El sector de los centros de datos sigue desarrollando centros de datos cada vez más grandes para satisfacer las demandas de capacidad, mientras que al mismo tiempo está tomando medidas para reducir significativamente el impacto de los centros de datos en el medioambiente.
Empresas como Vertiv diseñan con la sostenibilidad en mente, desarrollando soluciones de centros de datos que ayudan a satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades. Los sistemas de agua refrigerada pueden desempeñar un papel importante en esta evolución. Permiten a los propietarios y operadores desarrollar nuevos centros de datos que aborden de forma eficiente las emisiones directas e indirectas, que se tienen en cuenta en la métrica de impacto total equivalente en el calentamiento (TEWI).
Comprender un sistema de agua refrigerada
En un sistema de agua refrigerada, las unidades de refrigeración (controladores de aire de sala de ordenadores, o CRAH) están conectadas a un chiller fuera del centro de datos que proporciona el agua refrigerada utilizada por las unidades de refrigeración. El agua caliente de las unidades de refrigeración se bombea de vuelta al chiller, donde el calor se expulsa del agua a través de un sistema de refrigeración antes de devolver agua fría a los controladores de aire.
1. Vertiv ™ Liebert® AFC: tornillo e inversor con refrigerante de bajo GWP
Vertiv ha diseñado sus sistemas de refrigeración de centros de datos de agua refrigerada para interiores para establecer nuevos objetivos de eficiencia y ayudar a la continuidad de la refrigeración para cargas de trabajo de misión crítica.
Las soluciones de refrigeración perimetral también permiten satisfacer las demandas en caso de aplicaciones de suelo no elevado que aborden consideraciones comerciales y técnicas como la reducción del espacio de suelo, la garantía de temperatura y operaciones opcionales, la mejora de la protección, el aumento de la eficiencia y la simplificación del despliegue.
Además, los controles de los administradores de plantas refrigeradas maximizan la eficiencia del sistema de agua refrigerada, optimizándolo en su conjunto coordinando el funcionamiento de las unidades externas con las internas.
Los intercambiadores de calor de puerta trasera son una tecnología madura que proporciona una solución viable para gestionar densidades superiores a 20 kW. Estos sistemas pueden sentar las bases de un enfoque híbrido para la refrigeración de centros de datos en el que funcionan los sistemas de refrigeración líquida y por aire.
La siguiente fase, en esta evolución, es el paso a la refrigeración líquida directa que suministra fluido de alta calidad a los racks, controlando con precisión la temperatura, la presión y el caudal para maximizar la eficiencia y satisfacer la demanda de refrigeración requerida.
Los centros de datos modulares son edificios prediseñados, prefabricados y estandarizados, equipados con alimentación y refrigeración, que alojan servidores y equipos de red. Los tipos de centros de datos modulares incluyen centros de datos de contenedores, salas de datos prefabricadas y módulos de alimentación y refrigeración prefabricados. Nuestra familia SmartMod™ consta de estos centros de datos modulares que pueden pasar de una solución de un solo módulo, TI de 100kW, 12 racks de TI hasta una solución de doble módulo que puede ofrecer hasta 210kW y DX como solución térmica o agua refrigerada.
Vertiv™ SmartMod™ Max CW amplía la capacidad de la plataforma SmartMod™ ya existente a despliegues más grandes. Puedes lograr rápidamente tus objetivos y no tienes que gastar demasiado presupuesto o sobreconstruir en función de necesidades futuras inciertas. SmartMod™ Max CW es un tipo de centro de datos todo en uno de dos módulos que se adapta mejor a despliegues de TI de hasta 210kW y hasta 24 racks de TI. Configurado con dos filas de racks, el sistema utiliza cerramientos de pasillo caliente para garantizar un rendimiento óptimo y agua refrigerada como sistema de Thermal Management.
Analyzing the environmental impact of chilled water systems
Sustainability has become one of the most important strategies for businesses and government organizations and will be a major force shaping the future. Chilled Water systems can play a major role in improving the carbon profile of data centers considering, in many facilities, approximately 25-35% of data center energy consumption can be attributed to air conditioning.
What are Direct Emissions
Direct emissions are related to a direct release into the atmosphere due, for example, to a leakage of a refrigerant fluid that can have a significant greenhouse effect, thus increasing the average global temperature.
Why chilled water systems are effective at reducing direct emissions?
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Limited overall refrigerant charge per kilowatt (kW) of cooling. In some cases, the refrigerant may not even be required with data centers located in cold climates where heat is released through drycoolers or cooling towers.
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The refrigerant is stored in the chiller units located outside the datacenter. The refrigerant circuit is also typically tested in the factory to exclude leakages, and further tested on-site after installation. This minimizes the potential risk of refrigerant losses.
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Use of a range of refrigerants to limit the impact on the atmosphere, including hydrofluoro-olefin (HFO) and HFO-blended refrigerants that have a much lower GWP than traditional refrigerants.
What are Indirect Emissions
Indirect emissions take into account the production of electricity used by the system during its operation.
The more efficiently a unit operates, the less energy is required and the lower is its impact on indirect emissions.
Why chilled water systems are effective at reducing indirect emissions?
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Inverter-driven compressors: to achieve higher efficiency levels, especially at partial loads cutting down electricity consumption.
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Freecooling technology: it allows the cooling of the system without activation of the compressor.
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Adiabatic technology: it additionally improves the efficiency as the ambient air is cooled down by passing through wet pads. It is then delivered at a lower temperature, achieving a higher freecooling capacity of the chiller and a more efficient operation of the compressor.
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Onboard unit controller: it enables the use of water whenever strictly needed preventing water from being wasted.
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Chilled plant manager control technology coordinates the operation of all the units and their main components allowing the integration and the coordination of the working mode between units and the main components.
Metrics: How to calculate the impact of chilled water solutions
With effective use of low-GWP refrigerants, minimal risk of leaking, and a low pPUE and WUE, chilled water systems provide low impact thermal management both for raised floor and non-raised floor data centers.
The combination of low TEWI and low WUE makes chilled water systems one of the most sustainable choices for data center thermal management in terms of energy and water efficiency.
pPUE
pPUE - Partial Power Usage Effectiveness is ratio between the sum of energy used by the IT load and the cooling system divided by the energy used by the IT load. The lower the value, the more efficient the cooling system.
A pPUE of 1 would represent a data center in which every watt of energy is being used by IT equipment and the cooling system uses no energy.
Today’s Vertiv chilled water systems have the potential to support pPUE values lower than 1.1.
WUE
WUE – is the ratio between the annual site water usage in liters divided by the IT equipment energy usage in kilowatt-hours (kWh).
This metric is particularly valuable for those operating in a high stress water region.
Vertiv chilled water solutions use onboard controllers to enable the use of water strictly when needed based on redundancy, efficiency, or cooling demand. The controller’s primary job is to prevent water from being wasted, reducing the WUE of the data center.
TEWI
TEWI is the algebraic sum defined under the Montreal Protocol, which represents the direct and indirect effects of the total carbon emissions of a cooling technology through its operating cycle.
It serves as a valuable metric in evaluating how well a particular cooling system can support the move to carbon neutrality because it encompasses both the role of refrigerants and the energy consumed by the system.
Legend:
GWP = Global warming potential (CO2 eq. kg)
L = Leakage rate per year (kg/year)
n = System operating time (years)
m = Refrigerant charge (kg)
αrecovery = Recycling factor
Eannual = Energy consumption per year (kWh)
β = CO2 emission per kWh
Optimización de los sistemas de agua refrigerada
A continuación se muestran las estrategias de optimización que ayudan a los sistemas de agua refrigerada a lograr una eficiencia excelente
Aumento de las temperaturas del aire y el agua
Pasa de chillers a chillers con freecooling más avanzados.
En solo unos años, las temperaturas del aire y el agua de entrada han aumentado significativamente. Esto permite un mayor uso de tecnologías de freecooling que pueden aprovechar las temperaturas del aire exterior frío como principal fuente de refrigeración, limitando el uso del compresor para cubrir los picos que se producen en los periodos más calurosos del año.
Optimización del control del sistema de agua refrigerada en su conjunto
Utiliza software avanzado de control y supervisión térmica como Vertiv™ Liebert® iCOM™-S.
Para maximizar la eficiencia del sistema de agua refrigerada, es importante considerar el sistema en su conjunto coordinando el funcionamiento de las unidades. El uso del control de los administradores de la planta de agua refrigerada, como Vertiv™ Liebert® iCOM™-S, permite la coordinación del funcionamiento de todas las unidades:
- reducción del consumo de las bombas
- aumento de las temperaturas de retorno del fluido a los chillers
- optimizar la temperatura del agua de funcionamiento.
Tecnología de compresor mejorada
Uso de los compresores accionados por inversor.
En un centro de datos ubicado en un clima templado, gran parte de la absorción total de energía se debe al compresor del chiller. Por lo tanto, el uso de tecnologías de compresor innovadoras y eficientes impulsadas por inversor puede ayudar a lograr una mejor eficiencia del compresor. Los chillers con freecooling que utilizan compresores de tornillo accionados por inversor mejoran la eficiencia energética de los sistemas de agua refrigerada y, en consecuencia, reducen el consumo de electricidad.
Recuperación de calor
Captura y reutilización del calor residual rechazado por el equipo de TI y los sistemas de refrigeración.
La recuperación de calor puede aumentar la eficiencia del sistema de agua refrigerada al permitir que el calor capturado del centro de datos se reutilice para otros fines. En lugar de refrigerar la carga de calor, el sistema captura el calor de forma efectiva y puede usarse para atender la demanda de calor en otras partes del edificio, edificios vecinos o una red de calefacción urbana.
Almacenamiento de refrigeración
Añada depósitos de almacenamiento de agua fría.
Los tanques de almacenamiento de agua fría son un medio eficaz para reducir el consumo de energía, ya que estos tanques sirven como almacenamiento de energía térmica (TES) que ayudan a aliviar las cargas de la planta de energía durante la demanda pico. Las instalaciones aumentan sus sistemas de enfriadoras por la noche para producir agua fría, aprovechando tarifas nocturnas más bajas. Estas instalaciones dependen entonces de esta capacidad de refrigeración almacenada para la refrigeración diurna.
Referencias
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