El sector de los centros de datos sigue desarrollando centros de datos cada vez más grandes para satisfacer las demandas de capacidad y a la vez está adoptando medidas para reducir considerablemente el impacto de los centros de datos en el medio ambiente.
Empresas como Vertiv diseñan con la sostenibilidad en mente, al desarrollar soluciones para centros de datos que ayudan a satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades. Los sistemas de agua helada pueden desempeñar un papel importante en esta evolución. Les permiten a los propietarios y operadores desarrollar nuevos centros de datos que hagan frente de manera eficiente a las emisiones directas e indirectas, las cuales se toman en cuenta en las métricas del impacto total equivalente sobre el calentamiento atmosférico (TEWI).
¿Qué es un sistema de agua helada?
En un sistema de agua helada, las unidades de enfriamiento (controladores de aire de salas de computadoras, o CRAH) están conectadas a una planta de enfriamiento fuera del centro de datos que proporciona el agua helada utilizada por las unidades de enfriamiento. El agua caliente de las unidades de enfriamiento se bombea de vuelta a la planta de enfriamiento, donde el calor se expulsa del agua a través de un sistema de enfriamiento antes de devolver el agua helada a las unidades de tratamiento de aire.
1. Vertiv Liebert® AFC - Inversor de tornillo con refrigerante de bajo PCA
Vertiv ha diseñado sus sistemas de enfriamiento para centros de datos de agua helada para interiores para establecer nuevos objetivos de eficiencia y ayudar a la continuidad del enfriamiento para cargas de trabajo críticas.
Las soluciones de enfriamiento perimetral también permiten satisfacer las demandas en caso de aplicaciones sin piso elevado que abordan consideraciones comerciales y técnicas como la reducción del espacio del piso, garantizar la temperatura y operaciones opcionales, mejorar la protección, aumentar la eficiencia y simplificar la implementación.
Además, los controles de los gerentes de plantas de enfriamiento maximizan la eficiencia del sistema de agua helada y lo optimizan en conjunto por medio de coordinar 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 el manejo de densidades superiores a 20 kW. Estos sistemas pueden constituir la base de un enfoque híbrido de enfriamiento del centro de datos en el que funcionan los sistemas de enfriamiento líquido y por aire.
La siguiente fase, en esta evolución, es el paso al enfriamiento líquido directo, el cual suministra fluido de alta calidad a los racks y controla con precisión la temperatura, la presión y el caudal para maximizar la eficiencia y satisfacer la demanda de enfriamiento requerida.
Los centros de datos modulares son edificios prediseñados, prefabricados y estandarizados, con alimentación y enfriamiento, así como servidores y equipos de red. Los tipos de centros de datos modulares incluyen centros de datos contenedorizados, salas de datos prefabricadas y módulos de alimentación y enfriamiento prefabricados. Nuestra familia SmartMod™ formada por estos centros de datos modulares que pueden pasar de una solución de módulo único, TI de 100 kW, 12 racks de TI, hasta una solución de módulo doble, la cual puede ofrecer hasta 210 kW y DX como solución térmica o agua helada.
Vertiv™ SmartMod™ Max CW amplía la capacidad de la plataforma SmartMod™ existente para implementaciones más grandes. Ustede puede alcanzar sus objetivos rápidamente sin tener que sobrepasar el presupuesto ni construir en exceso con base en necesidades futuras inciertas. SmartMod™ Max CW es un tipo de centro de datos todo en uno de dos módulos que se adapta mejor a implementaciones de TI de hasta 210 kW y hasta 24 racks de TI. Configurado con dos filas de racks, el sistema utiliza contención de pasillo caliente para garantizar un rendimiento óptimo y agua helada como sistema de gerenciamiento térmico.
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 helada
A continuación se presentan las estrategias de optimización que ayudan a los sistemas de agua helada a alcanzar una eficiencia excelente
Aumento de las temperaturas del aire y del agua
Pase de plantas de enfriamiento a plantas con freecooling más avanzadas.
En tan solo unos años, las temperaturas del aire de entrada y del agua han aumentado significativamente. Esto permite un mayor uso de tecnologías de free-cooling, las cuales pueden aprovechar las temperaturas del aire frío externo como principal fuente de enfriamiento y limitan el uso del compresor para cubrir los picos producidos en los periodos más calurosos del año.
Optimización del control del sistema de agua helada como un todo
Utilice un avanzado software de control y monitoreo térmicos, como Vertiv™ Liebert® iCOM™ S.
Para maximizar la eficiencia del sistema de agua helada, es importante considerar el sistema como un todo por medio de coordinar el funcionamiento de las unidades. El uso del control de los gerentes de la planta de agua helada, como el Vertiv™ Liebert® iCOM™, permite la coordinación del funcionamiento de todas las unidades y:
- La reducción del consumo de las bombas
- El aumento de las temperaturas de retorno del fluido a las plantas de enfriamiento
- La optimización de la temperatura operativa del agua.
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 de la planta de enfriamiento. Por lo tanto, el uso de tecnologías innovadoras y eficientes de compresores accionados por inversor puede ayudar a mejorar la eficiencia del compresor. Las plantas de enfriamiento con free-cooling que utilizan compresores de tornillo accionados por inversor mejoran la eficiencia energética de los sistemas de agua helada y, en consecuencia, reducen el consumo de electricidad.
Recuperación de calor
Captura y reutilización del calor residual expulsado por el equipo de TI y los sistemas de enfriamiento.
La recuperación de calor puede aumentar la eficiencia del sistema de agua helada al permitir que el calor capturado del centro de datos se reutilice para otros fines. En lugar de enfriar la carga térmica, el sistema captura el calor de forma efectiva y se puede utilizar para cubrir la demanda de calefacción en otras partes del edificio, edificios adyacentes o en una red de calefacción urbana.
Almacenamiento del enfriamiento
Añada depósitos de almacenamiento de agua helada.
Los tanques de almacenamiento de agua helada son un medio eficaz para reducir el consumo energético, ya que estos tanques sirven como almacenamiento de energía térmica (TES) que ayuda a aliviar las cargas de la planta de alimentación durante la demanda máxima. Las instalaciones aumentan sus sistemas de plantas de enfriamiento por la noche para producir agua helada y aprovechar las tarifas nocturnas más bajas. Estas instalaciones dependen entonces de esta capacidad de enfriamiento almacenada para la enfriamiento diurno.
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