Veri Merkezi Su Verimliliğini Optimize Etmek için Termosifon Hibrit Soğutma Sistemi Kullanımı (DOE/GO-102019-5172, Mayıs 2019)

Özet

NREL'in ESIF binasındaki 10.000 ft2'lik yüksek başarımlı hesaplama (HPC) veri merkezi ılık su, bileşen düzeyinde sıvı soğutmayla çalışır ve yıllık ortalama PUE 1,036 bildirir. Buharlaşmalı soğutma ısıyı etkili ve ucuz atar, ancak büyük ve sürekli su gerektirir; bu merkezde yılda 2 milyon galondan fazla. Bu nedenle NREL, 2016'da Johnson Controls ve Sandia ile ortaklaşa, çatıya termosifon soğutucu (TSC) kurmuştur. TSC, ısıyı pasif bir döngüde kaçıran soğutucu akışkanlı gelişmiş bir kuru soğutucudur ve mevcut buharlaşmalı kulelerle birlikte hibrit bir sistem oluşturur.

Isı atma önceliği şöyledir: önce enerji geri kazanım suyu (ERW) devresindeki ısı mümkünse bina proses sıcak su devresine aktarılarak binayı ısıtır; geri kazanım potansiyeli tükenince ılık ERW, sıcaklıklar uygun olduğunda TSC ile dağıtılır; kalan ısı, soğutma kulesi eşanjörü aracılığıyla kule suyu açık devresine verilir. Sistem sıcak ve kuru havada ıslak, aksi halde kuru soğutmayı kullanır; TSC, donma sıcaklığının altında bile birincil soğutma suyunu güvenle soğutacak ve donmayı önleyecek şekilde tasarlanmıştır. Hava soğutmalı eşanjörler yalnızca kuru termometre sıcaklığını kullanır ve su gerektirmez; fakat fan enerjisi harcar.

TSC ilk yılında 1,16 milyon galon, iki yılda 2,10 milyon galon su tasarrufu sağlamış, veri merkezinin su kullanımını yaklaşık yarıya indirmiştir; bu, üç olimpik havuzdan fazlasına eşdeğerdir. Kurulum yalnızca bir günlük veri merkezi kesintisi gerektirmiştir. Sistem ek bir teknolojidir; çoğu durumda, TSC'nin katkı yapamadığı yılın en sıcak saatlerinde tüm BT yükünü karşılayacak kule kapasitesi gerekir, bunun yararı ek dayanıklılıktır. Kule ön bakımı, enerji yeniden kullanımı ve TSC'nin tüm ısı atımını karşıladığı günlere yapılmaktadır. Faydalar, yıl boyu ısı atma yükü ve ortam sıcaklığına göre yüksek devre sıcaklığı olan tesislere uygulanır. Ayrıntılı sonuçlar NREL/TP-2C00-72196 raporundadır.

Öne çıkan noktalar

1. NREL ESIF HPC veri merkezi, yıllık ortalama 1,036 PUE bildirir.
2. TSC'den önce, 10.000 ft2'lik HPC veri merkezinin buharlaşmalı soğutması yılda 2 milyon galondan fazla su kullanıyordu.
3. TSC ilk yılında 1,16 milyon galon, iki yılda 2,10 milyon galon su tasarrufu sağlamış ve veri merkezi su kullanımını kabaca yarıya indirmiştir; bu üç olimpik havuzdan fazladır.
4. Isı atma önceliği: önce enerji geri kazanım suyu binayı ısıtır, sonra ortam koşulları elverdiğinde termosifon kuru soğutucu ısı atar, kalan ısıyı soğutma kuleleri alır.
5. TSC'nin kurulumu yalnızca 1 günlük veri merkezi kesintisi gerektirmiştir.
6. Soğutma kuleleri, TSC'nin katkı yapamadığı en sıcak saatlerde tam BT yüküne göre boyutlandırılmaya devam etmelidir; bu ek dayanıklılık sağlar.
7. TSC, donma sıcaklığının altındaki ortam koşullarında bile birincil soğutma suyunu güvenle soğutacak ve donmayı önleyecek şekilde tasarlanmıştır.
8. Sistem; yıl boyu ısı atma yükü ve ortama göre yüksek devre sıcaklığı olan tesislere uygulanabilir; NREL, enerji yeniden kullanımı ve TSC'nin tüm yükü karşıladığı günlerde kule ön bakımı yapar.
9. Çalışma 2018 DOE FEMP Federal Enerji ve Su Yönetimi Ödülü'nü ve Data Center Dynamics 2018 Eko-Sürdürülebilirlik ödülünü kazanmıştır.

Tasarımda kullanımı

• Isı atma önceliğini şemadaki gibi kurgulayın: önce ısı yeniden kullanımı, sonra kuru soğutma, en son buharlaşmalı kule; kontrol mantığını bu sıraya göre yazın.
• Isı atma devresi sıcaklığı yüksek olan ılık su sıvı soğutmalı tesislerde hibrit kuru/ıslak sistemi su kullanımını (WUE) düşürmek için değerlendirin.
• Soğutma kulelerini TSC varken bile yılın en sıcak saatlerinde tam BT yüküne göre boyutlandırın; kuru soğutucunun katkısı bu saatlerde sıfırdır.
• Donma riski olan iklimlerde birincil devreyi donmaya karşı koruyan tasarım ve kontrol gerekliliğini şartnameye ekleyin.
• Kulelerin ön bakımını, ısı geri kazanımı ve kuru soğutucunun yükü tek başına karşılayabildiği günlere planlayın; kurulum için gereken kesinti süresinin kısa tutulabileceğini (burada 1 gün) göz önüne alın.

Kimler okumalı

Ilık su sıvı soğutmalı veri merkezlerinde ısı atma sistemini ve su verimliliğini tasarlayan mekanik mühendisler.

Belgenin bölümleri

1. NREL Veri Merkezi Sürdürülebilirlik Hikayesinin Tamamlanması
2. TSC'nin Geleneksel Soğutma Seçenekleriyle Karşılaştırılması
3. Nasıl Çalışır: Verimli Bir Hibrit Soğutma Sistemi
4. NREL'in Ötesinde
5. Kaynaklar

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

U.S. DOE Federal Energy Management Program (FEMP)

Yayıncı

U.S. DOE FEMP / NREL

Yıl

2019

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

ABD kamu malı — ABD kamu kurumu yayını; serbestçe kullanılabilir

Lisans kanıtı

www.energy.gov

Künye