Freecooling - свободное охлаждение Цод.

На протяжении ряда последних лет инженеров не покидала идея наиболее полно использовать холод окружающей среды в системах технологического кондиционирования воздуха. Постоянно разрабатывались системы в том или ином виде оснащенные функцией свободного охлаждения, причем большинство разработок было направлено на увеличение временного интервала использования свободного охлаждения. В настоящий момент одной из самых передовых разработок в этой области являются системы кондиционирования, построенные на базе вращающихся регенераторов. Они подкупают своей простотой и сверх высокой энергоэффективностью.

«Full freecooling (FFC) System» – система охлаждения центра обработки данных (ЦОД) основанная на принципе теплообмена между наружным воздухом и воздухом циркулирующем в ЦОД. Уникальность системы заключается в том, что 95% времени в году охлаждение происходит без участия компрессоров. Это обеспечивает беспрецедентно высокий средний показатель EER до 13 (квт/квт). Среднегодовой же показатель составит не менее 7(квт/квт)! Т.е. на каждый киловатт потребляемой электроэнергии в среднем в течение года данная установка вырабатывает 7 киловатт холода. Даже у чиллерных систем с функцией свободного охлаждения (freecooling) этот показатель не больше 5. А по сравнению с прецизионными системами кондиционирования, основанными на принципе прямого расширения (DX), FFC System эффективнее в 3,5 раза.

В средней полосе России по статистике РосГидроМетЦентра температура выше +22 С только 335 часов в год или 3,8%.Таким образом, использование наружного воздуха является эффективным и естественным способом решения проблемы охлаждения ЦОД в средней полосе России, где 8387 часов в год или 95% температура наружного воздуха ниже 22 С.

График зависимости значения температуры от количества часов в году

Таблица параметров, полученная с работающего объекта компании Ayaks-Engineering, данные 2009-2010 гг.

Преимущества Full freecooling (FFC) System

Высокий коэффициент эффективности системы, до 13 кВт вырабатываемого холода на 1 кВт потребляемой энергии, что в 3,5 раз эффективнее традиционных систем прецизионного кондиционирования;
Охлаждение высоконагруженных стоек до 50 кВт;
Бесперебойная работа системы при температурах от +35 С до -40 С;
Высокая надежность системы, высокая степень резервирования оборудования на уровне установки, не требуется резервирования по количеству систем;
Высокая точность поддержания параметров воздуха в помещении ЦОД, +0,5 С на выходе и +-1 С на входе в ЦОД;
Легко масштабируемые ЦОДы;
Работа без использования компрессора при температурах наружного воздуха до +22 - +24 С!;
Экологически безопасное решение;
Отечественная разработка – доступность сервиса и наличие запчастей.

Устройство Full freecooling (FFC) System

Принципиальная схема такой системы включает в себя комплекс элементов (вентиляторов, байпасных линий, роторного теплообменника) каждый их этих элементов в отдельности является простейшим устройством в техническом плане. Монтаж данных систем, их сервисное обслуживание, ремонтные работы не вызывают никаких сложностей и доступны практически любой вентиляционной компании. Комплектующие, расходные материалы всегда есть на складах Российских компаний, что исключат длительные простои в ожидании поставки из-за рубежа.

Система представляет собой два разомкнутых отдельных контура, наружный и внутренний. Во внутреннем контуре циркулирует воздух ЦОД, в наружный контур подается уличный воздух. Основным элементом системы является роторный регенератор, в котором происходит теплообмен между наружным воздухом окружающей среды и воздухом в помещении ЦОД.

Установка FFC System располагается на прилегающей к зданию территории или внутри помещения в отдельно выгороженном модуле. Далее воздуховодами или при помощи шахт в строительных конструкциях, охлажденный воздух подается в помещение ЦОД в расчетном количестве, «затапливая» все пространство. Горячие зоны изолируются от общих зон. Нагретый воздух удаляется из горячих зон вытяжными воздуховодами.
Принцип действия роторного регенератора - наружный воздух с температурой до +22 С охлаждает воздух в ЦОД с +37 С до +24 С!

Установка работает без подключения компрессорного контура холодоснабжения до температуры +20-+22 С. Для компенсации теплопоступлений в период от +22 до +35 С устанавливаются холодильные машины, без фрикулинга. Температурный диапазон использования чиллера можно сократить, повысив температуру воздуха в ЦОД.
Количество холодильных машин определяется по схеме N+1 на общую нагрузку всех модулей ЦОД.

Расширяем возможности

Согласно стандарту ASHRAE от 2008 года, температура на входе в сервер может поддерживаться на уровне +27 С! В этом случае установка будет работать в режиме freecooling до +25 - +26 С. Диапазон температур при котором, возможно свободное охлаждения увеличивается на 2 C! При этом необходимо отметить, что температуры выше +26 С наблюдаются в Москве не более 130 часов в год (1,5%)

Таким образом, диапазон температур при котором, возможно свободное охлаждения увеличивается на 2 C, до температуры 27 С наружного воздуха.

Новые показатели работы

Варианты исполнения Full freecooling (FFC) System

В строительных конструкциях. Внутреннее размещение

Наружное исполнение

На кровле здания

Воздухораспределение в ЦОД

Преимущества использования аэродинамических стоек:

100% расхода воздуха проходит через серверы
Отсутствуют паразитные перетоки и нежелательная рециркуляция между горячими и холодными зонами
КПД системы используется на 100%
Отказываемся от низкоэффективной схемы раздачи через фальшпол (до 8 кВт)
Отделяем горячую и холодную зоны используя фальшпотолок
Затапливаем ЦОД холодным воздухом
Сервер берет столько холодного воздуха сколько требуется
Создаем подпор воздуха в ЦОД.