Modernizacja systemu chłodzenia serwerowni o dużej mocy obliczeniowej – studium przypadku
Modification in cooling systems for high-performance data centers - a case study
Artur Rusowicz, Andrzej Grzebielec, Rafał Laskowski
Streszczenie
Jednym z głównych problemów podczas pracy serwerowni jest odpowiednie chłodzenie modułów elektronicznych
w celu uniknięcia ich przegrzania co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia. Ze względu na wymagane duże
moce chłodnicze stosuje się tzw. klimatyzację precyzyjną, która jest specjalnie zaprojektowana i przeznaczona do chłodzenia
pomieszczeń serwerowni, pomieszczeń technicznych, szaf serwerowych, itp. Działanie tych urządzeń wymaga bardzo dużych
nakładów energetycznych.
W pracy przedstawiono propozycję unowocześnienia systemu chłodzenia trzech serwerowni. W serwerowniach zainstalowane
są urządzenia chłodnicze o mocy chłodniczej 1,873 MW. Średnie rzeczywiste zapotrzebowanie na moc chłodniczą
wynosi 890 kW. Część jednostek pełni funkcję rezerwową. W serwerowni zainstalowanych jest 38 szaf klimatyzacyjnych
z bezpośrednim odparowaniem. Zamontowane urządzenia pracują od czternastu lat, w związku z tym istnieje potrzeba wymiany
urządzeń chłodniczych na nowocześniejsze jednostki. W pierwszym wariancie zaproponowano zastąpienie jednostek
na jednostki o podobnej mocy wykonane w nowszej technologii. Druga propozycja obejmuje wprowadzenie zabudowanych
korytarzy szaf rakowych, a trzecia to rozszerzenie wariantu I o moduły EconoPhase. Nie analizowano wykorzystania „free
coolingu” z powodu braku możliwości zamontowania dodatkowych wymienników (brak miejsca i ograniczona nośność
dachu). W pracy przedstawiono koszty inwestycyjne i eksploatacyjne prezentowanych rozwiązań.
W przypadku zastosowania nowoczesnych jednostek z wymianą skraplaczy zaobserwowano obniżenie zapotrzebowania na
energię elektryczną na poziomie 16%. Przyjęte rozwiązanie posiada prosty czas zwrotu kapitału SPBT na poziomie 18,7 lat.
Drugie rozwiązanie polegające na zabudowie korytarzy szaf rakowych prowadzi do oszczędności energii o 37,8%, przy
SPBT wynoszącym 8,38 lat. Wariant trzeci zawierający wykorzystanie nowoczesnych jednostek z dodatkowymi modułami
EconoPhase zapewnia oszczędność energii na poziomie 48,3%, ale wymaga znacznych nakładów finansowych, w związku
z tym SPBT wynosi 12,1 lat.
w celu uniknięcia ich przegrzania co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia. Ze względu na wymagane duże
moce chłodnicze stosuje się tzw. klimatyzację precyzyjną, która jest specjalnie zaprojektowana i przeznaczona do chłodzenia
pomieszczeń serwerowni, pomieszczeń technicznych, szaf serwerowych, itp. Działanie tych urządzeń wymaga bardzo dużych
nakładów energetycznych.
W pracy przedstawiono propozycję unowocześnienia systemu chłodzenia trzech serwerowni. W serwerowniach zainstalowane
są urządzenia chłodnicze o mocy chłodniczej 1,873 MW. Średnie rzeczywiste zapotrzebowanie na moc chłodniczą
wynosi 890 kW. Część jednostek pełni funkcję rezerwową. W serwerowni zainstalowanych jest 38 szaf klimatyzacyjnych
z bezpośrednim odparowaniem. Zamontowane urządzenia pracują od czternastu lat, w związku z tym istnieje potrzeba wymiany
urządzeń chłodniczych na nowocześniejsze jednostki. W pierwszym wariancie zaproponowano zastąpienie jednostek
na jednostki o podobnej mocy wykonane w nowszej technologii. Druga propozycja obejmuje wprowadzenie zabudowanych
korytarzy szaf rakowych, a trzecia to rozszerzenie wariantu I o moduły EconoPhase. Nie analizowano wykorzystania „free
coolingu” z powodu braku możliwości zamontowania dodatkowych wymienników (brak miejsca i ograniczona nośność
dachu). W pracy przedstawiono koszty inwestycyjne i eksploatacyjne prezentowanych rozwiązań.
W przypadku zastosowania nowoczesnych jednostek z wymianą skraplaczy zaobserwowano obniżenie zapotrzebowania na
energię elektryczną na poziomie 16%. Przyjęte rozwiązanie posiada prosty czas zwrotu kapitału SPBT na poziomie 18,7 lat.
Drugie rozwiązanie polegające na zabudowie korytarzy szaf rakowych prowadzi do oszczędności energii o 37,8%, przy
SPBT wynoszącym 8,38 lat. Wariant trzeci zawierający wykorzystanie nowoczesnych jednostek z dodatkowymi modułami
EconoPhase zapewnia oszczędność energii na poziomie 48,3%, ale wymaga znacznych nakładów finansowych, w związku
z tym SPBT wynosi 12,1 lat.