Blog

Zdroje chladu – využití volného chlazení

13. 8. 2019

Prvním krokem k ochlazení technologií v datovém sále je výroba chladu. Jaké jsou nejvíce využívané zdroje chladu a proč je výhodné využívat systém „volného chlazení“ se dozvíte v tomto článku.

Zdroje chladu

Chlad můžeme získat na základě několika fyzikálních procesů.

  • Adsorpce – tvorba chladu pomocí adsorpce kapaliny do tuhé látky
  • Absorpce – tvorba chladu pomocí roztoku obsahující chladivo a zdroje tepla
  • Kompresorový okruh – využití změn skupenství chladiva pro získání chladu
  • Volné chlazení – využití chladného klima ve venkovním prostředí

Adsorpce a absorpce

U adsorpčního a absorpčního chlazení se pro výrobu chladu používá tepelná energie. Nejvíce se tento způsob využívá ve speciálních provozech, kde vzniká velké množství přebytečného odpadního tepla. Pro správné fungování těchto procesů je nutné zajistit u zdroje tepla vysokou teplotu (cca 75°C a více). S výhodou je tak možné spojit adsorpční a absorpční chlazení například s kogeneračními jednotkami používanými v různých průmyslových odvětvích. Pro chlazení datových center je tedy z důvodů nízkých teplot tento způsob nevhodný.

Kompresorový okruh

Kompresorový okruh je základním principem výroby chladu využívaným v naprosté většině chladících zařízeních. Jedná se o cyklicky se opakující proces proudění chladiva, které pomocí změny tlaku a skupenství přijímá a odebírá teplo. Více o kompresorovém cyklu k nalezení v článku „Jak funguje klimatizace“ k nahlédnutí zde.

Volné chlazení (free cooling)

Určitým specifikem datových center je jejich nepřetržitý provoz. Vzhledem k tomu, že průměrná roční teplota v České republice dosahuje zhruba 8 °C, dochází k velkému potenciálu využití jako zdroje tepla venkovní chladný vzduch. Dalším faktorem, který nás motivuje k využití venkovního vzduchu jako zdroje chladu, je vývoj informačních technologií a jejich schopnost efektivně pracovat i za vyšších teplot, než tomu bylo dříve. Principem je ochladit vzduch v datovém sálu, který je přiváděn k technologiím, a to s maximální možnou energetickou účinností. V případě, že nevyužíváme kompresorové chlazení (tedy není v provozu kompresor, který je největším spotřebitelem elektrické energie), dochází k výrazným energetickým úsporám. Na mapě Evropy publikované sdružením The Green Grid lze vidět počet hodin v průběhu roku, kdy teplota nepřekračuje 10 °C. V České republice je tato hodnota přibližně 5 300 hodin v roce. Při použití běžného teplotního spádu vhodného k využití free coolingu (zhruba 14/18 °C) je možné chladit bez použití kompresorového cyklu zhruba 2/3 roku.

Zdroj: https://www.datacenterknowledge.com/archives/2009/10/06/green-grid-offers-free-coolingmap-for-europe

Vzhledem k přímé závislosti na venkovní teplotě nelze tento systém nazvat plnohodnotným zdrojem chladu jako například kompresorový okruh. V případě, že se teplota venkovního vzduchu blíží požadované teplotě v interiéru, musí dojít k sepnutí kompresoru a free cooling v těchto podmínkách nelze využít.

Přímý free cooling – Principem tohoto způsobu chlazení je nasávání venkovního chladného vzduchu přímo do vnitřní jednotky. Toto řešení lze aplikovat například v jednotkách CRAC, které pomocí speciálního nástavce umí přivádět venkovní vzduch a míchat ho se vzduchem cirkulačním. Toto řešení je velmi přímočaré a jednoduché, avšak skýtá několik problémů. V systému se musí například zajistit filtrace velkého množství venkovního vzduchu, nastávají problémy s udržením vlhkosti vnitřního vzduchu, který je přímo ovlivněn vzduchem venkovním nebo hrozí například nasátí kouře nebo jiného znečištění z venkovního prostoru.

Nepřímý free cooling – Principiálně se jedná o podobné řešení jako u přímého free coolingu – tedy zdrojem chladu je opět venkovní chladný vzduch. V tomto případě ale není vzduch přiváděn přímo do vnitřní jednotky, ale ochlazuje teplonosné médium, které po ochlazení proudí do výměníku vnitřní jednotky a teprve zde dochází k předání chladu cirkulujícímu vzduchu. Do systému je tak nutné přidat další výměník a rozvody chladícího média, ale vyhneme se problémům spojeným s přímým nasáváním venkovního vzduchu do sálu jako v případě přímého free coolingu.

Zvolení vhodného zdroje chladu je závislé na mnoha dalších aspektech s ohledem na konkrétní způsob provozu chlazení, velikosti tepelné zátěže a požadavcích investora. Projektováním chlazení datových center se zabýváme od roku 1992 a máme v tomto odvětví bohaté zkušenosti. Rádi pro Vás připravíme projekt chlazení přímo pro Vaše datové centrum nebo třeba jednu serverovnu včetně následné realizace a servisu zařízení.

Hledáme nové kolegy. Mrkněte na volné pozice
This is default text for notification bar