Szafy klimatyzacji precyzyjnej
Szafy klimatyzacji precyzyjnej
Choć wymagania dotyczące temperatury i wilgotności w centrach danych zostały w ostatnich latach znacznie złagodzone, to nie zmalało znaczenie stosowanych w nich systemów chłodniczych. Do typowych zadań szaf klimatyzacji precyzyjnej – wydajnego, niezawodnego i ciągłego odprowadzania zysków ciepła – doszedł też wymóg energooszczędnej pracy.
Zobacz także
Alnor Systemy Wentylacji Sp. z o.o. Inteligentna wentylacja w edukacji. TeachAIR od Alnor – rekuperator zaprojektowany dla szkół
Wymagania wobec systemów wentylacyjnych w szkołach i przedszkolach rosną z roku na rok. Nowe przepisy budowlane, zaostrzone normy higieniczne i większa świadomość wpływu jakości powietrza na zdrowie uczniów...
Wymagania wobec systemów wentylacyjnych w szkołach i przedszkolach rosną z roku na rok. Nowe przepisy budowlane, zaostrzone normy higieniczne i większa świadomość wpływu jakości powietrza na zdrowie uczniów sprawiają, że projektanci i wykonawcy muszą sięgać po coraz bardziej zaawansowane rozwiązania. Firma Alnor opracowała urządzenie, które precyzyjnie odpowiada na te potrzeby – rekuperator TeachAIR, stworzony specjalnie dla sektora edukacyjnego.
AFL MOTORS EUROPE Zbilansowana wentylacja a Constant Flow, czyli stała wydajność powietrza w urządzeniach wentylacyjnych
Instalacje oraz urządzenia wentylacyjne często projektowane są w sposób zapewniający zbilansowanie strumieni powietrza nawiewanego oraz usuwanego z pomieszczeń. Dzięki temu uzyskujemy najwyższą efektywność...
Instalacje oraz urządzenia wentylacyjne często projektowane są w sposób zapewniający zbilansowanie strumieni powietrza nawiewanego oraz usuwanego z pomieszczeń. Dzięki temu uzyskujemy najwyższą efektywność pracy systemu oraz wysoki stopień sprawności odzysku ciepła.
ECO Comfort Montaż klimatyzatora: cena, rodzaje urządzeń, koszt montażu klimatyzacji w domu w 2024!
Choć główną funkcją klimatyzatora jest chłodzenie powietrza w upalne okresy roku, panuje błędne przekonanie, że na schłodzeniu mieszkania kończy się funkcja systemu klimatyzacji. Tymczasem nowoczesne jednostki...
Choć główną funkcją klimatyzatora jest chłodzenie powietrza w upalne okresy roku, panuje błędne przekonanie, że na schłodzeniu mieszkania kończy się funkcja systemu klimatyzacji. Tymczasem nowoczesne jednostki nie ograniczają się jedynie do pojedynczych zadań.
Upowszechnianie się nowoczesnych technologii cyfrowych i telekomunikacyjnych oraz rozwój technologii „chmurowych” sprawiają, że zapotrzebowanie na moc obliczeniową wciąż rośnie. Powstają kolejne serwerownie, centra zarządzania siecią i pomieszczenia wzmacniaczy nadajników telekomunikacyjnych, sterownie i maszynownie urządzeń zasilających. Priorytetem pozostaje ciągłość pracy centrów przetwarzania danych, ale nie sposób dziś wyobrazić sobie ich projektowanie bez uwzględnienia aspektów energooszczędności. Ogromną rolę odgrywają tu systemy chłodzenia. Wśród nich najpopularniejsze pozostają szafy klimatyzacji precyzyjnej.
Rozwinięcie tematu znajdziesz również w: Szafy klimatyzacji precyzyjnej – klucz do niezawodności serwerowni i centrów danych »
Szafy klimatyzacji precyzyjnej powinny zapewnić odpowiedni poziom niezawodności w ochronie serwerów przed negatywnym wpływem zysków ciepła. Na przykład centra danych wg standardów Tier III i Tier IV Instytutu Uptime muszą zapewniać dostępność na poziomie 99,99%. Wiąże się to m.in. z niezawodnym chłodzeniem i zastosowaniem systemów redundantnych – urządzenia mają swoje odpowiedniki, które w przypadku awarii płynnie przejmują ich zadania. Redundancja oznacza także konieczność wyposażenia szaf klimatyzacji precyzyjnej w niezawodny system sterowania.
Szafy klimatyzacji precyzyjnej mają też istotny udział w zużyciu energii przez centrum danych. Dlatego poszukuje się takich rozwiązań technicznych i projektowych, dzięki którym można osiągnąć jej istotne oszczędności. Efektywność zużycia energii przez system chłodzenia określona jest przez wskaźnik pPUE (partial Power Usage Effectiveness). Wartość ta mówi o proporcji między energią elektryczną pobraną na cele chłodzenia a rzeczywiście na te cele zużytą. pPUE wynosi zwykle od 1,1 do 1,2 i jest wyższe niż PUE (Power Usage Effectiveness) dla całej serwerowni. Na parametr ten wpływa bardzo wiele czynników, spośród których należy wymienić rozwiązania projektowe, wykorzystanie ciepła odpadowego na potrzeby powierzchni nietechnicznej w obiekcie, zastosowanie odnawialnych źródeł energii oraz wybór odpowiednich urządzeń – efektywnych i niezawodnych, ale także zoptymalizowanych, tj. wykorzystujących energooszczędne rozwiązania technologiczne (odparowanie bezpośrednie, wyższa temperatura wody lodowej, free cooling) i wyposażonych w systemy sterowania i optymalizacji, które zależnie np. od temperatury zewnętrznej ustawiają optymalny tryb pracy urządzeń.
Słowo o szafach klimatyzacji precyzyjnej
Szafa klimatyzacji precyzyjnej to popularna nazwa urządzenia zapewniającego odpowiednią jakość powietrza wewnętrznego w pomieszczeniu przetwarzania danych. Realizują one kompleksową obróbkę powietrza: chłodzenie i nagrzewanie, nawilżanie i osuszanie, nawiew powietrza świeżego oraz jego filtrację i mieszanie z powietrzem z pomieszczenia. Ich zadaniem jest nie tylko chłodzenie, ale też utrzymanie stabilnych parametrów, mieszczących się w zakresie określonym dla każdego projektowanego pomieszczenia.
Konstrukcja szafy (jedno-, dwu- lub trzydrzwiowa) zapewnia bezpieczeństwo i ochronę ukrytym w niej komponentom chłodniczym i zależy od wydajności chłodniczej. Szafa wykonana jest z trwałych, odpowiednio zabezpieczonych materiałów – np. elementy mające kontakt z powietrzem wentylacyjnym produkowane są ze stali nierdzewnej lub stali z powłoką epoksydową. Powierzchnie wewnętrzne są gładkie i odporne na działanie środków czyszczących, a konstrukcja wnętrza ma zapobiegać osadzaniu i gromadzeniu się zanieczyszczeń. Odpowiednio ukształtowana podłoga zapewnia efektywne odprowadzenie kondensatu oraz środków czyszczących. Producenci dążą także do minimalizacji wymiarów swoich urządzeń, co jest ważne ze względu na oszczędność powierzchni w serwerowni. Inwestorzy zwracają dużą uwagę na to, by stosunek użytecznej mocy chłodniczej do zajmowanej przez szafę powierzchni był jak najbardziej korzystny.
Czytaj też: Inspekcja i czyszczenie instalacji wentylacyjnych okiem eksperta >>
Szafy klimatyzacji precyzyjnej oparte są najczęściej na dwóch rodzajach rozwiązań – wytwornicach (agregatach) wody lodowej oraz systemie odparowania bezpośredniego (chłodzenia ewaporacyjnego). W ofercie producentów głównym parametrem decydującym o zastosowaniu konkretnego systemu jest wydajność chłodnicza – jej wartość graniczna wynosi ok. 100 kW. Mniejsze urządzenia – właśnie do 100 kW mocy chłodniczej – wykorzystują odparowanie bezpośrednie, a większe – do 300 kW mocy chłodniczej – wodę lodową. Niezależnie od zastosowanego systemu chłodzenia szafy mogą realizować nawiew przygotowanego powietrza od góry albo pod podłogę techniczną (podwyższoną).
Szafy klimatyzacji precyzyjnej mają specjalny program certyfikacji organizacji Eurovent. Jest to certyfikacja dobrowolna, jednak producenci chętnie sięgają po tę procedurę, ponieważ certyfikat Eurovent stanowi potwierdzenie, że dane techniczne podane przez producenta są zgodne z wynikami osiągniętymi przez urządzenie podczas badań w akredytowanym laboratorium. Do weryfikowanych danych należą: moc, natężenie przepływu powietrza, zużycie energii oraz poziom hałasu. Ocenie podlegają także cechy konstrukcyjne.
Energooszczędne komponenty
Na jakość i energooszczędność szafy klimatyzacji precyzyjnej wpływ mają zastosowane komponenty, szczególnie urządzenia mechaniczne, takie jak wentylatory czy sprężarki. Przy zastosowaniu chłodzenia adiabatycznego powszechnie wykorzystuje się tłokowe sprężarki spiralne (scroll), które są cichsze, zużywają mniej energii elektrycznej i są bardziej podatne na regulację. Producenci stosują np. sprężarki ze stałoprądowym silnikiem bezszczotkowym (DC) ze sterowaniem falownikiem lub z silnikiem elektronicznie komutowanym (EC), również sterowanym inwerterowo. Ważnym elementem może być także elektroniczny zawór rozprężny (EEV), który zastosowany zamiast tradycyjnego termostatycznego zaworu rozprężnego pozwala na oszczędność ok. 25% energii.
Do energooszczędności szaf klimatyzacji precyzyjnej przyczynia się także stosowanie systemów sterowania i optymalizacji. Sterowniki w sposób ciągły monitorują proces obróbki powietrza, kontrolując parametry dostarczanego powietrza – strumień, temperaturę i wilgotność – oraz stan zabrudzenia filtrów. Odpowiednie rozwiązania automatyki i sterowania umożliwiają połączenie pracujących szaf klimatyzacji precyzyjnej w sieć sterowaną z poziomu jednego sterownika lub włączenie ich do systemu zarządzania budynkiem BMS.
Producenci, wymieniając stosowane w swoich urządzeniach rozwiązania energooszczędne, na poczesnym miejscu stawiają free cooling – swobodne chłodzenie poprzez bezpośrednie lub pośrednie wykorzystanie powietrza zewnętrznego. Rozwiązanie to zyskało na znaczeniu w ciągu ostatnich kilku lat, głównie za sprawą zmian wytycznych dotyczących warunków cieplno-wilgotnościowych, które powinny panować w nowoczesnej serwerowni.
Wyższa temperatura, większe możliwości oszczędzania energii
Postęp technologiczny sprawia, że współczesne serwery „grzeją się” w znacznie mniejszym stopniu niż ich odpowiedniki wcześniejszych generacji i wykazują mniejszą wrażliwość na wysoką temperaturę i jej wahania. Dlatego organizacja ASHRAE w najnowszej wersji swoich wytycznych rekomenduje dla centrów danych temperaturę powietrza nawiewanego w zakresie 18–27°C przy wilgotności od 30 do nawet 70%. W większości centrów danych temperatura nie musi być niższa niż 24–25°C. Jeszcze 20 lat temu zalecana temperatura powietrza nawiewanego wynosiła ok. 12°C – parametr sterujący stanowiła temperatura powrotu z serwerów, która wówczas określona była na 22–24°C, dziś może wynosić 25–40°C. Podniesienie nastawy z 7–10°C do 18–20°C umożliwia przygotowanie wody lodowej o wyższej temperaturze – dzięki temu współczesne serwerownie w porównaniu do swoich wcześniejszych odpowiedników mogą zapewnić oszczędności eksploatacyjne nawet na poziomie 40%. Dopuszczalna wyższa temperatura w centrum przetwarzania danych umożliwia bardziej efektywne wykorzystanie rozwiązań zwiększających energooszczędność urządzeń, takich jak free cooling.
Fot. W centrum danych Bulk Infrastructure AS Campus N01 w Norwegii z uwagi na specyficzne warunki klimatyczne (niskie temperatury i duże opady śniegu) oraz oszczędność wody zastosowano energooszczędne chłodzenie adiabatyczne; Fot. FläktGroup
Free cooling – optymalne wykorzystanie dostępnych zasobów
Do free coolingu (darmowego lub swobodnego chłodzenia – można spotkać oba te tłumaczenia) stosuje się powietrze zewnętrzne o odpowiedniej temperaturze. Wzrost wymaganej temperatury w serwerowni powoduje, że free cooling wspomaga system chłodzenia częściej (przez więcej dni w roku).
Bardziej popularny jest free cooling pośredni. Wymaga on dodania do układu chłodzenia pomp obiegowych, które skierują wodę lodową powracającą na odpowiedni wymiennik (tzw. free cooler) w agregacie sprężarkowym. Na wymienniku tym odbywa się wymiana ciepła – powietrze zewnętrzne chłodzi wodę lodową. Według szacunków jednego z producentów, zastosowanie free coolingu zintegrowanego z szafą klimatyzacji precyzyjnej w średniej wielkości europejskim centrum danych może obniżyć koszty rocznego zużycia energii o średnio 30%.
Czytaj też: Wentylacja budynków edukacyjnych – problemy z jakością powietrza wewnętrznego >>
Możliwe jest też podłączenie dry coolera do układu z chłodnicą wodną, w którym agregat sprężarkowy nie ma funkcji free coolingu – woda lodowa chłodzona jest wówczas na wymienniku dry coolera. Nastawa wody opuszczającej dry cooler może być ustawiana automatycznie.
W szafach z odparowaniem bezpośrednim i chłodnicą wodną stosuje się natomiast wymiennik pośredni, w którym medium pośredniczącym jest roztwór glikolu krążący między agregatem odparowania bezpośredniego a dry coolerem. Jak wskazuje jeden z producentów, połączenie wykorzystania free coolingu z odpowiednim algorytmem regulacyjnym pozwala na oszczędność nawet do 50% energii w stosunku do standardowego układu z bezpośrednim odparowaniem.Szafy oparte na chłodzeniu ewaporacyjnym mogą wykorzystywać także free cooling bezpośredni. Wyposaża się wówczas szafę w odpowiednią nadstawkę z przepustnicą powietrza zewnętrznego, konieczne jest też zapewnienie odpowiedniej filtracji oraz kontroli wilgoci, by do pomieszczeń serwerowni nie dostały się zanieczyszczenia i nadmiarowa wilgoć.
