точка перехода в режим фрикулинг будет в районе -3-5°С.  При данной температуре переключения чиллер будет 40% времени в году (для г. Москва) работать без подключения компрессоров (работают только вентиляторы внутренних блоков, насосы для подачи холодоносителя и вентиляторы чиллера).

Если же применяется график холодоносителя 20/25С, то и температура перехода на фрикулинг вырастет до 10-12С, и можно уже говорить о том, что чиллер 70% времени в году работает в режиме freecooling. Эффективность выросла практически в два раза за счет изменения температуры холодоносителя. Однако ничего не бывает «даром» и подобные схемы потребуют сильно увеличить поверхность теплообменников внутренних блоков, то есть внутренние блоки будут иметь меньшую холодопроизводительность при работе на повышенном температурном графике холодоносителя. Соответственно, нужен детальный расчет для принятия правильного решения, так как экономия операционных затрат может вылиться в существенное повышение капитальных вложений.

Безусловно, капсулирование горячих или холодных коридоров для исключения перетоков холодного воздуха увеличивает эффективность системы, также как и использование внутрирядных кондиционеров снижает расход электроэнергии на подачу воздуха к стойкам, но говорить о достижении PUE 1.2 данные «инновации» однозначно не позволяют.

Стандартом для чиллерных систем является показатель PUE=1,5-1,7, с использованием фрикулинга 1,3-1,4.  Достижение PUE=1,2 при использовании системы чиллер-фанкойл – крайне сложная задача, для достижения подобной цели необходимо иметь систему работающую не менее 90% времени в год в режиме freecooling,  но это уже совершенно другие системы достойные отдельной статьи.

Федор Ешмяев директор департамента технического пресейла компании RadiusGroup

Как я понял, система, предлагаемая Emerson, предполагает систему двойного фрикулинга.

Выполнялся режим фрикулинга с помощью кондиционеров и чиллеров, в большей степени чиллеров. То есть здесь чиллер уличной установки, он находится рядом с зданием и сообщается воздуховодам через стену с машзалом. При низких температурах чиллер работает в режиме косвенного фрикулинга (за счёт охлаждения промежуточного теплоносителя в особом теплообменнике фрикулинга), в переходные периоды года чиллер подает непосредственно воздух в помещение, при высоких температурах наружного воздуха чиллер работает в машинном охлаждении. То есть это какая-то конгломерация получается системы фрикулинга, даже не фрикулинга, а Kyoto Cooling, то есть принцип подачи воздуха через стену помещения в машзал в чиллере стоит. Вентиляторы, которые накачивают воздух туда прямо непосредственно с улицы, плюс этот чиллер может работать в режиме вторичного фрикулинга, то есть когда температура на улице низкая, и когда прямой фрикулинг эксплуатировать нецелесообразно, они начинают готовить охлажденную воду для кондиционеров …

Система имеет право жить.  Недостаток в том, что в помещение нужно вводить гигантские воздуховоды, при этом вентиляторы выведены из помещений. Это относится к недостаткам системы Kyoto Cooling, - снаружи огромные воздухообрабатывающие блоки. В зимнее время, когда система прямого фрикулинга отключена, возможно промерзание воздушных клапанов на входе в помещение и узлов прохода воздуха в помещение. У нас было аналогичное решение, где нет прямого попадания наружного воздуха в помещение только через промежуточные камеры.  При этом, в этой схеме возникают сложности именно автоматического управления такой системой. У нас система самобалансирующаяся, а здесь все это работает за счет автоматики, причем на данный момент она еще не особо отлажена, как я понимаю. То есть как схема работать будет, время покажет.

Предполагается, что это для малых и средних центров обработки данных. Мы такую систему использовали на крупном центре обработки данных. На малых мощностях, при нашей схеме наша система проще.  При предлагаемом решении в больших центрах обработки данных надо разрушать большие объёмы стены. Есть куча вопросов, которые возникают к KyotoCooling и они транслируются на это оборудование. То есть эксплуатация в условиях умеренного климата – хорошо, а что будет зимой, - все это будет обмерзать, и надо герметизировать все проёмы, это проблема.  Ну, в общем, оборудование интересное, с его использованием возможно выполнить интересные варианты систем охлаждения помещений.

Сергей Белик, коммерческий  директор  компании Insightecs

Не очень понял его особой новизны... Эта линейка оборудования у Emerson достаточно новая, но ничего не правомерного в их заявлениях нет. То что экономия в год на охлаждении может быть до 40 % - факт.

Сделать фрикулинг можно только с использованием жидкостного холодоносителя - то есть, чиллер будет в любом случае необходим. На фреоне фрикулинг не сделаешь, это факт с которым не поспоришь. В этой линейке используется постоянно задействованный теплообменник в котором теплый холодоноситель охлаждается уличным воздухом, пред тем как попасть в теплообменник компрессора, то есть постоянно – и ничего не проверенного в этой технологии нет. За счет этого их заявление «фрикулинг работает при достаточно высоких температурах внешнего воздуха» - вполне резонное.

Сделать подобное решение кустарными методами - можно конечно, но вряд ли получится дешевле. Чиллер - сложная машина. Если посмотреть внутрь все свободное пространство, остающееся от теплообменников, на 1/5 занято компрессорами и на 4/5 занято автоматикой.

Собственно, чтобы реализовать такую же систему на отдельных компонентах и обычном чиллере - потребуется столько же автоматики, причем ее нужно еще программировать - решение такой уникальной задачи обойдется дороже, чем купить готовое решение с завода. А уж о надежности говорить не приходится.

Другое дело, что подобные решения у некоторых вендоров существуют уже достаточно давно... Но Emerson не преувеличивает - у них оно появилось недавно и в общем это вполне эффективное решение.

PUE 1,2 - утверждение достаточно маркетинговое (реальное PUE измеряется целый год и зависит от массы факторов). То что, на подобных чиллерах, при определенных условиях можно получить 1,2 - скорее да чем нет.

Теги: Emerson Network Power, PUE