Kalkulator obciążenia chłodniczego
Prawie cała energia elektryczna, którą zużywa hala IT, opuszcza ją jako ciepło. Tu sprawdzisz, ile go jest.
Wpisz obciążenie IT, a kalkulator przeliczy je na jednostki, w których naprawdę sprzedaje się urządzenia chłodnicze – BTU na godzinę i tony chłodnicze – a potem obliczy przepływ powietrza potrzebny do odebrania tego ciepła przy wybranym przyroście temperatury i liczbę jednostek, które je przeniosą z jedną zapasową.
Samo przeliczenie jest trywialne. Starannie trzeba podejść do bilansu wokół niego: co jeszcze w sali zamienia się w ciepło, jaki zapas ma projekt i czy przyjęty przyrost temperatury jest taki, jaki szafy naprawdę są w stanie wytworzyć.
Przykład obliczeniowy – hala 250 kW przy ΔT 11 °C
Osiem procent dodatkowego ciepła, dziesięcioprocentowy zapas projektowy i jednostki po 100 kW.
- Obciążenie IT – 250 kW. Moc pobierana przez urządzenia IT. Praktycznie cała zamienia się w ciepło w sali.
- Inne ciepło w sali – 8 % obciążenia IT. Oświetlenie, ciepło silników wentylatorów, straty UPS i PDU w sali, ludzie i zyski ciepła przez przegrody budynku.
- Przyrost temperatury powietrza – 11 °C. Różnica między powietrzem nawiewanym a powrotnym. Zabudowa korytarzy ją zwiększa, a otwarta sala, w której powietrze się miesza, ją spłaszcza.
- Zapas projektowy – 10 %. Zapas ponad obliczone obciążenie na rozwój, błąd pomiaru i pracę przy częściowym obciążeniu.
- Moc jednej jednostki chłodzącej – 100 kW. Moc chłodnicza jawna jednej jednostki w warunkach projektowych, a nie całkowita moc z tabliczki znamionowej.
Projektowe obciążenie chłodnicze: 297,0 kW – 1 013 406 BTU/h – 84,5 TR (tony chłodnicze)
| Ciepło z urządzeń IT | 250,0 kW |
|---|---|
| Inne ciepło w sali 8% obciążenia IT | 20,0 kW |
| Obciążenie bez zapasu | 270,0 kW |
| BTU na godzinę | 1 013 406 BTU/h |
| Tony chłodnicze (TR) 1 TR = 12 000 BTU/h = 3,517 kW | 84,45 TR |
| Wymagany przepływ powietrza 80 597 m³/h – 22 388 L/s | 47 438 CFM |
| Jednostki przy N po 100 kW | 3 szt. |
| Jednostki przy N+1 Jedną jednostkę można stracić albo wyłączyć do serwisu bez utraty mocy chłodniczej | 4 szt. |
Wzór
BTU/h = kW × 3412,14 · TR = kW ÷ 3,5169 · m³/h = kW × 3600 ÷ (1,2 × 1,005 × ΔT °C)
Przepływ powietrza liczony jest dla powietrza standardowego o gęstości około 1,2 kg/m³ i cieple właściwym 1,005 kJ/(kg·K). W jednostkach imperialnych ta sama zależność ma postać CFM = BTU/h ÷ (1,08 × ΔT °F) – stąd znana stała 1,08.
Przeliczniki warte zapamiętania
Dokładne z pokazaną precyzją. Cała reszta każdego szacunku chłodzenia jest dużo mniej pewna niż te liczby.
| Z | Na | Pomnóż przez |
|---|---|---|
| kW | BTU na godzinę | 3,412.14 |
| BTU na godzinę | kW | 0.000293 |
| kW | Tony chłodnicze (TR) | 0.2843 |
| Tony chłodnicze (TR) | kW | 3.5169 |
| m³/h | CFM | 0.5886 |
| CFM | L/s | 0.4719 |
Przyrost temperatury to decyzja projektowa, a nie stała
Przy tym samym cieple przepływ powietrza i przyrost temperatury wymieniają się nawzajem: podwój przyrost, a potrzebujesz o połowę mniej powietrza. Przez to ΔT jest tu parametrem o największych skutkach – i tym, który najczęściej dziedziczy się z arkusza, którego autora nikt już nie pamięta.
Otwarta sala, w której powietrze się miesza, zwykle wykazuje mały przyrost, bo gorące powietrze wylotowe wraca do wlotów, a powietrze powrotne jest chłodniejsze niż to, które faktycznie wydmuchuje sprzęt. Zabudowa korytarzy zwiększa przyrost, rozdzielając oba strumienie powietrza – i dlatego zmniejsza moc wentylatorów: to samo ciepło niesie mniej powietrza.
Liczy się moc jawna
Jednostki chłodzące często podaje się z mocą całkowitą, która obejmuje moc utajoną – zdolność do wykraplania wilgoci. Hala IT nie wytwarza prawie żadnej wilgoci, więc moc utajona jest tam niemal bezużyteczna, a jednostka o mocy całkowitej 120 kW może dawać 100 kW chłodzenia jawnego albo mniej w warunkach, w jakich naprawdę pracujesz.
Licząc jednostki, bierz moc jawną przy projektowych parametrach nawiewu i powrotu. Liczenie mocy całkowitej z tabliczki to jeden z częstszych powodów, dla których sali brakuje chłodzenia w najgorętszy dzień roku.
Czego to obliczenie nie uwzględnia
- Warunki zewnętrzne. Zdolność oddawania ciepła spada, gdy rośnie temperatura na zewnątrz – czyli dokładnie wtedy, gdy sala najbardziej jej potrzebuje.
- Kontrola wilgotności i zużywana na nią energia – to coś innego niż odbiór ciepła jawnego.
- Rozprowadzenie powietrza. Całkowity przepływ w sali nic nie mówi o tym, czy powietrze dociera do szaf, które go potrzebują.
- Wysokość nad poziomem morza. Rozrzedzone powietrze niesie mniej ciepła na jednostkę objętości, więc wymagany przepływ rośnie z wysokością.
- Częściowy odbiór ciepła cieczą. Gdy część ciepła odchodzi z wodą, obciążenie po stronie powietrza przestaje być równe całemu obciążeniu IT.
Najczęściej zadawane pytania
Jak przeliczyć kW na BTU na godzinę?
Pomnóż kilowaty przez 3412,14. Obciążenie IT 250 kW to około 853 000 BTU na godzinę. W drugą stronę: podziel BTU na godzinę przez 3412,14, a dostaniesz kilowaty.
Ile ton chłodniczych potrzeba na kW?
Jedna tona chłodnicza to 12 000 BTU na godzinę, czyli 3,517 kW, więc podziel obciążenie w kW przez 3,517. Obciążenie 250 kW wymaga około 71 ton, zanim doliczysz jakikolwiek zapas projektowy.
Jakiego przepływu powietrza potrzebuje centrum danych?
Około 1757 CFM na kW przy przyroście temperatury 1 °C, więc przy realistycznym ΔT 11 °C to mniej więcej 160 CFM na kW. Hala 250 kW przy takim przyroście potrzebuje rzędu 40 000 CFM. Szczelniejsza zabudowa korytarzy pozwala uzyskać większy przyrost i zmniejsza przepływ przy tym samym cieple.
Czy cała moc pobierana przez serwer zamienia się w ciepło?
W praktyce tak. Serwer wykonuje obliczenia, a nie pracę mechaniczną na otoczeniu, więc praktycznie cała pobrana przez niego energia elektryczna kończy jako ciepło w sali. Planowanie chłodzenia w przybliżeniu równego mocy IT to rozsądny punkt wyjścia.
Dlaczego obliczone obciążenie chłodnicze jest większe niż obciążenie IT?
Bo w sali jest coś więcej niż sprzęt IT. Oświetlenie, ciepło silników wentylatorów, straty UPS i PDU w sali, ludzie i zyski ciepła przez przegrody budynku – wszystko to się sumuje, a większość projektów dokłada do tego jeszcze zapas na rozwój i błąd pomiaru.
Skąd współczynnik 1,08 we wzorze na CFM?
Łączy gęstość i ciepło właściwe powietrza standardowego w jednostkach imperialnych, co daje CFM = BTU/h ÷ (1,08 × ΔT °F). Zakłada powietrze na poziomie morza w zwykłych warunkach, więc na dużej wysokości albo przy nietypowych temperaturach stała się rozjeżdża, a postać metryczną łatwiej utrzymać w ryzach.
Gdzie kończy się to obliczenie
To wstępny bilans cieplny, a nie projekt instalacji. Dobór urządzeń wymaga projektowych warunków zewnętrznych, wybranej temperatury nawiewu, zachowania przy częściowym obciążeniu, strategii redundancji i hydrauliki rozdziału.
Przepływ powietrza to tutaj suma dla całej sali. To, czy powietrze dotrze do szaf, które go potrzebują, zależy od zabudowy korytarzy, układu sali i rozmieszczenia płyt perforowanych – na to arytmetyka nie odpowie.