Veri Merkezleri İçin Yüksek Verimli AC ve DC Güç Dağıtımının Nicel Karşılaştırması

Özet

Belge iki en verimli dağıtım mimarisini karşılaştırır: PDU transformatörü olmayan 400/230 V AC ve DC girişli IT ekipmanını besleyen 380 V DC bara. Yöntem basittir: yüzde 50 yük esas alınarak UPS, kablolama ve IT güç kaynağı verimleri çarpılır. UPS için sertifikalı değerler kullanılır; Symmetra PX çift dönüşümde 25/50/75/100 yükte yüzde 95,5/96,3/96,4/96,3, eko modda yüzde 97,4/98,5/98,8/98,9 verim verir. Emerson 380 V DC UPS yüzde 93,4/95,1/94,8/94,2, LBNL'nin tipik eski çift dönüşümlü UPS değeri ise yüzde 87,3/88,8/88,8/88,4'tür.

Kablolama kaybı için yaygın tasarım değeri tam yükte yüzde 1'dir; kayıp yükün karesiyle değiştiğinden yüzde 50 yükte verim hem AC hem DC için yüzde 99,5 alınır. Delta Electronics güç kaynağı verimleri 20/50/80/100 yükte AC 208 V için yüzde 85,0/93,2/93,7/93,6, DC 400 V için yüzde 85,5/94,1/94,8/94,5'tir; yüzde 50 yükte DC avantajı yüzde 0,9'dur. Zincir sonuçları yüzde 50 yükte DC için 96,5 x 99,5 x 94,1 = yüzde 90,35, AC için 96,3 x 99,5 x 93,2 = yüzde 89,30, UPS eko moddayken AC için 98,5 x 99,5 x 93,2 = yüzde 91,34'tür. Yani DC yaklaşık bir puan öndedir ama eko moddaki AC'nin gerisindedir.

İkinci adım, dağıtım verimindeki kazancın tesis toplamına ne kadar yansıdığını gösterir. PUE'si 1,47 olan tipik bir tesiste IT yüzde 68, dağıtım yüzde 5, orantılı klima kayıpları yüzde 13, aydınlatma yüzde 2 ve sabit klima kayıpları yüzde 12'dir. Dağıtımda yüzde 1'lik verim kazancı toplam tüketimi yüzde 0,86 azaltır; DC'nin yüzde 1,05'lik avantajı ise yalnızca yüzde 0,90 getirir. Dağıtımda tasarruf edilen bir watt, tesis genelinde yalnızca yaklaşık 1,13 W tasarruf sağlar, çünkü yalnızca IT yükünün yaklaşık yüzde 13'üne denk gelen orantılı soğutma kaybı onunla ölçeklenir.

Sonuç olarak yazarlar yalnızca verimin DC'ye geçişi haklı çıkarmadığını savunur ve sık anılan yüzde 10-30 DC tasarrufunun eski AC tasarımlarına kıyasla verildiğini açıklar. Kuzey Amerika'da 480/277 V'u 400/230 V'a uyarlamak için otomatik transformatör kullanılabilir; gereken transformatör gücü sistem gücünün yalnızca yüzde 17'si olur ve maliyeti yaklaşık yüzde 1 verimdir. ETSI DC standardında 380 V DC sistemin orta noktası topraklanır, toprağa göre azami gerilim +/- 190 V'tur.

Öne çıkan noktalar

1. Yüzde 50 yükte zincir verimi: DC yüzde 90,35, çift dönüşümlü AC yüzde 89,30, eko modlu AC yüzde 91,34.
2. Sertifikalı UPS verimi 25/50/75/100 yükte: Symmetra PX çift dönüşüm 95,5/96,3/96,4/96,3; eko mod 97,4/98,5/98,8/98,9; Emerson 380 V DC 93,4/95,1/94,8/94,2; LBNL eski tip 87,3/88,8/88,8/88,4.
3. Kablolama kaybı tam yükte yüzde 1 varsayılır, yükün karesiyle değişir; yüzde 50 yükte verim yüzde 99,5.
4. Delta güç kaynağı verimi: AC 208 V yüzde 93,2, DC 400 V yüzde 94,1 (yüzde 50 yükte); DC avantajı yüzde 0,9.
5. PUE 1,47'lik tesiste dağıtımda yüzde 1 kazanç toplam tüketimi yüzde 0,86 azaltır; DC'nin yüzde 1,05'i yalnızca yüzde 0,90 sağlar.
6. Dağıtımda tasarruf edilen 1 W, tesiste yaklaşık 1,13 W tasarruf eder (orantılı soğutma kaybı IT yükünün yaklaşık yüzde 13'ü).
7. Kuzey Amerika'da 480/277 V'u 400/230 V'a uyarlayan otomatik transformatör sistem gücünün yüzde 17'si büyüklüğünde olur, yaklaşık yüzde 1 verim kaybettirir.
8. ETSI DC standardında 380 V DC sistemin orta noktası topraklıdır; toprağa göre azami gerilim +/- 190 V.

Tasarımda kullanımı

• Güç zinciri hesaplayıcısında uçtan uca verimi UPS(yük) x kablolama(yük) x güç kaynağı(yük) eğrilerinin çarpımı olarak hesaplayın; kablolamayı tam yükte yüzde 1 kayıp, yükün karesiyle ölçekli varsayın.
• Dağıtım tasarrufunu tesis tasarrufuna çevirirken yalnızca orantılı soğutma payını kullanın; PUE ile çarpmayın.
• Kataloğa UPS verimini 25/50/75/100 yükte ve çalışma moduyla (çift dönüşüm, eko), dağıtım gerilimini ise 480/277 AC + PDU transformatörü, 400/230 AC ve orta noktası topraklı 380 V DC olarak ekleyin.
• Modern 400/230 V AC'ye göre DC dönüşümünden yüzde 1-2'yi aşan tasarruf iddia eden tasarımları ve transformatörlü PDU kullanan Kuzey Amerika tasarımlarını verim kaybı olarak işaretleyin.

Kimler okumalı

AC ile DC dağıtım arasında seçim yapan elektrik tasarımcıları ve DC tasarruf iddialarını doğrulaması gereken karar vericiler.

İlgili standartlar

• ETSI EN 300 132-3-1
• IEC 62040-3

Yayın bilgileri

Yazarlar

Neil Rasmussen; James Spitaels

Yayıncı

Schneider Electric

Yıl

2015

Belge numarası

WP 127

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Üretici

Erişim

Ücretsiz okunur

Lisans

Telif hakkı saklı; yalnızca künye — özgün belge için yayıncının kullanım koşulları geçerlidir

Künye