Система местного охлаждения для центров обработки (и

Источник:JASE-W Японские продукты и технологии интеллектуальной энергетики,
http://www.jase-w.eccj.or.jp/technologies-r/index.html
O-06
ключевое слово
оборудование и установки
Y3
Z4
электричество
E29
электрических машин
Hitachi, Ltd.
Система местного охлаждения для центров обработки (и хранения) данных
Ключевые особенности
«Ref Assist» - локализованное решение для кондиционирования воздуха для центров обработки (и
хранения) данных, которое устанавливается сверху стоек для информационной техники.
Его установка значительно уменьшает энергопотребление, расширяет площадь доступную для установки
серверов и исключает использование площади центров обработки (и хранения) данных для установки
охлаждающего оборудования.
Базовая концепция
Устройства для «Кондиционирования воздуха в машинном зале» (CRAC), устанавливаемые на обычном
полу, (рис. 1), как правило, устанавливаются в любом конце рядов серверов в зале обработки данных.
Устройства CRAC засасывают горячий воздух, выходящий из серверов, на высоком уровне и подают
холодный воздух через полости фальшпола. Это традиционное охлаждающее решение требует
значительного количества энергии для обеспечения необходимого распределения воздуха.
Однако система местного охлаждения “Ref Assist” (рис. 2), состоящая из верхнего подвесного блока
местного охлаждения, расположенного над серверами, и имеющая следующие особенности:
1) Расход энергии для приведения в действие вентилятора системы кондиционирования воздуха
значительно уменьшается за счет сокращения падения давления из-за циркуляции воздуха.
2) Так как площадь пола, используемая для обычных кондиционеров напольного типа, может
использоваться для установки серверных стоек, число серверных стоек, установленных на предприятии,
может быть увеличено.
3) В отличие от обычных кондиционеров холодный воздух не проходит под полом, поэтому может быть
уменьшено пространство под настилом.
Кроме того, система охлаждения, которая использует преимущества естественной циркуляции хладагента
(рис. 3), использовалась для системы местного охлаждения “Ref Assist” (рис. 3).
Естественная циркуляция хладагента включает поступление теплого воздуха от нагревания серверов и
выпаривание хладагента в кондиционере. Выпаренный хладагент теперь, имея более низкий удельный вес,
поднимается по вертикальной трубе и достигает теплообменника с хладагентом в виде холодной воды.
Хладагент охлаждается холодной водой в теплообменнике с хладагентом в виде холодной воды, затем
сжижается и снова возвращается в кондиционер, поскольку сила тяжести действует на хладагент с
приобретенным удельным весом, он снова опускается. Хладагент, поэтому, может циркулировать без
затраты какой-либо энергии при помощи такого цикла, который поддерживается благодаря естественной
циркуляции.
Кроме того, энергосбережение до 60% может быть получено, по сравнению с обычными системами, за счет
объединения системы местного охлаждения с очень эффективными источниками тепла (рис. 4), такими как
инверторный турбо охладитель или естественное охлаждение и т. д.
Устройства местного охлаждения,
подвешиваемые на потолке
Кондиционер,
стоящий на полу
Серверные стойки
Пространство для потока
воздуха от кондиционера
600 – 800 мм
Рис. 1 Обычная система
(система кондиционирования воздуха, выдуваемого на уровне пола)
Опускается под
действием
собственного веса
Теплообменник с хладагентом
- холодной водой
Жидкий
хладагент
Высота не менее
чем на 3,7 м выше
воздухоохладителя
(неразборчиво)
Холодная вода
Увеличенное количество
серверных стоек
Пространство для
силовых кабелей
300 мм
Рис. 2 Система устройства местного охлаждения,
подвешиваемого на потолке
Охлаждающие камеры для
принудительной циркуляции
Теплообменник с хладагентом
- холодной водой
Поднимается из-за
более низкого
удельного веса
17˚C
25˚C
Холодная вода = 12˚C
Тип, подвешиваемый
на потолке «Ref Assist»
Хладагент = 20˚C
Охладитель
Газообразный
хладагент
Воздух, выходящий из
серверной стойки
Стойка
Стойка
Стойка
Стойка
Стойка
Воздухоохладитель
Серверная стойка
Рис. 3 Принципы естественной циркуляции хладагента
Рис. 4 Комбинация очень эффективных источников тепла
Показатели и результаты
O-06
Энергосбережение систем местного охлаждения: Энергосбережение 60%.
[Достижение 60%-го энергосбережения] (сравнение с обычными методами, согласно нашим оценочным показателям)
• Энергия, затрачиваемая на воздухораспределение, уменьшается благодаря местному охлаждению: 35%
• Энергия, затрачиваемая на распределение хладагента, уменьшается благодаря естественной циркуляции хладагента: 5%
• Энергия, затрачиваемая на источник тепла, уменьшается благодаря объединению очень эффективных источников тепла
и естественного охлаждения: 20%
Энергосбережение с помощью очень эффективных источников тепла и природной энергии (20%)
“Ref Assist”
Охлаждающие камеры для
принудительной циркуляции
Теплообменник с хладагентом холодной водой
Охлаждающие
камеры
Холодная вода (17˚C)
Хладагент (22˚C)
Хладагент (18˚C)
Энергия, затрачиваемая
на транспортировку,
уменьшается благодаря
местному охлаждению
Холодная вода (12˚C)
Инверторные турбо охладители
Устройство местного охлаждения,
подвешиваемое на потолке с
естественной циркуляцией
(35%)
Кабели связи
Энергосбережение
при
кондиционировании
воздуха
Холодный
Rack
Горячий
Rack
Холодный
Rack
Горячий
Rack
Силовые кабели
Холодный
Rack
Горячий
Rack
Холодный
Энергия, затрачиваемая на
транспортировку, уменьшается благодаря
естественной циркуляции хладагента
(5%)
Сравнение с обычными пакетами программ компьютерной системы с 2004 г.
Система местного охлаждения показывается как наиболее успешная практическая деятельность ITU
(Международный Телекоммуникационный союз) *1.
[Подробности “Системы местного охлаждения”, показываемые как наиболее успешная практическая деятельность ITU]
1. Центры обработки (и хранения) данных, имеющие высоко интегрированные серверные стойки (как правило,
имеющие 5 - 8 кВт на стойку), должны выбирать “местное охлаждение с потолочным подвешиванием”, учитывая
“эффективность использования пространства”.
2. Центры обработки (и хранения) данных, расположенные в регионе с высокой внешней температурой по
влажному термометру (например, 15˚C или выше), должны выбирать “местное охлаждение с потолочным
подвешиванием”, учитывая «эффективность использования энергии». Центры обработки (и хранения) данных,
расположенные в регионе с низкой внешней температурой по влажному термометру (как правило, 15˚C или
ниже), должны выбирать “наружное воздушное охлаждение” или “испарительное охлаждение”.
3. Центры обработки (и хранения) данных, расположенные в регионе с умеренным климатом (обычно с внешней
температурой по влажному термометру 15˚C или ниже), должны выбирать “местное охлаждение с потолочным
подвешиванием”, учитывая и “эффективность использования пространства”, и «эффективность использования
энергии». (Кликните на «ITU-T Recommendations» на веб-сайте ITU-T: http://www .itu.int/ITU-T.
*1: ITU: Международный Телекоммуникационный союз
ITU - одна из специализированных организаций Организации Объединенных Наций, которая занимается стандартизацией в
областях электрической и радиосвязи, развитием телекоммуникационных технологий и управлением коммуникационными
частотами и т. д. Их главные офисы расположены в Женеве, Швейцария.
Реализованные и планируемые проекты
В Японии
Система местного охлаждения, установленная для неназванной коммуникационной компании в 2012
Двойной вентилятор, подвешиваемый на потолке, 30 КВт x 89 единиц
Система местного охлаждения, установленная для неназванной коммуникационной компании в 2012
Одинарный вентилятор, подвешиваемый на потолке, 15 КВт x 244 единицы
Система местного охлаждения, установленная для неназванного оператора центра обработки (и хранения) данных в 2013
Одинарный вентилятор, подвешиваемый на потолке, 15 КВт x 58 единиц
Двойной вентилятор, подвешиваемый на потолке, 30 КВт x 25 единиц
Система местного охлаждения, установленная для неназванного оператора центра обработки (и хранения) данных в 2014
Одинарный вентилятор, подвешиваемый на потолке, 15 КВт x 186 единиц
За рубежом
Системы местное охлаждение, установленные в неназванных местах в Великобритании в 2010: внутрирядный
тип 22 КВт × 4 единицы; дверной тип 10 КВт × 11 единиц.
Системы местное охлаждение, установленные на неназванных местах в Нидерландах в 2010: внутрирядный тип
14 КВт x 4 единицы; дверной тип 10 КВт x 4 единицы.
Система местного охлаждения, установленная для неназванной коммуникационной компании в Сингапуре в 2012
Внутрирядный тип 22 КВт x 14 единиц
Система местного охлаждения, установленная для неназванного финансового учреждения в Китае в 2014
Одинарный вентилятор, подвешиваемый на потолке, 15 КВт x 16 единиц
Контакты: Hitachi, Ltd., Infrastructure Systems Company, Planning & Technical Engineering Department,
Facility Design ＆ Engineering Division, Industrial Plant Solutions Division
Tel: +81-3-5928-8573
Fax: +81-3-5928-8756
www.hitachi.co.jp