Утилизация сбросной теплоты центров обработки данных в условиях прямого фрикулинга

Аннотация

Центры обработки данных (ЦОД) — крупные потребители электрической энергии. Практически вся энергия, потребляемая оборудованием ЦОД, преобразуется в тепловую энергию и инженерной системой охлаждения воздуха отводится в окружающую среду. Помимо потерь теплоты имеют место существенные затраты электрической энергии системами охлаждения, которые составляют до 70% потребляемой энергии дата-центров. Дана оценка теоретического потенциала энергосбережения при устранении непроизводительных потерь энергии. Снизить непроизводительные потери энергии и её затраты на охлаждение приточного воздуха можно с помощью системы охлаждения, использующей холод наружного воздуха — прямого фрикулинга.

Цели настоящей работы — исследование энергетической эффективности системы утилизации сбросной теплоты ЦОД в различных климатических условиях России и оценка технического потенциала энергосбережения при реализации прямого фрикулинга.

Предложена методика подготовки приточного воздуха и расчета характеристик воздушной среды, количества утилизируемой сбросной теплоты ЦОД, затрат энергии на увлажнение и охлаждение приточного воздуха, расхода рециркулирующего воздуха и охлаждающей (увлажняющей) воды в зависимости от модели погоды в местоположении ЦОД. Даны результаты модельных расчетов параметров приточного воздуха с учетом погодных условий окружающей среды и предлагаемых процессов. Для климатических условий Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга и Краснодара представлены прогнозы количества сбросной энергии, утилизируемой и используемой на нужды ЦОД в системе прямого фрикулинга; количества электрической энергии, потребляемой на нужды увлажнения и охлаждения воздуха; расхода воды в системе адиабатического охлаждения (увлажнения); расхода воздуха, направляемого на смешение с наружным с целью подогрева его до оптимальной температуры; экономии условного топлива на источнике тепловой энергии при применении фрикулинга. Особенность приводимых оценок — учет прогноза погоды в данной местности по архивным данным за предыдущие годы.

Результаты работы могут быть использованы для прогноза характеристик системы охлаждения оборудования ЦОД в любом климатическом районе, при выборе системы обеспечения микроклимата ЦОД и обосновании энергосберегающего эффекта от применения атмосферного воздуха как охлаждающей среды.