Руководство по энергопотреблению сухих охладителей центра обработки данных

Поскольку центры обработки данных продолжают расширяться, особенно в связи с быстрым ростом вычислительной техники на базе искусственного интеллекта и инфраструктуры графических процессоров высокой плотности, охлаждение стало важной частью проектирования объектов.

Система охлаждения должна непрерывно отводить большое количество тепла, но при этом потребляет электроэнергию. Поэтому при выборе Сухой охладитель для , охлаждающей способности центра обработки данных не должен быть единственным соображением.

Простой способ понять взаимосвязь:

Холодопроизводительность → Воздушный поток → Мощность вентилятора → Годовое энергопотребление

Наружные сухие охладители для центров обработки данных с искусственным интеллектом, иллюстрирующие логическую цепочку: мощность охлаждения ——> воздушный поток ——> мощность вентилятора ——> стратегия управления ——> годовое потребление энергии.

 1. Холодопроизводительность – это только отправная точка

Большинство покупателей в первую очередь обращают внимание на охлаждающую способность. Например, для проекта может потребоваться сухой охладитель мощностью 1 МВт  при определенной температуре окружающей среды и температуре жидкости.

Однако два сухих охладителя с одинаковой холодопроизводительностью могут иметь существенно разное энергопотребление.

Разница может заключаться в следующем:

· Конструкция теплообменника

· Эффективность теплопередачи

· Расход воздуха

· Эффективность вентилятора

· Падение давления на стороне воздуха

· Температура окружающей среды

· Стратегия управления вентилятором

· Резервирование системы

Охлаждающая способность показывает, сколько тепла может отвести оборудование. Он не говорит вам, сколько электроэнергии будет потреблять система охлаждения.

2. Воздушный поток и мощность вентилятора

Сухой охладитель передает тепло от технологической жидкости окружающему воздуху. Чтобы отвести больше тепла, через теплообменник должен проходить достаточный поток воздуха.

Базовые отношения можно понимать как:

Более высокая потребность в охлаждении → Более высокий требуемый расход воздуха → Потенциально более высокое энергопотребление вентилятора.

Однако простое увеличение воздушного потока не всегда является лучшим решением. Эффективный теплообменник с воздушным охлаждением  должен обеспечивать требуемый отвод тепла за счет соответствующего сочетания площади теплопередачи, воздушного потока и производительности вентилятора.

Вот почему конструкция сердечника теплообменника имеет большое значение.

Хорошо спроектированный теплообменник может помочь достичь требуемых тепловых характеристик, не полагаясь излишне на чрезмерный поток воздуха или мощность вентилятора.

Модули вентиляторов с сухим охладителем оснащены вентиляторами с регулируемой скоростью, резервированием N+1/N+2, пониженной мощностью вентиляторов и интеллектуальным управлением для энергосберегающего охлаждения центра обработки данных.

 3. Эффективность вентилятора имеет значение

Вентиляторы являются одной из основных электрических нагрузок в системе охлаждения с воздушным охлаждением, особенно когда оборудование работает непрерывно.

Например, если в сухом охладителе используется 10 вентиляторов мощностью 4 кВт каждый , максимальная номинальная мощность вентилятора составит:

10 × 4 кВт = 40 кВт

Однако 40 кВт представляют собой максимальную номинальную мощность вентилятора, а не фактическую среднюю потребляемую мощность..

При использовании вентиляторов с регулируемой скоростью фактическое энергопотребление меняется в зависимости от потребности в охлаждении, температуры окружающей среды, условий эксплуатации и скорости вращения вентилятора.

Для вентиляторов, работающих в аналогичных условиях, мощность вентилятора обычно подчиняется законам сродства вентиляторов и изменяется примерно пропорционально кубу скорости вращения . Следовательно, снижение скорости вращения вентилятора может существенно снизить энергопотребление.

Это делает стратегию управления вентиляторами  важной частью эффективности охлаждения центра обработки данных.

4. Изменение температуры окружающей среды.

Температура окружающей среды оказывает прямое влияние на производительность сухого охладителя.

Сухой охладитель, работающий при температуре окружающей среды 25°C,  сталкивается с совершенно другими условиями, чем тот, который работает при температуре 40°C или выше..

По мере увеличения температуры окружающей среды доступная разница температур для отвода тепла уменьшается. Поэтому системе может потребоваться более высокий поток воздуха, более высокая скорость вентилятора или большая площадь теплопередачи.

Для центров обработки данных, расположенных в жарком климате, перед выбором сухого охладителя необходимо четко определить расчетную температуру окружающей среды.  Это один из ключевых входных данных, рассматриваемых в нашем руководстве. Руководство по расчету мощности сухого охладителя  , а также тепловая нагрузка, тип жидкости и температура приближения.

Вместо того, чтобы просто спросить:

«Может ли этот сухой охладитель обеспечить мощность 1 МВт?»

Лучший вопрос:

«Может ли он обеспечить мощность 1 МВт при нашей фактической расчетной температуре окружающей среды и условиях эксплуатации?»

5. Рассчитайте годовое потребление энергии.

Простой расчет:

Годовое потребление энергии = Средняя электрическая мощность × Часы работы

Ключевым моментом является то, что средняя электрическая мощность должна основываться на фактическом рабочем профиле , а не просто использовать максимальную номинальную мощность вентилятора.

Только для иллюстрации, если принять среднюю мощность вентилятора  за год равной 32 кВт , а система проработает непрерывно в течение 8760 часов :

32 × 8760 = 280320 кВтч/год

Это соответствует примерно 280 МВтч годового энергопотребления вентиляторов..

Этот пример предназначен только для иллюстрации. В реальном проекте центра обработки данных общее энергопотребление системы охлаждения должно рассчитываться с использованием полного профиля электрической нагрузки, включая работу вентиляторов и других вспомогательных компонентов.

Фактическое годовое потребление энергии будет зависеть от таких факторов, как:

· Профиль нагрузки ИТ и охлаждения

· Профиль температуры окружающей среды

· Контроль скорости вентилятора

· Операционная стратегия

· Конфигурация резервирования

· Часы работы

Вот почему первоначальная цена оборудования не должна быть единственным фактором при покупке. Для центра обработки данных долгосрочные эксплуатационные расходы и совокупная стоимость владения (TCO)  могут быть одинаково важны.

6. Рассмотрите стратегию резервирования и управления

Центрам обработки данных часто требуется резервирование N+1 или N+2  для поддержания надежности охлаждения.
Резервирование обеспечивает дополнительную мощность в случае отказа оборудования или его технического обслуживания. Однако система управления также должна определять, сколько вентиляторов или модулей охлаждения должно работать при различных нагрузках.

Хорошо спроектированная система должна балансировать:

Надежность + Эффективность охлаждения + Энергоэффективность

а не просто управлять каждым вентилятором на максимальной скорости.

Интеллектуальная стратегия управления позволяет регулировать скорость вращения вентиляторов и рабочие модули в соответствии с фактической потребностью в охлаждении, помогая избежать ненужного потребления энергии в условиях частичной нагрузки. Сопряжение резервных систем с непрерывным мониторингом состояния — см. наше руководство по создание программы профилактического обслуживания систем сухого охлаждения  — помогает гарантировать, что резервные блоки действительно готовы, когда это необходимо, а не просто установлены.

Визуализация охлаждения центра обработки данных Sinrui Radiator, контрастирующая процесс теплопередачи на стороне сервера с тенденцией снижения годового энергопотребления в виде гистограммы.

 7. Что следует сравнивать покупателям?

Оценивая сухой охладитель для центров обработки данных, опытные покупатели должны не только охлаждать мощность, но и сравнивать:

л Холодопроизводительность

l Расчетная температура окружающей среды

л воздушный поток

л мощность вентилятора

л Эффективность вентилятора

л эффективность теплопередачи

л Падение давления

l Стратегия управления вентилятором

л Часы работы

l Требования к резервированию

Цель состоит не в том, чтобы просто отвести тепло.

Цель состоит в том, чтобы эффективно, надежно и с разумным потреблением энергии отводить необходимое тепло.

Часто задаваемые вопросы

1. Сколько энергии потребляет сухой охладитель центра обработки данных?

Это зависит от количества и размера вентиляторов, скорости вращения вентиляторов, температуры окружающей среды, охлаждающей нагрузки, стратегии управления и часов работы. Максимальную номинальную мощность вентилятора не следует рассматривать как фактическое среднее энергопотребление.

2. Как температура окружающей среды влияет на потребление энергии сухим охладителем?

По мере повышения температуры окружающей среды разница температур, доступная для отвода тепла, становится меньше. Для поддержания необходимой охлаждающей способности системе может потребоваться более высокий поток воздуха, более высокая скорость вращения вентилятора или большая поверхность теплопередачи.

3. Какая информация необходима для выбора энергоэффективного сухого охладителя для центра обработки данных?

Ключевые входные данные включают холодопроизводительность, расчетную температуру окружающей среды, воздушный поток, мощность и эффективность вентилятора, эффективность теплопередачи, падение давления, стратегию управления, часы работы и требования к резервированию.

В Sinrui Radiator мы разрабатываем решения для охлаждения в соответствии с фактическими требованиями проекта, включая мощность охлаждения, температуру окружающей среды, воздушный поток, выбор вентиляторов, резервирование и стратегию управления.

Для центров обработки данных, центров обработки данных искусственного интеллекта, систем жидкостного охлаждения и других приложений с высокой плотностью размещения правильное решение для охлаждения должно оцениваться как с точки зрения тепловых характеристик, так и с точки зрения долгосрочной энергоэффективности.

 Холодопроизводительность → Воздушный поток → Мощность вентилятора → Стратегия управления → Годовое энергопотребление

Цель проста: убрать жар. Используйте энергию разумно.

Смело подписывайтесь на нашу Информационный бюллетень LinkedIn  для получения дополнительной информации об охлаждении, тематических исследований проектов, новостей отрасли и последних обновлений от SINRUI.   sales@sinruiradiator.com