Veri Merkezi Isı Geri Kazanımı İçin Referans Tasarımlar, Revizyon 1.0

Özet

Belge, ısı geri kazanımı işini veri merkezi operasyonuna entegre etmenin farklı biçimlerini anlatan iş bölümüyle başlar. Paydaş haritası, veri merkezinden ısı iletimine ve son kullanıcıya uzanan arayüzleri tanımlar. Yedi seviyeli bir olgunluk modeli (0-6) sınır noktasını belirler: seviye 0 kendi kullanım, seviye 1 soğutulmuş sudan veya ısı değiştiriciden çekimdir (yaklaşık 30 C besleme suyu); ısı pompalı seviyeler 30-70 C veya 30-100 C ve üzerini sunar ve riskin giderek veri merkezi işletmecisine geçtiği daha olgun modeller veri merkezini ısı perakendecisi yapar. Belge seviye 0 ve 1'e odaklanır.

Teknik çekirdek ısı geri kazanım istasyonudur. Temel donanım, boru bağlantıları, sayaçlar, vana ve eyleyicilerle birlikte bir sıvıdan sıvıya ısı değiştiricidir. Seviye 0-1'de sınır noktası ısı geri kazanım odasının duvarıdır ve temel ekipmanın tamamı veri merkezine aittir; ısı alıcı daha yüksek sıcaklık istiyorsa yükseltmeyi o sağlar. Alan tablosu tam kapasiteli, AHRI sertifikalı plakalı ısı değiştirici, azami 10 psi basınç kaybı, her iki tarafta PG25, azami 2,13 m/s boru hızı, düşük delta T 4,4 C ve yüksek delta T 16,7 C varsayımıyla hazırlanmıştır. Isı geri kazanım devresi ikincil bir ısı atım yolu sayılır; kuru soğutucular tam IT yüküne göre boyutlandırılmaya devam eder.

Üç temel senaryo ITE soğutma yöntemine göre tanımlanır: hava soğutma (dönüş genellikle 30 C'yi aşmaz), orta sıcaklıklı sıvı soğutma (genellikle 40 C'yi aşmaz) ve yüksek sıcaklıklı sıvı soğutma (40 C üzeri, bazı durumlarda 65 C'ye ulaşır). Yeniden donatım iki duruma ayrılır: ısı bir noktada zaten sıvıya aktarılıyorsa ya da aktarılmıyorsa; ikinci durum ek hava-sıvı döngüsü ve fan sistemi değişikliği gerektirdiğinden daha zordur. Belge, N+1 kuru soğutucunun ısı geri kazanım istasyonuyla değiştirilmesinin yedekliliği azaltabileceği uyarısını yapar.

Talep eşleştirme bölümü mevsimsel ve gün içi değişimleri, ısı depolamayı (duyulur, gizli, termokimyasal), ısı pompalarını, kazanları, ısıdan soğutmayı ve ısıdan gücü kapsar. Ardından PUE, WUE ve CUE üzerindeki etkiler ile ERF ve ERE metrikleri tartışılır: ısı fiziksel olarak dönüştürülmeden kullanıldığında üç metrik de iyileşir, yüksek enerjili dönüşüm gerektiğinde kötüleşebilir. Bu nitel bir kural olarak verilir; iklim bölgelerine göre ölçülmüş etki ileriki çalışmaya bırakılmıştır. Ekler altı blok diyagram, iki fazlı DLC ısı geri kazanımı ve ısı pompası ek değerlendirmelerini içerir.

Öne çıkan noktalar

1. Olgunluk modeli seviye 0-6: seviye 0-1 (kendi kullanım veya ısı değiştirici ile çekim) yaklaşık 30 C besleme suyu verir; ısı pompalı seviyeler 30-70 C veya 30-100 C ve üzeri verir.
2. Seviye 0-1'de sınır noktası ısı geri kazanım odasının duvarıdır; tüm temel ekipman veri merkezine aittir, sıcaklık yükseltme ısı alıcının sorumluluğundadır.
3. Alan tablosu varsayımları: AHRI sertifikalı plakalı ısı değiştirici tam kapasiteli, azami 10 psi basınç kaybı, her iki tarafta PG25, azami 2,13 m/s boru hızı, düşük delta T 4,4 C, yüksek delta T 16,7 C.
4. Veri merkezi ısısı bazı durumlarda 45 C üzeri olabilir ama genelde 25-40 C'ye ulaşır; senaryo ailesine göre dönüş: hava soğutma en çok ~30 C, orta sıcaklıklı sıvı en çok ~40 C, yüksek sıcaklıklı sıvı 40 C üzeri ve 65 C'ye kadar.
5. Isı geri kazanımı ikincil ısı atımıdır; sonrasındaki kuru soğutucular tam IT yüküne göre boyutlandırılır; ısı geri kazanım arızasında standart ısı atımına dönülür.
6. Isı depolama alan açısından pahalıdır: 1 MW'ı 30 dakika köprülemek için yaklaşık 43 m3, 1 MWh için yaklaşık 80 m3 su gerekir.
7. Isı pompasında Carnot COP kaynak-hedef sıcaklık farkına bağlıdır; 80 C hedef için 40 C besleme 8,8, 50 C besleme 11,8 teorik COP verir; konservatif alan payı ısı pompası tasarım kapasitesinin her MW'ı için en az 10 m2'dir.
8. Isıdan soğutma: adsorpsiyonlu soğutucu en az 45 C ile başlar ve 55 C üzerinde COP 0,4'ü aşar; tek etkili absorpsiyonlu soğutucu en az 65 C ile başlar ve 80 C üzerinde COP 0,75'i aşabilir; en uygun sıcak su aralığı 55-85 C.
9. ORC ile ısıdan güçte düşük sıcaklıklarda elektriğe dönüşen pay yüzde 4'ün altındadır.
10. Geri kullanılan atık ısı (EREUSE, kWh) EN 50600-4-6 yöntemiyle ölçülür; veri merkezi sınırı dışında kullanılan ve başka enerjinin yerini alan ısı sayılır; ERE = (1 - ERF) x PUE.

Tasarımda kullanımı

• Saha yerleşiminde ısı geri kazanım istasyonu bloğu tanımlayın: kapasiteden boyutlandırılmış alan (plakalı ısı değiştirici ayak izi, ısı pompası için MW başına 10 m2, 30 dakika depolama için MW başına yaklaşık 43 m3) ve ısı alıcıya sınır noktası.
• Isı geri kazanım hesaplayıcısında veri merkezi ve ısı alıcı sıcaklıklarından Carnot ve gerçekçi COP hesaplayın ve sıcaklık bandına göre yükseltme teknolojisi önerin.
• EREUSE'ı sınırda EN 50600-4-6'ya göre ölçerek ERF hesaplayın; veri merkezi içinde soğutmaya giden kısmı çıkarın.
• N+1 kuru soğutucuları ısı geri kazanım istasyonuna çevirmek ısı atım yedekliliğini azaltıyorsa uyarı verin.
• Yeni hidronik döngülerde, ısı geri kazanımı o an planlanmasa bile, gelecekteki bağlantılar için branşman ve vana çıkışlarını ilk tasarıma ekleyin; sonradan işletme sırasında yeniden donatmaktan çok daha ucuzdur.
• Isı değiştiriciyi birden fazla birime bölmeyi değerlendirin; böylece biri bakımdayken ısının bir kısmı teslim edilmeye devam eder; ısı alıcıyla sözleşmeye endüstri standardı akışkan kalite şartlarını ekleyin.

Kimler okumalı

Isı geri kazanıma uygun veri merkezi tasarlayan mekanik mühendisleri, mimarlar ve karar vericiler.

Belgenin bölümleri

1. Yönetici Özeti
2. OCP İlkelerine Uyum
3. Giriş
4. İş Değerlendirmeleri
5. Paydaşlar
6. Veri merkezi ısı geri kazanımı olgunluk modeli
7. Tasarım Değerlendirmeleri
8. Isı geri kazanım istasyonunun genel tasarımı
9. Isı geri kazanım istasyonunun bileşenleri ve bağlantıları
10. Isı alıcı ile akışkan izleme
11. Isı geri kazanım istasyonunun yeri
12. Güç, ağ, soğutma bağlantıları ve güvenlik seviyesi
13. Fazla ısının ölçümü ve raporlanması
14. Isı geri kazanım odasında beklenen yedeklilik
15. Döngü tasarımı, kademelendirme
16. Veri merkezlerinin ısı geri kazanımı için yeniden donatımı
17. Isı talebinin eşleştirilmesi
18. Mevsimsellik ve gün içi değişimler
19. Isı depolama
20. Yükseltme veya dönüştürme mekanizmaları: ısı pompaları, kazanlar, ısıdan soğutma, ısıdan güç
21. Metrikler
22. Sonuç
23. Ek I - Referans tasarımlar, blok diyagramlar
24. Ek II - İki fazlı DLC ısı geri kazanımı
25. Ek III - Isı pompası ısı geri kazanımı ek değerlendirmeleri

İlgili standartlar

• EN 50600-4-6
• ISO/IEC 30134-6
• AHRI Standard 400
• OCP Data Centers Heat Reuse 101

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Open Compute Project Foundation

Yayıncı

Open Compute Project Foundation

Yıl

2025

Belge numarası

Rev 1.0

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Sektör kuruluşu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

CC BY-SA 4.0 — atıf vererek ve aynı lisansla paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.opencompute.org

Künye