A indústria de centros de dados continua a desenvolver centros de dados maiores e maiores para satisfazer as exigências de capacidade, ao mesmo tempo que está a tomar medidas para reduzir significativamente o impacto dos centros de dados no ambiente.
Empresas como a Vertiv concebem com a sustentabilidade em mente, desenvolvendo soluções de centros de dados que ajudam a satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazer as suas próprias necessidades. Os sistemas de água arrefecida podem desempenhar um papel importante nesta evolução. Permitem aos proprietários e operadores desenvolver novos centros de dados que abordem de forma eficiente as emissões diretas e indiretas, que são tidas em conta na métrica total de impacto equivalente no aquecimento (TEWI).
Compreender um sistema de água arrefecida
Num sistema de água arrefecida, as unidades de arrefecimento (Computer Room Air Handlers – ou CRAH) são ligadas a um refrigerador fora do centro de dados que fornece a água arrefecida utilizada pelas unidades de arrefecimento. A água quente das unidades de arrefecimento é bombeada de volta para o chiller, onde o calor é rejeitado da água através de um sistema de refrigeração antes de devolver a água fria aos manuseadores de ar.
1. Vertiv ™ Liebert® AFC- Parafuso e parafuso inversor com líquido de refrigeração de baixo GWP
A Vertiv concebeu os seus sistemas de arrefecimento de centros de dados de água arrefecida interiores para definir novos objetivos de eficiência e para ajudar a continuidade do arrefecimento para cargas de trabalho críticas para a missão.
As soluções de arrefecimento de perímetro também permitem satisfazer as exigências no caso de aplicações de pavimento não elevado que abordem considerações comerciais e técnicas, tais como a redução do espaço útil, garantindo temperatura e operações opcionais, melhorando a proteção, aumentando a eficiência e simplificando a implementação.
Além disso, os gestores de instalações refrigeradas maximizam a eficiência do sistema de água refrigerada, otimizando-o como um todo, coordenando o funcionamento das unidades externas com as internas.
Os permutadores de calor de porta traseira são uma tecnologia madura que fornece uma solução viável para gerir densidades acima de 20 kW. Estes sistemas podem formar a base para uma abordagem híbrida ao arrefecimento do centro de dados, no qual funcionam os sistemas de arrefecimento líquido e de ar.
A fase seguinte, nesta evolução, é a mudança para o arrefecimento líquido direto que fornece fluido de alta qualidade aos bastidores, controlando com precisão a temperatura, a pressão e a taxa de fluxo para maximizar a eficiência e satisfazer a procura de arrefecimento necessária.
Os centros de dados modulares são edifícios pré-concebidos, pré-fabricados e padronizados, equipados com energia e arrefecimento, que alojam servidores e equipamento de rede. Os tipos de centros de dados modulares incluem centros de dados de contentores, salas de dados pré-fabricadas e módulos de potência e arrefecimento pré-fabricados. A nossa família SmartMod™ consiste nestes centros de dados modulares que podem passar de uma solução de módulo único, 100kW IT, 12 bastidores de TI até uma solução de módulo duplo que pode oferecer até 210kW e DX como solução térmica ou água arrefecida.
O Vertiv™ SmartMod™ Max CW aumenta a capacidade da plataforma SmartMod™ já existente para implementações maiores. Pode atingir rapidamente os seus objetivos e não tem de gastar demasiado o orçamento ou demasiado com base em necessidades futuras incertas. O SmartMod™ Max CW é um centro de dados multifunções de dois módulos que se adapta melhor a implementações de TI até 210kW e até 24 bastidores de TI. Configurado com duas filas de bastidores, o sistema utiliza contentores de corredor quente para garantir o desempenho ideal e água arrefecida como sistema de gestão térmica.
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?
-
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.
-
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.
-
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?
-
Inverter-driven compressors: to achieve higher efficiency levels, especially at partial loads cutting down electricity consumption.
-
Freecooling technology: it allows the cooling of the system without activation of the compressor.
-
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.
-
Onboard unit controller: it enables the use of water whenever strictly needed preventing water from being wasted.
-
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
Otimizar sistemas de água arrefecida
Seguem-se as estratégias de otimização que ajudam os sistemas de água arrefecida a alcançar uma excelente eficiência
Aumentar as temperaturas do ar e da água
Passe de refrigeradores para refrigeradores de freecooling mais avançados.
Em apenas alguns anos, as temperaturas do ar e da água de entrada aumentaram significativamente. Isto permite uma maior utilização de tecnologias de arrefecimento livre que podem explorar as temperaturas do ar exterior frio como a principal fonte de arrefecimento, limitando a utilização do compressor para cobrir os picos que ocorrem nos períodos mais quentes do ano.
Optimizar o Controlo do Sistema de Água Refrigerada como um todo
Utilize software de monitorização e controlo térmico avançado, como o Vertiv™ Liebert® iCOM™-S.
Para maximizar a eficiência do sistema de água arrefecida, é importante considerar o sistema como um todo, coordenando o funcionamento das unidades. A utilização do controlo dos gestores de estações de água arrefecida, como o Vertiv™ Liebert® iCOM™-S, permite a coordenação do funcionamento de todas as unidades:
- reduzir o consumo das bombas
- aumentar as temperaturas de retorno do líquido para os refrigeradores
- optimizar a temperatura da água de funcionamento.
Tecnologia de compressor melhorada
Utilização dos compressores acionados por inversor.
Num centro de dados localizado num clima ameno, uma grande parte da absorção total de energia deve-se ao compressor do refrigerador. A utilização de tecnologias de compressor acionadas por inversor inovadoras e eficientes pode, portanto, ajudar a alcançar uma eficiência melhorada do compressor. Os refrigeradores de freecooling que utilizam compressores aparafusados acionados por inversor melhoram a eficiência energética dos sistemas de água arrefecida e, consequentemente, reduzem o consumo de eletricidade.
Recuperação de calor
Capturar e reutilizar o calor residual rejeitado pelo equipamento de TI e sistemas de arrefecimento.
A recuperação de calor pode aumentar a eficiência do sistema de água arrefecida, permitindo que o calor capturado do centro de dados seja reutilizado para outros fins. Em vez de arrefecer a carga térmica, o calor é capturado eficazmente pelo sistema e pode ser utilizado para satisfazer a procura de aquecimento noutras partes do edifício, edifícios vizinhos ou uma rede de aquecimento distrital.
Armazenamento de arrefecimento
Adicione tanques de armazenamento de água fria.
Os tanques de armazenamento de água fria são um meio eficaz para reduzir o consumo de energia, uma vez que estes tanques servem como armazenamento de energia térmica (TES) que ajudam a aliviar as cargas da central elétrica durante o pico de procura. As instalações aumentam os seus sistemas de refrigeração à noite para fazer água fria, aproveitando taxas noturnas mais baixas. Estas instalações contam então com esta capacidade de arrefecimento armazenada para arrefecimento diurno.
Referências
Precisa de Conselhos de Especialistas sobre Tecnologias de Água Refrigerada Vertiv para o seu Centro de Dados?
Pronto para descobrir como as Soluções de Água Refrigerada da Vertiv podem satisfazer as suas necessidades únicas? Preencha o formulário para fazer as suas perguntas e obter os melhores conselhos dos nossos especialistas!
