17 причин для вибору чиллерів з повітряним охолодженням Daikin для центрів обробки даних

Listen to online Stop   Глобальний ринок центрів обробки даних надзвичайно великий і швидко зростає, на сьогодні у світі налічується приблизно 10978 таких центрів. На центри обробки даних припадає 1,3% світового споживання електроенергії, відсоток відносно низький, але він зріс на 70% між 2015 і 2022 роками. Незважаючи на значний прогрес в продуктивності центрів обробки даних за останні роки, необхідні подальші зусилля урядів та промисловості для підвищення рівню енергетичної ефективності з метою зниження попиту на енергію та швидкого скорочення викидів протягом наступного десятиліття -- для досягнення вуглецевої нейтральності до 2050 року. З цієї точки зору необхідно зробити правильний вибір при проектуванні центру обробки даних, де енергоефективність є важливим фактором мінімізації впливу на навколишнє середовище. Зменшення негативного впливу цифрової інфраструктури на навколишнє середовище особливо пов’язане з системами охолодження, енергоспоживання яких становить у середньому 30% від загального споживання енергії центром обробки даних. Огляд системи охолодження центру обробки даних. Наведені вище схеми описують типову кліматичну установку для центру обробки даних і представляють основні елементи технологічного рішення розробки Daikin, включаючи кілька компонентів: Чиллер типу повітря-вода Система обробки повітря в компютерному залі (CRAH-Computer Room Air Handling). Системи управління Післяпродажне обслуговування У цьому матеріалі йдеться про основні виклики підчас вибору холодильних машин для центрів обробки даних і яким чином Daikin може допомогти їх подолати. Виклик №1: Температурні умови навколишнього середовища Як вже згадувалося, спостерігається дедалі швидке зростання центрів обробки даних у всіх частинах світу. При проектуванні інфраструктури центру обробки даних доцільно спочатку врахувати деякі міркування щодо зовнішніх робочих температур навколишнього середовища, за яких працюватимуть кліматичні системи. Необхідно оцінити обладнання та склад системи, а також її робочі діапазони з метою переконатися, що система працюватиме належним чином у необхідних умовах. Враховуючи швидке зростання центрів обробки даних також у частинах світу з екстремальними температурними умовами, існує потреба в системах охолодження, що можуть гарантувати та забезпечувати належну роботу як у теплих, так і в холодних регіонах, наприклад, на Близькому Сході та в Північній Європі, відповідно. Причина №1: Для подолання цього виклику, Daikin може гарантувати робочий діапазон своїх холодильних машин від -30°C до +55°C температури навколишнього середовища, що дозволяє реалізовувати проекти в глобальному масштабі. Виклик №2: Оптимізація простору для встановлення Внутрішній дизайн центру обробки даних, пов’язана з ним ІТ-потужність і потужність системи охолодження – тісно пов’язані речі в рамках проекту центру обробки даних. Як і для будь-якої іншої будівлі, навіть у центрах обробки даних місце для встановлення кліматичного обладнання обмежено. Причина №2: Незважаючи на те, що центри обробки даних можуть вимагати сотні мегават потужності охолодження, Daikin постачає надзвичайно компактні чиллери з повітряним охолодженням, що дозволяє їх інсталяцію в обмежених зонах. Особливо це стосується блоків з вільним охолодженням, або фрікулінгом, конфігурація яких не перевищує площу встановлення блоку. Це результат зміни конструкції конденсаційної секції, яка була відчутно оптимізована, що призвело до зменшення довжини блоків, Цей момент є особливо важливим, оскільки, враховуючи обмежений простір для встановлення блоку, це заощаджує простір, дозволяючи подальше резервування потужності (де це необхідно) і легкість технічного обслуговування.   Виклик №3: Варіанти скорочення експлуатаційних витрат та обмеження впливу на навколишнє середовище Враховуючи масштабність проектів, реалізація стратегій підтримки низьких операційних витрат є пріоритетом. Стримування експлуатаційних витрат безпосередньо пов’язане з необхідністю зменшення впливу на навколишнє середовище різних установок, які впроваджуються. Щодо систем охолодження, то більша частина енергоспоживання припадає на роботу чиллерів. Таким чином, для скорочення операційних витрат і впливу на навколишнє середовище можна застосувати 6 стратегій: Вибір чиллерів, що забезпечують оптимальну продуктивність в умовах часткового навантаження Включення конфігурації вільного охолодження у вибір холодильних машин Налаштування системи охолодження для роботи чиллерів з високою температурою води на виході з випарника Впровадження рішень для управління з метою скорочення витрат за рахунок підвищення ефективності системи Проектування системи охолодження, що дозволить повторно використовувати відпрацьоване тепло з центру обробки даних для цілей централізованого теплопостачання Додавання активних фільтрів гармонік для обмеження гармонійних спотворень, пов’язаних з чиллерами Оптимізація продуктивності за умов часткових навантажень. Часткові навантаження становлять понад 95% робочого часу системи через зміну умов навколишнього середовища (температура, вологість) у місці її встановлення. Будучи критично важливим аспектом, який треба враховувати, слід також належним чином враховувати технологію компресора, встановленого на холодильній машині, і, що найважливіше, наявність приводу змінної частоти (VFD), або інвертора, для модуляції потужності компресора. Причина №3: Власний одногвинтовий компресор Daikin є дуже ефективним компонентом за своєю конструкцією. Він також інтегрує технологію Variable Volume Ratio (VVR) для налаштування геометрії компресора відповідно до реальних умов експлуатації. Тобто VVR складається з ковзного клапана, що використовується для модуляції ступеня стиснення, підвищуючи ефективність компресора при зміні умов навколишнього середовища. Крім того, одногвинтовий компресор Daikin також оснащений інтегрованим інвертором, також розробленим і виготовленим компанією Daikin, встановленим на компресор і охолоджуваним холодоагентом системи. Вільне охолодження для подальшого зниження споживання енергії. Додатковою допомогою для подальшого зниження споживання електроенергії є використання технологій вільного охолодження, тому що, коли зовнішня температура є сприятливою, чиллери можуть вимикати компресори та використовувати низьку зовнішню температуру для охолодження води. Причина №4: Daikin пропонує різні типи конфігурацій вільного охолодження від 150 до 2150 кВт потужності охолодження, включаючи системи без гліколю, що також дозволяє заощадити на насосній системі. Більш висока температура води на виході з чиллера для подальшої оптимізації системи. Подальше можливе зниження споживання пов’язане з проектною температурою центру обробки даних. Дійсно, коли холодні та гарячі проходи розділені, система охолодження може працювати при більш високих температурах, навіть у діапазоні від 25°C до 30°C. Це призводить до переваг у плані ефективності чиллерів і, таким чином, до зниження експлуатаційних витрат. Причина №5: Нова лінійка холодильних машин Daikin з повітряним охолодженням може забезпечити температуру води на виході з випарника до +30°C. Цей вибір температури також підвищує актуальність режиму вільного охолодження, коли змінюється температура навколишнього середовища, що особливо важливо для країн з м’яким (наприклад, Південна Європа, Австралія) або навіть більш теплим кліматом. Рішення для керування системою для подальшого підвищення ефективності. Як згадувалося, центри обробки даних часто вимагають кількох холодильних установок, щоб досягти необхідної потужності охолодження. Це означає, що для забезпечення ефективності всієї системи охолодження недостатньо розглядати ефективність одного чиллера. Таким чином, для оптимізації продуктивності груп блоків слід розглянути рішення для управління вищого рівня. Причина №6: В цьому сенсі Daikin пропонує інтелектуальний менеджер центру обробки даних iDCM. Це зовнішня панель, що керує до 20 чиллерами, включаючи керування первинними насосами та режим вільного охолодження. iDCM розроблений для забезпечення максимальної надійності та використовує розширений алгоритм машинного навчання, що працює на основі даних виробника та реальних даних, записаних на об’єкті. iDCM може забезпечити підвищення ефективності системи до 10% для механічної системи охолодження і до 15% для інтегрованої системи природного охолодження порівняно з стандартними рішеннями керування. Крім того, ця панель керування повністю підходить для TIER III DataCenter, а також у індивідуальному виконанні для TIER IV. Рекуперація відпрацьованого тепла для централізованого теплопостачання. В ідеалі вся електроенергія, споживана ІТ-обладнанням, перетворюється на тепло, ефективне відведення якого є однією з першочергових потреб центрів обробки даних. Тепло є побічним продуктом роботи центру обробки даних, але воно доступне за відносно низької температури і з цієї причини не знаходить практичного використання, тому викидається в навколишнє середовище. Якби це тепло можна було зробити доступним за вищої температури, його можна було б повторно використовувати, а не витрачати назовні, воно стало би коштовним товаром для різних цілей. Близько 90% енергії, що використовується ІТ-обладнанням центрів обробки даних, можна рекуперувати як тепло, забезпечуючи тисячі мегават теплової енергії в усьому світі. Більшість проектів рекуперації тепла центрів обробки даних покладаються на мережі централізованого опалення як споживачів тепла. Причина №7: Для цього Daikin може запропонувати рішення для відновлення тепла, виробленого центром обробки даних. Схема нижче описує можливий сценарій, коли водяний тепловий насос відбирає тепло від контуру центру обробки даних, підвищує температуру до корисного рівня для опалення (наприклад, контур централізованого теплопостачання). Чиллер з повітряним охолодженням потребуватиме меншого охолодження завдяки роботі водяного теплового насоса, який відбирає тепло з контуру. Відновлення тепла, яке в іншому випадку викидається з циклу центру обробки даних, підвищує ефективність усієї системи. Daikin може забезпечити інше рішення, шо також стосується повторного використання тепла. Схема розміщення установки наведена нижче. У цьому випадку тепло рекуперується безпосередньо від чиллера з повітряним охолодженням, який працює в режимі механічного охолодження. Це забезпечується за допомогою додаткового пластинчастого теплообмінника, розміщеного послідовно до конденсаційної секції. Потім це тепло надходить до системи централізованого теплопостачання. Таке рішення також можна інтегрувати в конфігурацію холодильної машини з природним охолодженням, пропонуючи менеджерам об’єктів конкурентоспроможну альтернативу для задоволення потреб в опаленні та одночасного зниження експлуатаційних витрат. Зменшення гармонійних спотворень. Гармонійні спотворення викликані нелінійними навантаженнями, такими як силові електронні пристрої, приводи змінної частоти та певні типи освітлення, які вводять гармонійні струми в енергосистему. Тим не менш, гармонійні спотворення можуть виникати в центрах обробки даних. Гармонійні спотворення спричиняють додаткове споживання електроенергії в електричних системах. Це може призвести до збільшення втрат енергії та зниження ефективності, що призводить до збільшення витрат на енергію. Низький рівень гармонійних спотворень допомагає мінімізувати ці втрати, покращуючи енергоефективність і знижуючи експлуатаційні витрати. Багато країн встановили правила та стандарти для обмеження рівня гармонійних спотворень, створюваних електричним обладнанням. Підтримуючи рівень гармонійних спотворень у встановлених межах, виробники та оператори центрів обробки даних можуть забезпечити дотримання цих стандартів. Активні гармонійні фільтри (AHF) — це електронні пристрої, що використовуються для зменшення гармонійних спотворень в електричних системах. Вони здатні динамічно компенсувати гармонійні струми в реальному часі, тим самим покращуючи якість електроенергії системи. AHF активно відстежують гармонійні струми та генерують компенсаційні струми, які компенсують гармоніки, що призводить до зменшення повного гармонійного спотворення (THD). Причина №8: Оскільки чиллери можуть генерувати гармонійні спотворення, Daikin пропонує унікальне рішення для активної фільтрації гармонік. Заснований на тій самій фірмовій технології, що використовується для приводу компресора, активний фільтр гармонік від Daikin повністю інтегрований у холодильну машину. Пристрій встановлюється всередині електричної панелі, охолоджується холодоагентом із контуру чиллера, що забезпечує управління температурою в будь-яких умовах експлуатації незалежно від умов навколишнього середовища. Оскільки фільтр AHF повністю інтегрований, не потрібні додаткове місце, встановлення та обслуговування. Крім того, фільтр Daikin AHF повністю збирається та тестується безпосередньо на заводі. Виклик №4: Забезпечення надійності обладнання Управління центром обробки даних є особливо складним, оскільки головна мета – забезпечення щоденної безперервної роботи 24 години на добу. Це висуває жорсткі вимоги до надійності та якості компонентів, у тому числі кліматичного обладнання. Щодо причин системних збоїв, нещодавнє опитування Uptime Institute доводить, що 14% випадків простоїв викликані проблемами системи охолодження, що негативно впливає на бізнес. Крім того, повідомляється, що причини простоїв в більшості випадків (76%) передбачувані, оскільки вони часто пов’язані з людською помилкою. У цій сфері є значні проблеми через неналежне управління та обслуговування обладнання (36%). З цієї причини надійність кліматичних систем, реалізованих для центрів обробки даних, має вирішальне значення і сильно залежить від чиллерів. У цьому сенсі слід враховувати 6 міркувань: Різні компресорні технології, доступні на ринку Тип частотно-регульованого приводу, що буде використано Тип захисту від перебоїв в електроживленні Потенційний вплив корозійних середовищ на конденсаційну секцію чиллера Як обмежити вплив потенційних витоків холодоагенту Чи підтримується холодильна машина програмою сертифікації та може бути протестована перед доставкою Важливість конструкції компресора. Причина №9: З точки зору продукції, Daikin пропонує технологію, що розроблена для надзвичайної надійності та довговічності навіть у суворих умовах. Таким є інверторний одногвинтовий компресор Daikin. На відміну від стандартного гвинтового компресора, гвинтовий компресор Daikin використовує один головний гвинт, що ‘співпрацює’ з зірчастими роторами для створення циклу стиснення у відповідності до об’єму. Завдяки головному ротору, збалансованому як в радіальному, так і в осьовому напрямку, підшипник компресора має надзвичайно високу надійність. Частотно-регульований привод з холодоагентним охолодженням для будь-яких умов експлуатації. Причина №10: Щодо вбудованого приводу змінної частоти VFD, або інвертору, він спеціально розроблений для витримування найскладніших умов навколишнього середовища. Інвертор, інтегрований у гвинтовий інверторний компресор Daikin, відрізняється від інших типів інверторів тим, що він охолоджується холодоагентом, а також тим, що на нього не впливають такі умови навколишнього середовища, як температура навколишнього середовища, висота над рівнем моря або якість повітря (наявність забруднюючих речовин, пилу або піску). Електромеханічні компоненти, що обмежують вплив збоїв живлення. Належне функціонування системи охолодження має вирішальне значення для забезпечення безвідмовної роботи центру обробки даних. Тому пропонується розглянути можливість використання автоматичних перемикачів (ATS) для обмеження впливу збоїв живлення на належну роботу холодильних машин. Причина №11: На вимогу, Daikin може включити автоматичні перемикачі в своє рішення. Разом із ATS буде запропоновано включити додаткові компоненти для забезпечення досягнення холодильною машиною своєї повної потужності за дуже короткий час, тим самим обмежуючи вплив збоїв живлення на належну роботу центру обробки даних. Це рішення називається Daikin Rapid Restart (швидкий перезапуск) і складається з джерела безперебійного живлення, що забезпечують утримання системного контролера в увімкненому стані протягом 180 секунд підчас збою живлення. Підчас активного швидкого перезапуску, компресор активується протягом 30 секунд після відновлення живлення (завдяки ATS). Час відновлення повної потужності може бути менше 3 хвилин. Захист конденсаційних секцій антикорозійними засобами. Оскільки чиллери з повітряним охолодженням використовуються для охолодження центрів обробки даних, рекомендується оцінити корозійний потенціал середовища, в якому вони будуть встановлені. Дійсно, корозія зменшує потужність охолодження з відповідними ризиками для роботи центру обробки даних. Причина №12: Daikin пропонує кілька типів обробки конденсаційної секції для запобігання корозії в середовищах з легким або підвищеним ризиком корозії. Моніторинг витоків холодоагенту. Правильна робота чиллера залежить від відповідної кількості холодоагенту для роботи системи. Тому, варто розглянути можливість використання систем моніторингу витоків холодоагенту, за допомогою яких холодильна машина може повідомляти про будь-які аномалії в систему керування будівлею (BMS) центру обробки даних. Причина №13: Daikin забезпечує повний моніторинг робочого стану блоків за допомогою своєї платформи віддаленого моніторингу Daikin on Site (DoS). Завдяки цьому сервісу менеджери об’єктів можуть оперативно втручатися, а також заздалегідь планувати технічне обслуговування, виходячи з тенденції робочих параметрів установок. Сертифікація продукції та заводські приймальні випробування. Іншим важливим фактором, що гарантує надійність продукції Daikin, є прагнення компанії забезпечити сертифікацію власної продукції. Причина №14: Обираючи компоненти, що будуть частиною кліматичної системи, Daikin надає виключно обладнання, сертифіковане за програмами Eurovent або AHRI. У цих програмах сертифікації встановлені стандарти, що мають бути задоволені виробниками. Вони стосуються декларацій щодо робочих показників і програмних застосунків, що використовуються виробниками та їх клієнтами для моделювання продуктивності систем за конкретних проектних умов. Програмне забезпечення сертифіковане та згодом підлягає регулярному тестуванню як для повного, так і для часткового навантаження. Крім того, кожен продукт, заявлений для сертифікації, може бути підданий тестуванню для перевірки даних щодо продуктивності. Усі системи Daikin, що продаються в Європі, сертифіковані Eurovent. Крім того, багато систем Daikin сертифіковані AHRI, включаючи конфігурації вільного охолодження останніх випусків продукції з інверторними гвинтовими та спіральними компресорами. Крім того, у таких критичних проектах, як центри обробки даних, перед доставкою чиллерів зазвичай вимагають проведення додаткових тестів. Причина №15: В зв’язку з цим, Daikin може запропонувати заводські приймальні випробування з метою засвідчення, що блоки, які будуть встановлені, можуть задовольнити вимоги проекту за певних температур навколишнього середовища. Виробниче підприємство з виготовлення чиллерів Daikin Applied Europe має сертифіковані випробувальні приміщення, включаючи кліматичну камеру для випробувань систем потужністю охолодження до 2000 кВт. Компанія випробовує чиллери в широкому діапазоні робочих режимів у будь-яких кліматичних умовах, від надзвичайно низьких умов навколишнього середовища (-18°C) до надзвичайно високих температур (+52°C). Кліматична камера працює відповідно до суворого набору процедур для забезпечення відповідності міжнародним стандартам, встановленим органами сертифікації, такими як AHRI та Eurovent. Виклик №5: Розгляд робочого шуму, пов’язаного з кліматичним обладнанням Системи охолодження, що включають використання чиллерів, насосів, компресорів тощо, створюють шум у навколишньому середовищі. Оскільки центри обробки даних знаходяться в різних середовищах, у деяких випадках навіть поблизу житлових районів, наполегливо рекомендується застосовувати рішення для зменшення шуму для використовуваного обладнання. Причина №16: Daikin може запропонувати конфігурації, що забезпечують зниження шуму до 7 дБ(А) за допомогою корпусів компресора та ізоляційного матеріалу на трубопроводах. Крім того, Daikin забезпечує подальше зниження робочого шуму за допомогою модуляції швидкості вентиляторів завдяки приводам із змінною частотою. Виклик №6: Звернення до виробників, здатних виконати вимоги проекту Проекти центрів обробки даних є особливо складними, часто включають серію вимог, що стосуються особливостей продукції, термінів доставки та послуг з технічного обслуговування саме для холодильних установок. Цю послугу можуть задовольнити лише спеціалізовані виробники, здатні впоратися з вимогами та працювати з належною потужністю, яка потрібна для цього типу проекту. Причина №17: Daikin є провідною світовою компанією в галузі кондиціонування повітря, представлена в усьому світі з офісами продажу і центрами, що спеціалізуються на розробці та виробництві кліматичного обладнання. Розробка та виробництво чиллерів є однією з основних компетенцій Daikin. Daikin вже спромігся керувати складними поставками, навіть поставивши 105 МВт потужності охолодження для одного проекту центру обробки даних у Північній Європі. Завдяки своїй глобальній присутності Daikin має розгалужену сервісну мережу, здатну забезпечити належне технічне обслуговування критично важливих установок, таких як центри обробки даних. Джерело: https://blog.daikinapplied.eu/news-center/how-to-choose-air-cooled-chillers-for-data-centers-17-reasons-for-daik