CRAC, CRAH, chillery i chłodzenie cieczą
Prześledź drogę ciepła od krzemu do otoczenia i dopasuj architekturę chłodzenia do gęstości, klimatu, dostępności wody i ograniczeń eksploatacyjnych.
Efekty nauki
- Odróżnij drogi ciepła w CRAC i CRAH
- Prześledź obiegi wody lodowej i wody skraplacza
- Rozpoznaj, kiedy chłodzenie cieczą skraca drogę ciepła
WSPÓŁCZYNNIK WYDAJNOŚCI (COP)
COP = HEAT REMOVED ÷ ELECTRICAL POWER USED
COP równy 4 oznacza, że w podanych warunkach na każdy 1 kW energii elektrycznej zużytej na chłodzenie przenoszone są 4 kW ciepła.
CRAC i CRAH to nie wymienne etykiety
Klimatyzator precyzyjny CRAC (computer room air conditioner) zwykle korzysta z obiegu chłodniczego z bezpośrednim odparowaniem (DX) w sali lub w jej pobliżu. Jednostka CRAH (computer room air handler) ma wymiennik wody lodowej zasilany z centralnej instalacji. Obie przetłaczają powietrze w sali, ale ciepło płynie przez inne urządzenia i inne domeny awarii.
W praktyce te nazwy bywają używane luźno. Czytaj rzeczywistą sekwencję działania instalacji, przyłącza czynnika chłodniczego lub wody i sterowanie, zamiast wnioskować o całym projekcie z jednego skrótu.
Instalacja oddaje ciepło na zewnątrz
W układzie z wodą lodową CRAH przekazuje ciepło z sali do wody lodowej. Chiller przenosi to ciepło do obiegu skraplacza lub na inną drogę oddawania ciepła; wieże chłodnicze mogą potem oddać je do powietrza zewnętrznego przez odparowanie. Pompy, wentylatory i sterowanie należą zarówno do bilansu energii, jak i do obrazu niezawodności.
Ekonomizery mogą wykorzystywać korzystne warunki zewnętrzne, żeby zmniejszyć pracę sprężarek. O najlepszym projekcie decydują dostępność i jakość wody, klimat i lokalne przepisy.
Ciecz podchodzi bliżej krzemu
Wymienniki ciepła na tylnych drzwiach (RDHx) przechwytują powietrze wylotowe z szafy. Płyty chłodzące direct-to-chip doprowadzają ciecz do procesorów. Chłodzenie immersyjne zanurza sprzęt w cieczy dielektrycznej. Te rozwiązania radzą sobie z dużą gęstością strumienia ciepła przy mniejszym ruchu powietrza w sali, ale wprowadzają kolektory, detekcję wycieków, wymagania co do jakości wody, procedury serwisowe i potrzebę nowych umiejętności.
Nie ma uniwersalnego zwycięzcy. O praktycznym wyborze decydują gęstość, zgodność sprzętu, cele odzysku ciepła, redundancja, konserwacja i istniejący budynek.
Śledź obiegi, nie skrzynki
Narysuj chłodzoną salę jako łańcuch obiegów, a większość zamieszania zniknie. Powietrze niesie ciepło od sprzętu do wymiennika. Po drugiej stronie wymiennika woda lodowa niesie je do chillera. W chillerze obieg czynnika chłodniczego podnosi ciepło do wyższej temperatury, żeby dało się je oddać. Następnie woda skraplacza lub powietrze zewnętrzne wynosi je poza budynek. Każde przekazanie odbywa się na wymienniku ciepła i każde kosztuje różnicę temperatur.
To przez te różnice temperatura wody zasilającej jest decyzją projektową, której skutki widać wszędzie. Cieplejsza woda lodowa pozwala chillerowi pracować lżej i daje więcej godzin, w których chłodzenie mechaniczne można ograniczyć lub pominąć, ale zawęża też margines na wymienniku w sali, co objawia się potrzebą większego przepływu powietrza dla tej samej ilości ciepła. Obiegi są sprzężone: zmiana, która ma oszczędzić instalację, jest zmianą odczuwalną na froncie szafy.
Godziny pracy ekonomizera to fakt klimatyczny, a nie funkcja produktu
Free cooling nie jest darmowy i nie jest trybem, w który budynek można po prostu przełączyć. To zbiór godzin, w których warunki zewnętrzne pozwalają oddać ciepło przy mniejszej pracy sprężarek – bezpośrednio powietrzem zewnętrznym, pośrednio przez wymiennik ciepła albo w instalacji po stronie wodnej. Ile takich godzin dostanie obiekt, zależy od klimatu, od temperatury termometru mokrego w przypadku wszystkiego, co wyparne, i od tego, jak wysoką temperaturę zasilania dopuszcza projekt.
Dlatego ten sam sprzęt daje różne wyniki w różnych miejscach, a deklaracja sprawności dostawcy ma sens tylko w odniesieniu do podanej lokalizacji i warunków projektowych. W tym miejscu pojawia się też woda: rozwiązania wyparne kupują wydajność cieplną za cenę zużycia wody, co w regionie z niedoborem wody jest realnym kompromisem i powinno być częścią decyzji, a nie przypisem.
Jak to wygląda w Data Center Fan
Gra przypisuje chłodzeniu umowne wartości, żeby progresja była czytelna. Te wartości nie są rankingiem technologii w realnym świecie: rzeczywista wydajność zależy od pełnej granicy obejmującej przechwytywanie, transport i oddawanie ciepła. Dlatego laboratorium Akademii pozwala rozdzielić drogę ciepła i wpisać moc urządzeń pomocniczych.
Częste nieporozumienie
„Chłodzenie cieczą eliminuje potrzebę oddawania ciepła”. Zmienia tylko sposób, w jaki ciepło opuszcza urządzenia IT; przechwycone ciepło wciąż potrzebuje ostatecznego odbiornika albo drogi użytecznego wykorzystania.
Test wiedzy
System chłodzenia odbiera 400 kW ciepła i zużywa przy tym 100 kW mocy elektrycznej. Ile wynosi jego COP?
- 4.0
- 0.25
- 500
COP = 400 ÷ 100 = 4,0.
Najczęściej zadawane pytania
Co to jest chiller (agregat wody lodowej)?
Maszyna, która w obiegu chłodniczym odbiera ciepło z obiegu wodnego i oddaje je gdzie indziej. W centrum danych zwykle wytwarza wodę lodową dla jednostek powietrznych w sali lub obiegów chłodzenia cieczą, a sprawność chłodzenia całego obiektu w dużej mierze zależy od wydajności tej instalacji.
Co to jest woda skraplacza (condenser water)?
Obieg, który odprowadza ciepło od urządzeń chłodniczych do miejsca jego ostatecznego oddania, zwykle do wieży chłodniczej lub dry coolera. Znajduje się po ciepłej stronie chillera, dalej na drodze ciepła niż obieg wody lodowej obsługujący salę.
Co to jest dry cooler (chłodnica sucha)?
Wymiennik, który oddaje ciepło do powietrza zewnętrznego bez odparowywania wody. Nie zużywa wody i nie wymaga jej uzdatniania, a jego wydajność ogranicza temperatura termometru suchego na zewnątrz – przez co jest wrażliwy na klimat inaczej niż rozwiązania wyparne.
Co to jest chłodzenie direct-to-chip?
Chłodzenie cieczą, które odbiera ciepło z głównych podzespołów przez płyty chłodzące (cold plates) podłączone do obiegu cieczy, dzięki czemu większość ciepła opuszcza szafę w cieczy, a nie w powietrzu. Skraca drogę ciepła, ale nie eliminuje chłodzenia powietrzem, bo podzespoły bez płyt chłodzących nadal oddają ciepło do sali.
Co to jest chłodzenie immersyjne?
Rozwiązanie, w którym sprzęt jest zanurzony w cieczy dielektrycznej odbierającej ciepło bezpośrednio. Niemal całkowicie usuwa drogę powietrza i zmienia serwisowalność, obsługę cieczy, masę i kwalifikację sprzętu – dlatego to decyzja na poziomie obiektu, a nie modernizacja pojedynczej szafy.
Czy chłodzenie cieczą eliminuje potrzebę chłodzenia powietrzem?
Zwykle nie. Instalacja chłodzona cieczą wciąż zostawia resztkowe obciążenie powietrzne od podzespołów bez chłodzenia cieczą, a to obciążenie trzeba zaplanować, zamiast zakładać, że zniknie. Projekty zwykle podają udział ciepła przechwytywanego przez ciecz, a resztę uwzględniają jawnie i osobno.