ű

Az evaporációs hűtés lényege

Az elmúlt évek során folyamatosan nőttek az energiaárak, az adatközpontok gombamód szaporodnak, így az evaporációs hűtés egyre több figyelmet kap. Nézzük meg, hogy miért és miként is működnek ezek a rendszerek.

Ez a cikk egyszerűen magyarázza el az evaporációs hűtés lényegét.

Évek óta bevett szokás az Egyesült Államokban, hogy a közvetett evaporációs hűtést hűtőtornyokkal vagy levegő-levegő hőcserélőjű légkezelőkkel oldják meg. Az Egyesült Államokon kívül, Európában és az egyéb régiókban az evaporációs hűtés különböző okok miatt nem igazán terjedt el. Az elmúlt évek során folyamatosan nőttek az energiaárak, az adatközpontok gombamód szaporodnak, így az evaporációs hűtés egyre több figyelmet kap. Nézzük meg, hogy miért és miként is működnek ezek a rendszerek.

Az adatközpontban elhelyezett számítástechnikai berendezések által termelt hőt a hűtési rendszernek kell elszállítania.

Amíg a külső hőmérséklet alacsonyabb az adatközpont belső hőmérsékleténél, úgy szabadhűtés valósítható meg, igen alacsony villamosenergia felhasználás mellett.

Amennyiben a külső hőmérséklet meghaladja az adatközpont belső hőmérsékletét, úgy gépi (kompresszoros) hűtésre van szükség, hogy elvonja a keletkezett hőt. A gépi hűtés kompresszorok segítségével - amely komoly villamosenergia fogyasztással jár - emeli a keringetett folyadék alacsony hőmérsékletét/nyomását, ezen a szinten veszi fel az adatközpontban előállított hőt, egy olyan magas szintre, ahol már tovább tudja adni a hőt a külső környezetnek.

Minél nagyobb az adatközponti és a külső hőmérséklet közötti különbség, annál nagyobb a hűtési rendszer energiaigénye. Amennyiben valamilyen eszközzel (pl.: szárazhűtővel) csökkenteni tudjuk ezt a különbséget, úgy csökkenthető a gépi hűtési rendszer által felvett villamosenergia. Ezen a ponton válik érdekessé az evaporációs hűtés.

Mit jelent az „evaporáció”?

Az evaporáció / elpárologtatás egy természetes fizikai folyamat. A levegőnek van páratartalma. A mennyisége a levegő hőmérsékletétől függ. Amikor a levegő eléri azt a pontot, amikor már több nedvességet nem tud felvenni, akkor telített lesz vagyis a relatív páratartalom eléri a 100 %-ot. Az a víz, ami telítetlen levegővel érintkezik fázist vált és folyékony halmazállapotból gőzzé alakul. Ezen folyamat során a levegő hőmérséklete csökken és nekünk pont erre van szükségünk.

Mit jelent az, hogy „adiabatikus”?

Az adiabatikus folyamat úgy változtatja meg a levegő paramétereit, hogy közben annak energiatartalma nem változik. Elpárolgás közben az energia munkaként jelenik meg, míg a víz folyadék halmazállapotból gőzzé alakul. A levegő páratartalma nő, hőmérséklete csökken, de az energiatartalma állandó marad. Az evaporációs hűtés „adiabatikus része” az adatközpont hűtés szempontjából kevésbé érdekes, csak a levegő hőmérsékletének csökkenése a fontos.

Hogyan működik az evaporációs hűtés a gyakorlatban:
Az evaporációs hűtés vagy az adiabatikus hűtés vagy az evaporációs adiabatikus hűtés adatközpontok hűtésének tekintetében azonos jelentéssel bírnak.

A víz elpárolog és a levegő hőmérséklete csökken. Pontosan erre van szükségünk, annak érdekében, hogy csökkenthessük a gépi hűtési rendszer villamosenergia igényét.

A kihívás az, hogy nagy mennyiségű vizet párologtassunk el rövid idő alatt, véges térfogaton és alacsony energiaszükséglettel. Manapság két bevált módszer van, hogy elpárologtassuk a vizet: a hőcserélő elé helyezett elpárologtató betétekkel vagy magasnyomású fúvókarendszerekkel. Mindkét rendszernek egyaránt vannak előnyei és hátrányai.

Az elpárologtató betétek csapvízzel üzemeltethetőek, nem igényelnek tisztított vizet, de ellenállásként jelentkezik a levegő útjában, ami a ventilátor villamosenergia fogyasztását növeli. Továbbá, a vízforgató szivattyú is igényel villamos energiát. Rendszeres karbantartást igényel ez a rendszer, mivel időközönként cserélni kell, illetve télen el kell távolítani.

A magasnyomású fúvókarendszernek nagyobb helyigénye van a hőcserélő előtt, valamint vízlágyítást is igényel. A működéséhez nagyobb energiafogyasztás társul a magasnyomású és a vízkezelő szivattyúi miatt. A vízkezelő egység és a fúvókarendszer telente karbantartást igényel.

Amint látható, az elpárologtatásos hűtés sincs ingyen, de jelentősen alacsonyabb költséggel jár, mint ha az alap gépi hűtési rendszernek kellene elvonnia az azonos mennyiségű hőt.

Milyen előnyei vannak és mennyit lehet megtakarítani az üzemeltetési költségeken?
Itt válik bonyolulttá és összetetté a helyzet.

Az evaporációs hűtéssel elérhető megtakarítást több összetevő is befolyásolja, mint például az adatközpont belső hőmérséklete, az evaporációs hűtés típusa, de a legnagyobb befolyással az elhelyezkedés, az adatközpont helyszíne bír.

Az evaporációs hűtés legtöbb előnyét meleg és száraz klímával rendelkező területeken lehet a leginkább élvezni. Magas hőmérsékletű és alacsony páratartalmú külső levegőt könnyedén le lehet hűteni 10-15 °C-kal. Minél több a magas hőmérsékletű, alacsony páratartalmú órák száma évente, annál többet lehet megtakarítani az evaporációs hűtéssel.

Azokon a területeken, ahol alacsonyabb hőmérsékletek és/vagy magasabb páratartalmak jellemzőek, ott jóval alacsonyabb az evaporációs hűtés által nyújtott megtakarítási potenciál.

Azt, hogy valójában mennyit lehet megtakarítani az evaporációs hűtéssel igen nehéz és összetett feladat kiszámolni. Az év minden órájához egy átlaghőmérsékletet és egy relatív páratartalmat párosítunk, amit „nedves hőmérsékletnek” nevezünk. Ezt a hőmérsékletet akkor tudjuk elérni, ha a levegő páratartalma eléri a 100 %-ot, vagyis a maximumot. A „nedves hőmérséklet éves eloszlása” felhasználható a számításhoz, de az túl optimista eredményeket adna, mivel ott az éves nedves hőmérséklettel számolnánk, továbbá az azon a feltételezésen alapszik, hogy az evaporációs hűtés a levegőt mindig telített állapotba viszi, tehát a relatív páratartalom eléri a maximális értékét, a 100 %-ot, amit a gyakorlatban igen nehéz kivitelezni. A valóságban az evaporációs hűtést egy adott hőmérséklet felett szokás használni (pl. 20°C) és a levegő relatív páratartalmát nagyjából 90 %-ra növeli. Nehéz meghatározni, hogy a levegőt valóban mennyire nedvesíti ez a típusú hűtés, mivel a gyártók alig adnak meg ilyen adatokat, és amiket mégis megadnak, azok igen eltérőek lehetnek.

Jól látszanak az evaporációs hűtés előnyei, de jelentős nehézséget okoz a megtakarítás kiszámolása, megbecslése.

Ajánlatkérés Ajánlatkérés » »
ҳ Ҵ