Czy można wyobrazić sobie znaczną poprawę energooszczędności istniejącego data center bez ciężkich prac budowlanych, stosowania obszernych i skomplikowanych układów wody lodowej?
Czy można wyobrazić sobie poprawę energooszczędności bez wykonywania ogromnych otworów w ścianach data center?
2xTAK

 Do grona szerokiego portfolio produktów Emerson Network Power dołączona została szafa bezpośredniego odparowania Liebert PDX z modułem free-coolingu EconoPhase. To rozwiązanie pozwala na korzystanie z dobrodziejstwa free-coolingu również w aplikacjach klimatyzacji precyzyjnej opartych o technologię bezpośredniego odparowania. Zatem wachlarz energooszczędnych rozwiązań daje nam już trzy możliwości:

• zastosowanie układu wody lodowej w oparciu o Adiabatyczne Agregaty Wody Lodowej Liebert AFC;
• zastosowanie układu pośredniego free-coolingu powietrznego w oparciu o Wyparne Moduły Klimatyzacyjne Liebert EFC;
• zastosowanie freecoolingu „na bezpośrednim odparowaniu” – szafy klimatyzacyjne Liebert PDX z modułem EconoPhase.

Każdy z powyższych wariantów ma swoje cechy, które dedykują go konkretnym rozwiązaniom architektonicznym, możliwościom inwestycyjnym użytkownika, wymaganiom technicznym sprzętu IT oraz oczekiwanemu czasowi zwrotu z inwestycji. 

Szafy klimatyzacyjne Liebert PDX z modułem EconoPhase dedykowane są aplikacjom, gdzie użytkownik oczekuje prostoty instalacji przy wysokim poziomie energooszczędności. W nowo budowanych data center, jak i tych z istniejącą infrastrukturą techniczną można użyć EconoPhase i znacząco poprawić efektywność energetyczną instalacji klimatyzacyjnej.

Konstrukcja

Rozwiązanie EconoPhase oparte jest na zwykłym układzie freonowym szafy klimatyzacyjnej ze zdalnymi skraplaczami, w który został włączony moduł pompujący do skroplonego freonu. W samej szafi e klimatyzacji precyzyjnej zastosowano by-pass sprężarki. W dogodnej sytuacji, dzięki zastosowaniu modułu pompującego oraz przepuszczając czynnik chłodniczy przez by-pass uzyskujemy efekt free-coolingu.

Zasada działania

Pełny tryb sprężarkowy – na rysunku 1. przedstawiono układ szafy klimatyzacji precyzyjnej ze zdalnym skraplaczem oraz modułem pompującym systemu EconoPhase. Zgodnie z przedstawionym schematem układ działa w 100% w trybie sprężarkowym. Czynnik chłodniczy przepływa przez sprężarkę i omija pompy modułu pompującego.

Rys. 1. Praca w pełnym trybie sprężarkowym

Free-cooling częściowy – rysunek 2. przedstawia tryb pracy mieszanej. Obniża się temperatura powietrza zewnętrznego, a w rozpatrywanej dwuobiegowej szafi e klimatyzacji precyzyjnej jeden z obiegów freonowych szafy pracuje w trybie sprężarkowym natomiast drugi uruchomiony jest w trybie free-coolingu. Sterownik iCom szafy rozszerzony o funkcję zarządzania free-coolingiem przekierowuje czynnik chłodniczy na by-pass sprężarki i uruchamia pompę freonu.

Rys. 2. Praca w częściowym trybie EconoPhase

Free-cooling pełny – pełny tryb EconoPhase przedstawia rysunek 3. Obniżająca się dalej temperatura powietrza zewnętrznego umożliwiła wyłączenie drugiej sprężarki. Sterownik iCom przekierowuje czynnik na by-pass i uruchamia drugą pompę czynnika. Układ uzyskał 100% wydajności chłodniczej bez udziału sprężarek przy niewielkim poborze energii elektrycznej przez wentylatory szafy i skraplaczy oraz pompy czynnika chłodniczego.

Rys. 3. Praca w pełnym trybie EconoPhase – 100% wydajności free-coolingu

Korzyści dla użytkownika

Są dwie zasadnicze możliwości wykorzystania EconoPhase. Pierwszą z nich są nowobudowane data center, drugą – modernizacja istniejących. Ze względu na wykorzystanie układu ze zdalnym skraplaczem, z technicznego punktu widzenia zastosowanie tego rozwiązania jest niezwykle proste. Instalacje zajmują mało miejsca, a sam moduł EconoPhase może być zlokalizowany w pomieszczeniach data center lub na dachu w pobliżu skraplaczy. 

Poza oszczędnością miejsca i czasu na projektowanie oraz prace instalacyjne użytkownik uzyskuje przede wszystkim niezwykle efektywny energetycznie system klimatyzacji precyzyjnej dla swojego data center. Na wykresie na rysunku 4. Zobrazowany został rozkład godzin pracy w poszczególnych trybach dla systemu EconoPhase przy temperaturze powietrza powrotnego do szafy klimatyzacyjnej 29ºC, czyli przy pracy w otwartej architekturze IT bez zastosowania separacji zimnych i ciepłych stref w pomieszczeniu serwerowni. Jeżeli jednak użytkownik zdecyduje się na uporządkowanie swojej architektury IT lub zaprojektuje ją od początku poprawnie, można wówczas zastosować szafy klimatyzacyjne LIEBERT PDX z systemem sterowania temperaturą w zimnym korytarzu SmartAisle™. Układ ten w połączeniu z EconoPhase i przyjęciu temperatury powietrza powrotnego do szafy klimatyzacyjnej 35ºC daje ogromne korzyści finansowe w redukcji kosztów energii elektrycznej zużywanej przez system (rysunek 5.).

Rys. 4. Rozkład godzin pracy w poszczególnych trybach przy temperaturze powietrza powrotnego do szafy klimatyzacyjnej 29°C

Rys. 5. Rozkład godzin pracy w poszczególnych trybach przy temperaturze powietrza powrotnego do szafy klimatyzacyjnej 35°C

Podsumowanie

Szafa Liebert PDX z systemem EconoPhase oraz systemem zabudowy korytarzy IT SmartAisle są rozwiązaniami rewolucyjnymi w technologiach klimatyzacji dla data center. Jak wynika z rysunku 5. również w klasycznych systemach freonowych jesteśmy w stanie wykorzystać efekt free-coolingu i znacząco zredukować zużycie energii elektrycznej. Użytkownik w nowobudowanych, jak i modernizowanych serwerowniach, ma możliwość wykonać szybko prace instalacyjne bez rezygnowania z dobrodziejstwa niskich wartości temperatury zewnętrznej. Na podkreślenie zasługuje fakt, że 100% wydajności freecoolingu system EconoPhase uzyskuje już od temperatury 20ºC na zewnątrz.

Niskie koszty inwestycyjne, wysoka energooszczędność rozwiązania oraz prostota w projektowaniu i implementacji to główne cechy nowego systemu klimatyzacji precyzyjnej spod znaku Emerson Network Power. W kolejnym artykule zostaną przedstawione obliczenia kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych oraz całkowitego kosztu posiadania różnych rozwiązań klimatyzacji precyzyjnej – w tym prezentowanego w ninejszym artykule Liebert EconoPhase, dla przykładowego centrum przetwarzania danych średniej mocy, w polskich warunkach klimatycznych.

Bartosz BIERNACKI
Sales Director Thermal Management,
Emerson Network Power

Piotr KOWALSKI
Engineering Group Director,
Emerson Network Power