DCDM1: Dünyanın En Enerji Verimli Veri Merkezinden Çıkarılan Dersler (NREL/PR-2C00-70433, 12 Mart 2018)

Özet

Sunum, NREL'in ESIF veri merkezini neden ve nasıl kurduğunu anlatır. Planlama 2006'da başladı; ekip HPC eğilimlerine dayanarak doğrudan sıvı soğutmaya karar verdi, 60 kW üzeri raflar, mekanik soğutucu olmaması ve atık ısının soğutma kirişleriyle ofis ve laboratuvar mekânlarında kullanılması hedeflendi. Tasarımı iki sıcaklık belirledi: en sıcak günde üretilebilen, ASHRAE W2 sınıfına uygun 24 °C (75 °F) BT besleme suyu ve en soğuk günde tesisi ısıtmak için 35 °C (95 °F) dönüş suyu. Tesis, 10.000 ft2 veri merkezi, tam kurulumda 10 MW ve 1,06 veya altı PUE hedefi olan 182.000 ft2'lik LEED Platinum binadır.

Slaytlar sıvı soğutmanın gerekçesini sayılarla verir. Sıvı boruları aynı ısı için hava kanallarından 250-1.000 kat daha az yer kaplar ve sıvıların taşınması 10-20 kat daha az enerji gerektirir. Sıvı-sıvı eşanjörlerin yaklaşma sıcaklıkları serpantinlerden daha yakındır; bu da ekonomizer saatlerini artırır. Raflar 60-80 kW'ta doğrudan 480 VAC ile beslenir, on adet 100 kW'lık raf elli adet 20 kW'lık hava soğutmalı rafa göre çok daha az yer tutar ve raf ısı yükünün en az %95'i doğrudan sıvıya alınır. Sıralanan tasarım hususları: uyumlu metaller ve su kimyası, debi kontrolü ve filtrasyonlu CDU'lar, hidronik yedeklilik ve en hassas ekipmanın en soğuk suyu alması için soğutma sistemlerinin seri düzenlenmesi.

Metrik slaytları PUE'yi, yeniden kullanılan enerjiyi düşen ERE'yi, WUE'yi (BT kWh'ı başına saha suyu, L/kWh) ve santralde kullanılan suyu enerji su yoğunluğu faktörü çarpı PUE olarak ekleyen WUE kaynağı tanımlar. Sunum sonra termosifonlu soğutucu hibritini ele alır. Kulenin önüne konan kuru soğutucu, sistemin sıcakken ıslak, değilken kuru çalışmasını sağlar. Fan hızı su-enerji maliyet eşdeğerlik oranına ve giren su ile kuru termometre farkına bağlıdır. Modelleme 0,07 $/kWh ve 6,08 $/kgal kullandı; kümülatif tasarruf slaytı 5,18 $/kgal kullanır.

TSC'nin ilk yılına (Eylül 2016-Ağustos 2017) ait sonuçlar: saatlik ortalama BT yükü 888 kW, PUE 1,034, ERE 0,929, WUE 0,7 L/kWh (yalnızca kuleyle 1,42) ve Colorado için 4,542 L/kWh kullanan WUE kaynağı 5,4 L/kWh; TSC'ye giren su ortalama 28,9 °C (84 °F). Sonuçlar, ılık su sıvı soğutmanın çok enerji verimli çıktığını, sistem değişikliğinin kolay olduğunu, tasarrufların modellemeyle uyumlu olduğunu ve hibritin dayanıklılığı artırdığını söyler. Uygun uygulamalar yıl boyu yüke, çevreye göre yüksek devre sıcaklıklarına, yüksek su ücretlerine ya da kısıtlarına ve su dayanıklılığı isteyen bir sahibe sahiptir. Belge slayt olduğundan kısadır; ayrıntı için eşlik eden raporlara dayanır.

Öne çıkan noktalar

1. NREL'in tasarım esası, ASHRAE W2 sınıfı 24 °C (75 °F) BT besleme suyu ve en soğuk günde tesisi ısıtacak 35 °C (95 °F) dönüş suyuydu.
2. ESIF veri merkezi 10.000 ft2, tam kurulumda 10 MW, mekanik soğutmasız ve 1,06 veya altı PUE hedeflidir.
3. Sıvı boruları aynı ısı için hava kanallarından 250-1.000 kat daha az yer kaplar; sıvıların taşınması 10-20 kat daha az enerji gerektirir.
4. Raflar 60-80 kW'ta 480 VAC ile beslenir; raf ısı yükünün en az %95'i doğrudan sıvıya alınır.
5. On adet 100 kW'lık raf, eşdeğer elli adet 20 kW'lık hava soğutmalı rafa göre çok daha az yer tutar.
6. Raf yoğunluğu rehberi: hava soğutma yaklaşık 1-5 kW/raf için uygundur; 5-80 kW aralığı soğutmalı kapı, soğutma plakası, sabit soğutma plakası veya daldırma gibi sıvı seçenekleri gerektirir.
7. Termosifonlu ilk yıl: BT yükü 888 kW, PUE 1,034, ERE 0,929, WUE 0,7 L/kWh (yalnızca kuleyle 1,42), WUE kaynak 5,4 L/kWh.
8. Su soğutmalı tasarım daha düşük yaş termometre tasarım gününü kullanır ve hava soğutmalıya göre yaklaşık %80 daha az hava akışı gerektirir; ancak güvenilir, düşük maliyetli suya bağlıdır.
9. Uygun hibrit uygulamaların 7/24 yıl boyu yükü, çevreye göre yüksek devre sıcaklıkları, yüksek su ücretleri ya da su dayanıklılığı hedefi vardır.
10. Hibrit sistem, soğuk bir günde kule devresi onarımına izin vererek bir kesintiyi önledi.

Tasarımda kullanımı

• İki tasarım sıcaklığını erken belirleyin: en sıcak günde üretebileceğiniz en soğuk besleme ve ısı kullanımı için gereken dönüş sıcaklığı; BT ekipmanını bunlara göre seçin.
• Sıvı ve hava dağıtım seçeneklerini karşılaştırırken 250-1.000 kat yer ve 10-20 kat enerji taşıma oranlarını kullanın.
• Soğutma devrelerini en hassas ekipman en soğuk suyu alacak şekilde seri düzenleyin; CDU filtrasyonunu, metal uyumunu ile pompa ve eşanjör yedekliliğini planlayın.
• Isı kullanımı ve su etkileri PUE içinde saklanmasın diye PUE, ERE, WUE ve WUE kaynağı birlikte izleyin.
• Hibrit ıslak-kuru ısı atımı kavramını uygun özellikler listesiyle eleyin: yıl boyu yük, ılık devre, yüksek su maliyeti veya kısıtları.
• Saha için su-enerji maliyet eşdeğerliğini kontrol edin; çünkü kuru soğutmanın ne kadar çalıştırılmaya değer olduğunu belirler.

Kimler okumalı

NREL'in sıvı soğutma, ısı kullanımı ve su tasarrufu derslerinin kısa ve pratik bir özetini arayan veri merkezi tasarımcıları ve sahipleri.

Belgenin bölümleri

1. NREL'in İkili Bilgi İşlem Misyonu
2. Yeni Bir Veri Merkezi için Planlama
3. NREL Veri Merkezi
4. Soğutma Verimliliği
5. Enerji Verimli Veri Merkezleri
6. Metrikler
7. Sıvı Soğutma Değerlendirmeleri
8. Hava ve Su Soğutmalı Sistem Seçenekleri
9. Hibrit Islak/Kuru Çözümler için Fırsatlar
10. Termosifonlu Soğutucu
11. Sistem Modelleme Programı
12. Kontroller Hem Su Hem İşletme Maliyeti Tasarrufu Sağlar
13. Uygun Uygulama Özellikleri
14. Veri Merkezi Metrikleri
15. Proje Ortağı Güncellemesi: Sandia Ulusal Laboratuvarları
16. Sonuçlar

Yayın bilgileri

Yazarlar

Otto Van Geet; David Sickinger; Thomas Carter

Yayıncı

NREL

Yıl

2018

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Künye

Lisans

Lisans koşulları belirsiz — kullanım koşullarını yayıncıdan doğrulayın

Lisans kanıtı

www.nrel.gov

Künye