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 сверхвысокой энергоэффективностью.

Full freecooling (FFC) system — система охлаждения центра обработки данных (ЦОД), основанная на принципе теплообмена между наружным воздухом и воздухом, циркулирующим в ЦОД. Уникальность системы заключается в том, что 95% времени в году охлаждение происходит без участия компрессоров. Это обеспечивает беспрецедентно высокий показатель EER (отношение выработанного холода к потребленной для этого энергии) — до 13 (кВт/кВт). Среднегодовой же показатель составит не менее 7 (кВт/кВт)! То есть 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 наблюдается только 335 часов в год (3,8% годового времени). Таким образом, использование наружного воздуха является эффективным и естественным способом решения проблемы охлаждения ЦОД в средней полосе России, где 8387 часов в год (95% годового времени) 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.
• 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 ЦОД.
• 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 (вентиляторы, байпасные линии, роторный теплообменник); 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 осуществляются практически любой вентиляционной компанией. Комплектующие, расходные материалы всегда есть на складах российских компаний, что исключает 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 до +24°С!

Установка работает без подключения компрессорного контура холодоснабжения до температуры +22...+24°С. Для компенсации теплопоступлений в период от +24 до +35°С устанавливаются холодильные машины, без фрикулинга. Температурный диапазон использования чиллера можно сократить, повысив температуру воздуха в 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 охлаждение, увеличивается на 2 °C! При этом необходимо отметить, что температуры выше +26°С наблюдаются в Москве не более 130 часов в год (1,5% годового времени).

Варианты исполнения Full freecooling (FFC) system

В строительных конструкциях. Внутреннее размещение.

Наружное исполнение

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%.
• Отказ от низкоэффективной схемы раздачи через фальшпол (до 8 кВт).
• Отделение горячей и холодной зоны, используя фальшпотолок.
• Заполнение ЦОД холодным воздухом.
• Сервер берет столько холодного воздуха, сколько требуется.
• Создание подпора воздуха в ЦОД.

www.ayaks-eng.ru