Wentylatory EC do wydajnego chłodzenia w centrach danych

Wentylatory EC do wydajnego chłodzenia w centrach danych

artykuły sponsorowane
Wentylatory EC do wydajnego chłodzenia w centrach danych
Projekt FanGrid
Mobilny internet, przetwarzanie w chmurze oraz coraz większe
sieci przemysłowe doprowadziły do szybkiego wzrostu ilości informacji przetwarzanych w centrach danych. Niewątpliwie chłodzenie stanowi klucz do zapewnienia wydajnej ich pracy. Zużycie
energii stanowi główne źródło kosztów, a system chłodzenia jest
znacznym ich elementem. Obecnie stanowi on średnio więcej niż
37% kosztów energii, a procent ten w przypadku starszych systemów jest niewątpliwie wyższy.
dzeniem adiabatycznym (chłodzenie przez odparowanie) w celu zapewnienia odpowiednich
warunków w centrach danych. Jednak takie
rozwiązania wymagają dużej ilości powietrza,
stąd też rośnie wykorzystanie urządzeń tzw.
FanGrid, czyli układów wentylatorów odśrodkowych oraz osiowych pracujących równolegle w celu zaspokojenia zapotrzebowania na lepszą wymianę ciepła po stronie powietrza (Rys. 1 i 2).
Koszty energii: klucz do ekonomicznej pracy
Wszystkie wysiłki zmierzające do obniżenia kosztów pracy zależą od tego czynnika. Obecnie pomysły na zapewnienie wydajnego chłodzenia często oparte są o tzw. chłodzenie swobodne (free
cooling) i wiele z nich nie wymaga wykorzystania klasycznych
sprężarkowych urządzeń chłodniczych. Współczesne instalacje
wykorzystują powietrze zewnętrze, często w połączeniu z chło-
Wybór trasy przepływu powietrza
W stosowanych rozwiązaniach wyróżnia się pośrednie i bezpośrednie systemy swobodnego chłodzenia. Pośrednie systemy
swobodnego chłodzenia wykorzystują dwa oddzielne układy.
Chłodne powietrze na zewnątrz nie jest wprowadzane bezpośrednio do centrum danych, lecz jest wykorzystywane do chłodzenia
powietrza w takim obiekcie za pomocą przeponowego wymiennika ciepła. Z kolei bezpośrednie systemy swobodnego chłodzenia
doprowadzają zimne powietrze z zewnątrz, filtrują je i wprowadzają bezpośrednio do centrum danych. W tym przypadku wymagane są dodatkowe zewnętrze filtry powietrza do zapewnienia
odpowiedniej jakości i czystości powietrza. Ostatecznie zastosowane rozwiązanie zależy od wymagań, położenia oraz wielkości
centrum danych, w którym ma ono zostać zastosowane.
Rys. 1. System FanGrid oparty na wentylatorach promieniowych
z łopatkami wygiętych do tyłu typu RadiPac
Rys. 2. System FanGrid oparty na wentylatorach osiowych
208
Zindywidualizowany FanGrid
Firma ebm-papst pomaga klientom zaprojektować idealne urządzenie FanGrid przy wsparciu oprogramowania Product Selector
(oczekuje na przyznanie patentu). Najbardziej ekonomiczny system został opracowany w oparciu o takie parametry, jak: dostępna
przestrzeń montażowa, wymagane parametry pracy, czy poziom
redundancji. Oprogramowanie bierze pod uwagę również łączne
koszty od wyprodukowania do wycofania urządzeń z eksploatacji, czyli innymi słowy cenę ich zakupu oraz koszty użytkowania w zakładanym okresie ich życia technicznego.
Dawniej punkt pracy o największym przepływie powietrza
(maksymalny punkt roboczy) często stanowił podstawę projektu
FanGrid. Jednak w eksploatacji jest on rzadko osiągany, jedynie
wtedy, gdy centrum danych pracuje z pełną mocą, zwykle latem
przy wysokich temperaturach zewnętrznych. Przez większość
czasu tego typu centrum pracuje przy obciążeniu częściowym.
Z tego powodu oprogramowanie projektowe firmy ebm-papst pozwala na wykonanie analizy dla pięciu różnych stanów działania
(punktów pracy). Dla każdego z tych stanów dane przechowywane są przez odpowiedni czas pracy wyrażony w godzinach na
rok. Zapewnia to informacje dla tzw. ważonych punktów pracy,
które odzwierciedlają pracę w ciągu całego roku. Przykład podano na rysunku 3. Dzięki tym punktom można obliczyć realne
wartości dotyczące spodziewanych kosztów pracy. W tym celu
oprogramowanie konfiguruje wszelkie możliwe kombinacje FanGrid (rodzaj, wielkość oraz liczbę wentylatorów) oraz wskazuje
opcję najbardziej energooszczędną. Dokonując analizy w ciągu
roku możliwe jest, że połączenie z najwyższą wydajnością przy
maksymalnym punkcie pracy nie koniecznie wykaże najkorzystniejsze wartości dotyczące zużycia energii, na podstawie ważonych punktów pracy. Ważone punkty pracy pozwalają na o wiele
bardziej dokładne obliczenie zużycia energii. Na rysunku 4 jako
przykład pokazano obliczenia zużycia energii dla FanGrd z czte5/2016
technika chłodnicza i klimatyzacyjna
artykuły sponsorowane
rema wentylatorami typu RadiPac. Lewy
pasek oznacza zużycie energii obliczone na
podstawie maksymalnego punktu zużycia
(ok. 70 000 kWh), natomiast pasek prawy
(ok. 50 000 kWh) obrazuje bieżące zużycie energii przez układ FanGrid, obliczone
przy wykorzystaniu urealnionych ważonych
punktów pracy.
Najnowsza technologia
Takie oszczędności można osiągnąć dzięki
wykorzystaniu wentylatorów EC w urządzeniach FanGrid. Są one wysoce wydajne
i zawsze można je regulować, aby osiągnąć
wymagany punkt roboczy. Nowy wentylator
Rys. 3. Niebieskie punkty identyfikują różne punkty pracy. Wielkość punktu odzwiercie- odśrodkowy typu RadiPac EC w technologii wentylacyjnej na rynku jest dostępny
dla liczbę godzin pracy przy danym punkcie pracy
od 2015 roku (Rys. 5). Wentylatory te są nie
tylko o 13% bardziej wydajne od swoich
poprzedników, ale i poziom emitowanego
hałasu został w nich zmniejszony o ponad
3 dB(A). Funkcje optymalizowania zapewniają najlepszą możliwą kontrolę przepływu powietrza, nawet gdy nie ma zbyt wiele
miejsca (Rys. 6). Nowy wentylator RadiPac
w urządzeniu FanGrid stanowi zatem idealne rozwiązanie do oszczędzenia miejsca
dla zapewnienia wydajnej pracy w centrach
danych.
Straty wynikające z montażu stanowią
kolejny czynnik, który zdaje się być pomijany w praktyce. Jeżeli wentylatory zostaną
zamontowane zbyt blisko siebie, wówczas
Rys. 4. Jeżeli roczne zużycie energii przez system FanGrid jest obliczane na podstawie będą one nawzajem wpływać na siebie.
ważonych punktów pracy, w przeciwieństwie do maksymalnego punktu pracy, rzeczywi- Z reguły im większa ilość powietrza ma zoste zużycie energii będzie o 20 000 kWh niższe, jak wskazuje przykład obliczeniowy dla stać przetłoczona, tym wentylatory powinny
układu FanGrid z czterema wentylatorami promieniowymi typu RadiPac
znajdować się dalej od siebie. Oprogramowanie projektowe firmy ebm-papst automatycznie pozwala na wyznaczenie możliwych strat wynikających
z montażu tych urządzeń.
Wentylatory pracują razem
Urządzenia FanGrid często charakteryzują się wbudowaną redundancją. Jeżeli jeden wentylator ulegnie awarii, wówczas prędkość
pozostałych zostanie automatycznie zwiększona, aby zapewnić
wyrównanie straty w ilości przetłaczanego powietrza. Jednak
skutkuje to następującą konsekwencją: z powodu awarii wentylatora część powietrza formuje tzw. przepływ wsteczny. Straty
z tego tytułu zależą od punktu pracy wentylatora i muszą zostać
wzięte pod uwagę na etapie projektowania.
Rys. 5. Projektując nowy wentylator typu RadiPac zwrócono
szczególną uwagę na wlot i wylot powietrza w wirniku, usytuowanie silnika w wirniku oraz profil łopatek
technika chłodnicza i klimatyzacyjna
5/2016
Podsumowując
Firma ebm-papst rozpoczyna pracę od zapoznania się z warunkami przyszłej pracy jej urządzeń, uwzględniając dostępną przestrzeń montażową, przewidywane punkty pracy oraz wymagany
poziom redundancji w celu zapewnienia, aby chłodzenie swobodne było wykorzystane zgodnie z optymalnym projektem FanGrid.
Mając na uwadze całkowite koszty od wyprodukowania do wycofania urządzeń z eksploatacji, najbardziej efektywne rozwiązanie
zostanie zatem zdefiniowane w zakresie rodzaju, wielkości oraz
liczby wentylatorów niezbędnych do zastosowania. Rozmieszczenie oraz układ wentylatorów są kolejnymi ważnymi czynnika-
209
artykuły sponsorowane
mi branymi pod uwagę podczas projektowania urządzeń FanGrid.
Z reguły im większa wymagana jest ilość powietrza, tym większa
powinna być przestrzeń między wentylatorami, bowiem jedynie wtedy można osiągnąć wymagane wykonanie i wydajność.
W efekcie projekt systemu nie jest oparty o maksymalny punkt
pracy, jak to często ma miejsce, ale jest dostosowany do indywidualnych wymagań klienta. W połączeniu z ważonymi punktami
pracy, możliwe są również symulacje różnych scenariuszy pracy,
takich jak: stały przepływ powietrza lub stałe ciśnienie, czyniąc
projekt FanGrid bardziej wydajnym i obniżając koszty eksploatacyjne systemu chłodzenia. Oferując zaawansowaną technologię
EC oraz bogate doświadczenie, firma ebm-papst może pomóc
klientom wybrać optymalne rozwiązanie dla ich koncepcji chłodzenia centrów danych (serwerowni).
O koncernie ebm-papst
Koncern ebm-papst Group jest wiodącym producentem wentylatorów i silników na świecie. Od momentu założenia, firma stale
ustanawia standardy rynku światowego, wliczając w to rozwój
elektronicznie sterowanych wentylatorów EC, udoskonalenia
aerodynamiczne konstrukcji łopatek wentylatora oraz dobór
materiałów oszczędzających zasoby naturalne, takie jak np. biomateriały.
W roku rozliczeniowym 2014/15 spółka osiągnęła wartość
sprzedaży blisko 1,6 miliarda Euro. Aktualnie firma ebm‑papst
zatrudnia ok. 12 000 osób w 18 zakładach produkcyjnych zlokalizowanych w Niemczech, Chinach, Stanach Zjednoczonych i innych państwach, oraz w 57 punktach sprzedaży na całym świecie.
Rys. 6. Nowy wentylator promieniowy typu RadiPac EC jest nie
tylko o 13% bardziej wydajny od swojego poprzednika, ale również pracuje o 3 dB(A) ciszej. Optymalizowanie odpływu powietrza
zapewnia najlepszą możliwą kontrolę jego przepływu nawet wtedy, gdy nie ma zbyt wiele miejsca na montaż urządzenia
Wentylatory oraz silniki marki ebm-papst stosowane są w wentylacji, klimatyzacji, chłodnictwie, urządzeniach gospodarstwa
domowego, ogrzewaniu, IT i telekomunikacji oraz różnego typu
pojazdach (samochody, tramwaje, pociągi itd).
Autor: Daniel LEMKE
Market Management, ebm-papst Mulfingen
Ilustracje: materiału własne firmy ebm-papst
Panasonic rozszerzył ofertę zasobników c.w.u. Aquarea
Firma Panasonic wprowadziła na rynek nowe zasobniki c.w.u. przeznaczone do współpracy z pompami ciepła powietrze-woda Aquarea. Do istniejącej oferty dołączono wysokowydajne modele o pojemności od 185 do 300 l. Dzięki nim cały system, oprócz ogrzewania pomieszczeń w domu, zapewnia ciepłą wodę do celów sanitarnych nawet przy bardzo niskich temperaturach zewnętrznych.
Nowa linia zasobników obejmuje standardowe jednostki wykonane ze stali nierdzewnej lub emaliowane, a także modele wysokowydajne lub z dwiema wężownicami, które mogą być wykorzystane we współpracy w energooszczędnymi systemami Aquarea High Performance lub instalacją solarną. W sumie do oferty wprowadzono aż osiem różnych modeli
o objętości od 185 do 300 litrów, które można dopasować do niemal każdej instalacji.
Co ważne, każdy zasobnik firmy Panasonic wyróżnia się wysokim poziomem izolacji, który jest zgodny z normą EN12897. Nowe jednostki mają też dużą powierzchnię
wymiany ciepła do 6,1 m², która przekłada się na wysoką efektywność i skraca czas
potrzebny do podgrzania ciepłej wody użytkowej. Oprócz tego modele zostały wyposażone w czujnik temperatury, zawór 3-drożny oraz grzałkę wspomagającą o mocy do
3 kW. Dodatkowo pracę zasobników zoptymalizowano dzięki dokładnemu zbadaniu
rozwarstwienia wody.
Ofertę zasobników Aquarea uzupełnia także nowy, 50-litrowy zbiornik buforowy
umożliwiający zwiększenie objętości wody w instalacji oraz gromadzenie jej zapasów.
Dzięki niemu cykl pracy pompy zostaje wydłużony i nie musi ona się tak często włączać. To oznacza niższe zużycie prądu, jak również
wyższą efektywność jednostki.
Nowy zbiornik buforowy posiada dwie wtyczki i białą obudowę pokrytą izolacją z poliuretanu. Został także wyposażony w automatyczny zawór odpowietrzający (AAV), który pozwala zoptymalizować pracę całego systemu grzewczego. Dodatkowo dzięki stosunkowo
niewielkim rozmiarom zbiornik może być zamontowany na ścianie nawet w bardzo ograniczonej przestrzeni, a jego instalacja jest
szybka i bardzo prosta. Z kolei w czasie użytkowania wymaga bardzo niewielkich nakładów na konserwację.
Nowe zasobniki firmy Panasonic są dostępne u autoryzowanych dystrybutorów Panasonic w sugerowanych cenach netto:
• zbiorniki emaliowane: od 5299 zł do 10199 zł,
• zbiorniki ze stali nierdzewnej: 6500 zł (200 l) i 7500 zł (300 l),
• zbiornik buforowy 50 l: 1039 zł.
Więcej informacji na temat systemów klimatyzacji i ogrzewania Panasonic można znaleźć na stronie: http://www.aircon.panasonic.
eu/PL_pl/.
&
210
5/2016
technika chłodnicza i klimatyzacyjna