Serwerownie oraz pomieszczenia IT są jednym z najbardziej przewidywalnych środowisk pracy urządzeń klimatyzacji precyzyjnej – charakteryzują się wysoką wartością
nagromadzenia energii cieplnej na jednostkę powierzchni oraz wymagają utrzymywania ścisłych parametrów powietrza przez cały rok, 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. W celu zapewnienia odpowiedniej ochrony ciągłości dostaw usług telefonicznych i
internetowych stosuje się redundancję – 50-, a czasami 100-procentową.
W pomieszczeniach tego typu, dzięki stałym zyskom ciepła w ciągu całego roku, wyraźnie opłaca się stosować dwa rodzaje zainstalowanej mocy chłodniczej – tradycyjnej (sprężarkowej) oraz „darmowego” chłodzenia mieszaniną wody z glikolem, podawanej na dodatkowy
wymiennik ciepła umieszczony na agregacie.
System klimatyzacji pomieszczeń IT oparty o szafy z nawiewem pod podłogę techniczną posiada wiele zalet, jednak nie jest pozbawiony wad. Jedną z najbardziej istotnych jest nierówny przepływ zimnego powietrza przez nierównomiernie obciążone cieplnie stojaki.
Nasycenie poszczególnych stojaków w wyposażenie elektroniczne emitujące ciepło jest różne.
Im więcej elektronicznych podzespołów w danym stojaku tym większa ilość
wydzielanego wewnątrz jego ciepła, jednocześnie wzrasta opór przepływającego przez stojak zimnego powietrza. Im więcej w stojaku wyposażenia elektronicznego tym więcej jest do
usunięcia ciepła, podczas gdy ilość przepływającego powietrza jest ograniczana dodatkowymi oporami przepływu.
Skutkuje to powstawaniem korytarzy zimnego powietrza w stojakach z małą ilością sprzętu oraz wyspami ciepła w miejscach dużego zagęszczenia mocy zainstalowanej (rys. 1). Powoduje to mieszanie się strumieni powietrza o różnych temperaturach i nieprawidłową gradację
temperaturową – do szaf powraca powietrze o kilka stopni chłodniejsze niż projektowane maksymalne 30 stopni wydostające się ze stojaków.
Jednym z rozwiązań problemu jest system klimatyzacji precyzyjnej oparty na szafach z nawiewem wyporowym HEAT HUNTER. Szafa nawiewa powietrze z bardzo małą prędkością bezpośrednio do serwerowni. Tworzy poduszkę zimnego powietrza na całej powierzchni pomieszczenia, dzięki temu nie jest wymagana wysoka podłoga techniczna.
Do chłodzenia sprzętu wykorzystywany jest efekt konwekcji naturalnej: powietrze w kontakcie z grzejącą się elektroniką jest unoszone. Im więcej sprzętu zainstalowane jest w szafie, tym bardziej intensywna jest wymiana powietrza – tzw. efekt kominowy.
W warunkach ustabilizowanej wymiany ciepła urządzenia pobierają dokładnie tyle chłodu, ile w danym momencie potrzebują. Wyeliminowany jest zatem problem zimnych korytarzy
(przedmuchów) oraz wysp ciepła – im większe obciążenie cieplne, tym bardziej intensywne podsysanie zimnego powietrza z poduszki nad podłogą.
Należy zaznaczyć, iż powietrze nad stojakami nie ma tendencji do mieszania się, zatem zachowana jest gradacja temperaturowa zarówno w stojakach, jak i w pomieszczeniu. Nie ma również sytuacji, w której przez wyłączony stojak (brak zysków ciepła) przepływa strumień zimnego powietrza (rys. 2). Jest to więc system samoregulujący się – adaptujący się do zmiennych potrzeb. (...)
2 / 5
Współpraca z systemem free-cooling
Firma RC Group, oferuje swoim klientom obydwa wyżej opisane rozwiązania w połączeniu z agregatami z opcją free-cooling.
Pierwszy z nich, Under, współpracuje z instalacją ze stałą ilością wody lodowej przepływającej przez cały agregat. Zasada działania takiego systemu opiera się na
zastosowaniu zaworów trójdrogowych, które w przypadku spadku obciążenia cieplnego obiektu regulują i kierują nadwyżkę chłodu przez obejście. Woda lodowa powracająca z szaf miesza się z nadwyżką zawracaną do agregatu.
Wiąże się to z kilkustopniowym spadkiem temperatury wody powracającej na wymiennik free-coolingu, a co za tym idzie niższą wymaganą temperaturę powietrza zewnętrznego potrzebną do rozpoczęcia procesu free-coolingu.
Na rysunku 4 przedstawiono sytuację pełnego obciążenia termicznego. Wyżej widać schemat instalacji z zaworem trójdrogowym i szafami Under, poniżej zaś system z szafami HEAT HUNTER.
Należy zaznaczyć, że urządzenia HEAT HUNTER osiągają taką samą moc chłodniczą przy wyższych parametrach wody lodowej, co nie pozostaje bez wpływu na temperaturę powierza zewnętrznego wymaganą do rozpoczęcia procesu free-coolingu. W przedstawionym przypadku (rys. 5 na dole), układ zaczyna działać już przy 17,7oC temperatury zewnętrznej!
Rysunek 5 przedstawia sytuację, gdy dla obydwu porównywanych rozwiązań
zapotrzebowanie na chłód wynosi 75% mocy znamionowej urządzeń, a przepływ 58%.
Urządzenie wyposażone w zawór trójdrogowy (górna część rysunku) przedstawia stały przepływ wody przez cały agregat. Aby dostosować się do zmniejszonej wydajności
chłodniczej, część wody przepływa przez „bypass”. Woda ta po zmieszaniu się z ciepłą wodą daje wodę o temperaturze wypadkowej 12,5oC – niższej niż temperatura wody bezpośrednio
opuszczającej wymiennik w szafie (18 oC).
Urządzenie HEAT HUNTER wyposażone w zawór dwudrogowy reaguje na zmniejszenie zapotrzebowania na chłód przymykając zawór i zmniejszając przepływ wody przez wymiennik.
W rezultacie temperatura wody opuszczającej urządzenie wzrasta i wynosi 19,7oC.
Na powyższym przykładzie widać, że na zmniejszenie zapotrzebowania na chłód obydwa urządzenia reagują różnie: temperatura wody opuszczającej szafę HEAT HUNTER rośnie, natomiast temperatura wody opuszczającej urządzenie wyposażone w klasyczny zawór trójdrogowy maleje.
Reasumując, temperatura wody opuszczającej system klimatyzacji z szafami HEAT HUNTER jest dużo korzystniejsza dla procesu free- cooling, niż temperatura wody
opuszczającej tradycyjny system klimatyzacji. Pozwala to bowiem na rozpoczęcie procesu chłodzenia przy znacznie wyższych temperaturach zewnętrznych, rzędu 18oC, a w związku z tym wydłużenie czasu jego trwania. (...)
4 / 5
