BLOG
|
19.02.2018

Energieffektiv luftkondisjonering av datasentre

På grunn av den kontinuerlige fremdriften i digitalisering, slik som nettskyer, øker behovet for høyere datakraft stadig.

For å kunne imøtekomme denne etterspørselen pålitelig, er bygging av ytterligere stadig voksende datasentre, noen over 5000 kvadratmeter areal, absolutt nødvendig.

Høyytelsesutstyret i disse sentrene kan levere opptil 30 kW varme per rack (skap for innlosjering av IT-maskinvare) For å holde driftstemperaturen konstant og for å unngå overoppheting av systemene, er en uopphørlig og driftssikker kjøling uunnværlig. Luftkondisjoneringen av datasentre er et nødvendig kriterium når det gjelder tilforlatelighet og tilgjengelighet på serveren.

Avhengig av kjølesystemet som brukes, bestående av ventilasjon, luftfordeling og kjøling, kan luftkondisjoneringen utgjøre opptil 50% av det samlede energibehovet, spesielt for mindre datasentre. Store datasentre blir av den grunn fortrinnsvis bygget i land med lavere strømpriser, som Nederland eller Sverige. For land med høye strømpriser, slik som Tyskland, er av denne grunn smarte energikonsepter som reduserer energibehovet og samtidig øker konkurranseevnen, etterspurt.

Riktig kjøling for hver rack

Mulighetene for serverkjøling er mangfoldige og varierer avhengig av datasenterets størrelse og antall rack. Særlig for små og mellomstore datasentre (500 – 5000 kvadratmeter) blir som regel luftkjøling valgt. Luften avkjøles ved hjelp av en luftkjøleanordning og blir fraktet videre over rørledninger i et mellomrom under gulvet til rackene.

Når det gjelder energieffektivitet, har dermed kalde og varme ganger bevist sin verdi. Med flere rader med racker bør disse plasseres slik at de fremre og bakre sidene på rackene møter hverandre. Den tempererte luften blåses utelukkende inn i de kalde gangene. IT-utstyret trekker den kalde luften inn, hele systemet blir nedkjølt og den oppvarmede luften slippes ut i den varme gangen. Den varme luften suges deretter inn av luftkjøleenheten og kretsløpet starter igjen. For å unngå at den kalde og varme luften blandes, bør de kalde gangene dekkes med f.eks. glass. På den måten kan kjølekravet reduseres med ytterligere 30 %. Tilførselstemperaturen i de kalde gangene bør ligge mellom 18 °C og 27 °C og ha en maksimal relativ luftfuktighet på 60% (duggpunkt mellom 5,5 °C og 15 °C).

 

I land med lav gjennomsnittstemperatur, som f.eks. i Sverige eller Finland, tilføres som regel enten direkte kjøling med kald luft fra utsiden, eller en indirekte avkjøling med vannledninger, der mediet avkjøles i utendørsområdet. Nedkjøling ved hjelp av kjøleredskap brukes kun hvis utetemperaturen er for høy. Dette fører naturligvis igjen til fallende energikostnader.

Fra en varmeavgivning av enheter på 25 kW er luftkjøling ikke lenger tilstrekkelig, og det anbefales å avkjøle vannet eller kjølemidlet, da disse mediene absorberer varmen mye bedre enn luft. I dette tilfellet plasseres enten varmevekslere i umiddelbar nærhet ved siden av eller under rackene eller klimaanlegg direkte i skapene. I det første tilfellet må en omfattende infrastruktur av kaldtvannsrørene planlegges. Avhengig av antall racker og bygningsarkitektur, kan kjøleenhetene enten plasseres på frontsiden av serverrommet eller i et separat teknisk område. Ved kjøling av vann eller kjølemiddel er kjøleenhetene som regel basert på deres dimensjoner på utsiden, f.eks. takområdet.

 

racks_rechenzentrum
Platzhalter_Image
kuehlung_rechenzentrum_dach

Spar ekstra med Kaiflex

Isoleringen av kaldrørledninger bør være en viktig bestanddel av ethvert klimaanlegg og ventilasjonskonsept av datasentre fra følgende synspunkter:

1. Øke feilsikkerheten
For alle rørledninger som bærer både kaldt væskemedium og luft, er effektiv isolasjon en forutsetning for å gjøre hele systemet driftssikkert og for å maksimere energibesparelsespotensialet. Når temperaturen i rørene eller luftkanalene er under romtemperatur, dannes kondensat. Kondensat fører igjen på lang sikt til korrosjon og rust og følgelig uopprettelig skade på rørledningen. Serverne i disse sentrene jobber dermed døgnet rundt, 365 dager i året, og trenger av den grunn permanent, feilsikker kjøling. Hvis rørledningene og luftkanalene lekker, fører dette uunngåelig til en utveksling av nettopp dette, og igjen til svekkelse av kjølingen - med katastrofale konsekvenser på datakraften til datasenteret.

Med Kaiflex isolasjonsmaterialer kan dette svake punktet unngås. Takket være lukket cellestruktur og en vanndampdiffusjonsmotstand på opptil μ ≥ 10.000, er gummiisoleringen motstandsdyktig mot fuktighet. Selv skader på overflaten forringer ikke dampspjeldet.

2. Minske energitap
På grunn av høye kostnadsandeler ved kjøling av datasentre, bør alle forholdsregler tas for å bringe så mye som mulig av den avkjølte luften til bestemmelsesstedet. Kaiflex isolasjonsmaterialer sørger dermed for en uforanderlig temperatur i kaldtvannsledninger og luftkanaler. Varmeledningsevnen på opp til λ0 °C = 0,033 W/(m·K) sørger for at ingen energi eller temperatur går tapt på vei fra klimaanlegget eller uteområdet til rackene.

I noen land blir den borttransporterte spillvarmen ikke returnert til klimaanlegget, men solgt som spillvarme til fjernvarmenettverk. I dette tilfellet skal isoleringen med Kaiflex sørge for at så mye som mulig av den produserte varmeenergien kommer til kjøperen.

3. Beskyttelse av IT-utstyr
IT-utstyret er ømtålig og må beskyttes mot smuss. Bruken av Kaiflex isolasjonsmaterialer i serverrommene er helt ufarlig fordi de er fri for støv og fibre.

(1) Operationally safe data centre - Guidelines, BITKOM (German)
(2) http://www.energieagentur.nrw/energieeffizienz/energieeffizienz-nach-branchen/energieeffizienz_in_rechenzentren
(3) https://www.informatik-aktuell.de/index.php?id=2475#c14654
(4) BEST OF DataCenter-Insider: https://www.datacenter-insider.de/das-best-of-datacenter-insider-v-38888-13272/
(5) Header: https://www.shutterstock.com/de/image-illustration/network-server-room-computers-digital-tv-714012847?src=UqVUX9r9RUFRi5jr4qz5uA-1-9