W artykule przedstawiono analizę wykorzystania zimnego powietrza zewnętrznego do obniżania temperatury chłodziwa (wodnego roztworu glikolu).
W publikacji poddano analizie możliwości wykorzystania free-coolingu podczas całego roku. Specjalnie w tym celu wybrano obiekt – serwerownię dużego banku, w którym występuje zapotrzebowanie na chłód niezależnie od warunków zewnętrznych. Dodatkowo zaproponowano odpowiednią rozbudowę instalacji chłodniczej.

W Polsce występuje dynamiczny wzrost zainteresowania wykorzystaniem systemów klimatyzacyjnych w różnego typu obiektach. Jednocześnie kładziony jest nacisk na zastosowanie systemów energooszczędnych. Obecnie coraz popularniejsze stają się, bardzo efektywne, systemy z zastosowaniem free-coolingu (w polskim nazewnictwie czasami tłumaczone jako „darmowe chłodzenie”). Główna koncepcja rozwiązania bazuje na zastosowaniu zimnego powietrza zewnętrznego do chłodzenia chłodziwa w pośrednich systemach chłodniczych. Schłodzone zimnym powietrzem chłodziwo (np. wodny roztwór glikolu) może być wykorzystywane w różny sposób np. do bezpośredniego chłodzenia pomieszczeń, bądź do wstępnego schłodzenia i dochłodzenia w urządzeniach chłodniczych. Z drugiej strony chłodziwo może odbierać ciepło od skraplacza urządzenia chłodniczego. Powoduje to obniżenie temperatury skraplania w urządzeniu chłodniczym, a w konsekwencji podwyższenie współczynnika wydajności chłodniczej. Zaawansowany system klimatyzacyjny bazujący na systemach chłodniczych pośrednich pozwala zrealizować w najszerszy sposób wykorzystanie zimnego powietrza do obniżania temperatury chłodziwa i pełnego jego zagospodarowania. Niestety w umiarkowanej strefie klimatycznej, w której znajduje się Polska, występują pewne niedogodności w stosowaniu free-coolingu. Niska temperatura powietrza zewnętrznego (poniżej 12°C) występują
w okresach, gdy zapotrzebowanie na klimatyzację pomieszczeń jest niewielkie. Istnieją jednak pewne typy pomieszczeń, w których potrzeba ich chłodzenia występuje niezmiennie przez cały rok. W niniejszej publikacji wybrano do analizy serwerownię dużego banku. Pomieszczenie znajduje się w części podziemnej budynku, nie ma w nim pracowników, a zyski ciepła od urządzeń elektronicznych są na poziomie
110 kW. Ze względu na bezpieczeństwo urządzeń elektronicznych i przechowywanych danych, w pomieszczeniu tym zastosowano bardzo rozbudowane układy chłodnicze [1] – podwójne urządzenia chłodnicze, rezerwowe szafy klimatyzacyjne oraz nadmiar czynnika chłodniczego w urządzeniach.

Opis instalacji i proponowana modernizacja
(...)

Analiza zastosowania free-coolingu
(...)

Wnioski
Przyjęte rozwiązanie jest korzystne nie tylko ze względu na oszczędność energii (szczególnie w dobie rosnących cen), ale również ze względu na zmniejszenie obciążenia urządzeń chłodniczych (wydłużenie czasu ich żywotności przez redukcję ich zużycia). Dotyczy to przede wszystkim najdroższych elementów
w urządzeniu chłodniczym, jakim są sprężarki. Ochrona środowiska jest również ważnym elementem branym pod uwagę podczas modernizacji układu chłodniczego. Mniejsze zużycie energii elektrycznej to zmniejszenie produkowanego dwutlenku węgla powstającego przy transformacji energii chemicznej na elektryczną. Proponowana modernizacja klimatyzacji serwerowni z wykorzystaniem free-coolingu została przeprowadzona w możliwie prosty sposób. Nie wykorzystano schładzania skraplaczy za pomocą glikolu, co podniosłoby jeszcze atrakcyjność proponowanego rozwiązania. Ponadto, w świetle obecnych analiz, wewnątrz serwerowni proponuje się temperaturę wyższą niż 22°C±1°C. Obecnie spotyka się projekty, w których temperatura ta jest na poziomie 25, a nawet 27°C. Podniesienie temperatury powietrza w serwerowni, znacząco poszerza zakres wykorzystania free-coolingu w tego typu obiektach.

LITERATURA
[1] ŻUK M.: Klimatyzacja nowoczesnych serwerowni o dużej gęstości mocy, Chłodnictwo&Klimatyzacja Nr 7/2008, s. 42-45.
[2] ASHRAE Handbook, 1999 HVAC Applications, Chapter 16 Data processing and electronic office areas.
[3] URASIŃSKI M.: System free-cooling i szafy ze zmiennym przepływem wody lodowej w serwerowniach, Chłodnictwo&Klimatyzacja Nr 6 i 7/2008, s. 46-47.
[4] STACHURKA-GELLER M.: Metody odzysku ciepła w centralach wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Chłodnictwo&Klimatyzacja Nr 12/2002, s. 36-38.