ű

Hogyan lehet az adatközponti folyadékhűtőket megfelelően összehasonlítani

Minden tervezőnek / rendszerintegrátornak vagy ügyfélnek ismerős valószínűleg a probléma. Amikor a projekt zöld utat kap és azzal a nehéz feladattal találod szemben magad, hogy a projekt számára leginkább megfelelő terméket válaszd ki.

Ez a cikk azzal a kérdéssel foglalkozik, hogy melyik műszaki adat az, ami a gépek összehasonlítására a leginkább megfelelő és hogyan tudjuk relatív könnyedén ennek az értéknek a hitelességét megállapítani.

Mielőtt neki kezdünk, tisztában kell lennünk azzal, hogy mi a fő fókuszunk. Mik a legfontosabb nézőpontok a projektünk esetében? Esetleg a beruházás (CapEx), az üzemeltetési költségek (OpEx), zajszint vagy a legegyszerűbb integrálási lehetőség a meglévő rendszerbe?

A tőkeköltség (CAPEX) összehasonlítása relatív egyszerű. Azonban nagyon fontos, hogy biztosak legyünk abban, hogy mindkét gép azonos jellemzőkkel bíró berendezés. A standard verziójú chillerben esetleg van valami ami a másikban csak opcióként szerepel?

Integrált rendszerek esetében, kulcsfontosságú a gyártóval való együttműködés, hogy mennyire rugalmasak. 
Ebben az esetben az összehasonlítások egyre bonyolultabbá válnak. Továbbá az is világos, hogy egyes gyártók rugalmasabbak, mint mások.  Ebben a kontextusban, a rugalmasság sokkal többet jelent annál, mint a standard kivitelhez néhány opció hozzáadása, előfordulhat például, hogy nagyobb kompresszort kell ugyanazon alapterületre beépíteni, szükséges lehet a bemeneti pontok testreszabása, speciális elektromos követelmények és rengeteg minden más jöhet szóba.

Amikor összeszedtük a dokumentációkat néhány gyártó azonos alapkonfigurációjára, akkor kezdődhet a műszaki adatok nagy összehasonlítási procedúrája. Definált KPI-k, mint EER és ESSER népszerű összehasonlító eszközök. De mennyire jelentőségteljesek, hitelesek ezek valójában?
Ahhoz, hogy világosabb képet kapjunk először is defináljuk hogy mit is jelent ez a két érték. Mindenek előtt itt vagy egy magyarázat, hogy hogyan kalkuláljuk ezeket:

 Energy Efficiency Ratio (EER)

Hűtési teljesítmény
                                

Teljesítmény felvétel

 

EER a hűtési teljesítmény és az elektromos teljesítményfelvétel aránya. Ennek az értéknek minél magasabbnak kell lennie. (minél kevesebb bevitt energiával tudjunk a a kívánt hűtési teljesítményt előállítani.)

Előnyök

Hátrányok

Az összehasonlítás lehetséges    azonos munkapontok esetében

Csak egy működési pont kerül összehasonlításra.

 

Nem veszi figyelembe az éves üzemeltetésre vonatkozó hatékonyságot.

 

Nem egzakt, mert a gyártók nem azonos fogyasztókat vesznek figyelembe a meghatározásnál (pl. szivattyú).

 

European Standard Energy Efficiency Ratio (ESEER) = 0.03 A+0.33 B+0.41 C+0.23D

ahol A-D a következő tervezési paraméterekre vonatkoznak:

 Munkapont

EER faktor

Külső hőmérséklet

A- 100 %

0.03

35 °C

B- 75 %

0.33

30 °C

C- 50 %

0.41

25 °C

D- 25 %

0.23

20 °C

 

 Az ESEER-rel kimutatható, hogy a hűtési teljesítmény csökken, ahogy a külső hőmérséklet egyre alacsonyabb, mivel kevesebb hűtési igény van.

Előnyök

Hátrányok

Az összehasonlítás több munkapontra vonatkozóan lehetséges.

A hűtési teljesítményigény konstans az adatközpont esetében.

 

A fenti feltételezés a hőmérséklet eloszlásra nem mindig használható.

 

A vízhőmérsékletek nem projektspecifikusan határozhatóak meg, hanem előre definiáltak.

 

Mindkét KPI csak részinformációt nyújt az adatközponti folyadékhűtő hatékonyságát illetően. Egy alternatíva lehet a működési költségek (OPEX) összehasonlítása egy teljes évre vonatkozóan, figyelembe véve minden projektspecifikus tényezőt.

Ez az eljárás az adott helység hőmérsékleti profilján alapszik, így a számításban egy széles hőmérséklettartomány működését és a működési módokat (DX,MIX,FC) veszi figyelembe . Amikor a működési költségeket hasonlítjuk össze, fontos hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a számítások azonos hőmérsékleti profillal készülnek. Máskülönben jelentős eltérések adódhatnak.  A sok működési óra alacsony hőmérsékleti tartományban jelentős mértékben javítja a statisztikát.

Hagyatkozhatok a műszaki adatokra vagy tudok több információt szerezni azokról?
Alkalmanként meg kell kérdezzük a műszaki adatokat. Közelebbről érdemes megvizsgálni a kérdést, amikor az árkülönbség jelentős és a műszaki adatok mégis nagyon hasonlóak.

Milyen komponensek kerültek beépítésre?

Először is ellenőriznünk kell, hogy melyik komponens, melyik gyártótól került beépítésre. Rengeteg átfedés lesz. De még ebben az esetben is, megéri ezeket mikroszkóp alá helyezni. Miért? Mert a chiller, az egy komplex rendszer, nem egy egyszerű komponens. Így ami számít, az az egyes komponensek harmónikus együttműködése. Vegyük a kompresszort például: még ha ugyanaz a kompresszor kerül is beépítésre, a fontos dolog hogy milyen a környezete!  Minden chillernek van egy elpárologtatója és egy kondenzátora, mint ahogy a kompresszornak is.

Vagyis mi a különbség? Az elpárolgási és kondenzációs hőmérsékletek a releváns értékek, amelyek a kompresszor energiafogyasztását és működését befolyásolják.
Amint látható, közvetlen befolyása van. Az elpárolgási hőmérsékletnek a lehető legmagasabbnak kell lennie, amíg a kondenzációs hőmérsékletnek a lehető legalacsonyabbnak kell lennie. Az elpárolgási és kondenzációs hőmérséklet között különbség az út, amit a hűtőközegnek be kell járnia, le kell gyűrnie a kompresszor segítségével. 
Minden egyes kelvin, amit meg tudunk nyerni a kompresszor esetében, az energiamegtakarításban 3-5% -ot jelent . 

Hogyan tudunk előállítani alacsony kondenzációs és magas elpárolgási hőmérsékleteket? Mindkettő a tervezésen és az anyagokon múlik.
Mind az elpárologtató mind a kondenzátor esetében ez a képlet:

Q = A k ΔT

A a felület m2 -ben

k a hőátbocsátási koefficiens

ΔT a hőmérsékletkülönbség a hűtött víz bemenő és kimenő hőmérséklete között 

A képlet jól megvilágítja, hogy mind az anyag, mind a méret/felület döntő tényezők. Ebben az esetben a méret igenis számít!  Már egy pillantás a folyadékhűtő műszaki rajzára segíthet annak eldöntésében, hogy vajon az adatok hitelesek-e vagy sem. Lehetséges, hogy egy chiller kisebb kondenzátor felülettel alacsonyabb kondenzációs hőmérséklettel rendelkezik és jobb a hatékonysága?
Ez törvényszerű, a válasz: NEM.

Ugyanez a törvény érvényes a Free Cooling-ra is. Minél nagyobb a Free Cooling felület – vagyis a Free Cooling hőcserélő – annál hamarabb tud a rendszer szabadhűtés módba váltani. Itt is érvényes, a méret számít és a hihetőség ellenőrizhető egyszerűen a chiller körvonalrajzának megtekintésével.

A nyomásesés

Az adatlapok tartalmaznak még egy értéket, amelyiknek az összehasonlítása gyakran okoz bonyodalmat: a nyomásesés.  A nyomásesés határozza meg, hogy a hűtöttvíz számára mekkora szivattyúra van szükség. Amennyiben a teljes nyomásesés magasabb, akkor a szivattyúnak is nagyobbnak kell lennie. Még akkor is, ha a szivattyú egy CW rendszer energiafogyasztásában kb. 10%-ot tesz ki, az egész életciklusát figyelembe véve hatalmas megtakarítások érhetőek el vele.
Miért bonyolult az adatok összehasonlítása? Mivel nem minden gyártó azonos alapokon határozza meg az adatait.
Például “A” nevű gyártó, lehet hogy a nyomásest csak az elpárologtatóra vonatkozóan adja meg, míg “B” nevű gyártó az egész chillerre vonatkozóan adja meg, beleértve a folyadékhűtő belső csövezését is. Itt nagyon kifizetődik az alapos körültekintés.

Az energiahatékonyságon felül a zajterhelés tárgya is egyre nagyobb szerepet kap. (lásd korábbi cikkünket Alacsony zajkibocsátású hűtési rendszerek adatközpontokba).

Itt is, egy egyszerű összehasonlítással fel lehet fedni, hogy az adatok helyesek-e. “A” gyártó és “B” gyártó különböző zaj adatokat ad meg. Melyik értéket hasonlítsuk össze? A hangnyomást vagy a hangteljesítmény szintet? Mi a különbség? A hangnyomás a környezet akusztikus jellemzőinek sok tényezőjétől függ.  Ezenkívül ez felveti a kérdést hogy hogyan és milyen feltételek mellett történt a mérés. Belátható, hogy pontos összehasonlítás nem lehetséges ezen az alapon. Mivel a hangteljesítményszint nem függ a környezet akusztikus jellemzőitől, ez egy jelleggörbe, ami csak a zajkibocsátó eszközzel hozható összefüggésbe így ez az egyetlen elfogadható érték amit egy komoly összehasonlítás alkalmával használható.

Amennyiben ezeket az értékeket hasonlítjuk össze, akkor viszonylag egyszerűen megállapítható, hogy az adatok reálisak-e. A folyadékhűtőknél a legtöbb esetben a ventilátorok zaja, ami domináns. Ezért a ventilátorokat és az azzal kapcsolatos adatokat érdemes közelebbről megvizsgálnunk. Mi a ventilátor átmérője? Percenként hány fordulatot szükséges megtennie, hogy a megadott légmennyiséget szállítsa? Egy kisebb ventilátor nehezen tud azonos légmennyiséget szállítani alacsonyabb teljesítményfelvétellel és kisebb zajterheléssel.

A ventilátor AC vagy EC típusú? Amennyiben EC ventilátor, akkor fel kell tennünk a kérdést, hogy mekkora a sebessége a tervezett munkapontnál? Amennyiben teljes fordulaton pörög, akkor semmi előnye nincs egy AC ventilátorhoz képest, mert az EC a részterheléses üzemmódban tudja a legnagyobb energiamegtakarítást hozni.

 És végül, de nem utolsó sorban ...

A folyadékhűtőnek a rendszerbe történő integrációját is figyelembe kell venni.  Ahogy fentebb említésre került, a gyártó rugalmassága ami itt számít. Mindazonáltal opcionális extrák és működési határok is fontos szerepet játszanak. Amennyiben túl sok elektronikus extrára van szükség, egy külső kapcsoló szekrény gyakran szükséges. Ez egy alapvető szempont, mert ez növeli mind a CapEx (ami nem közvetlen a chiller-hez kapcsolódó ebben az esetben), mind az alapterület értékét és végül helyet kell találni ennek az extra kapcsoló szekrénynek. Amennyiben minden belefér a folyadékhűtő kapcsolószekrényébe, a telepítés mérhetetlenül egyszerűbb.

Egy másik fontos aspektus, hogy hogyan viselkedik a chiller áramkimaradás alatt és közvetlen után – minden adatközpont üzemeltető rémálma! Mennyi idő szükséges a folyadékhűtőnek mire újra eléri a 100%-os hűtési kapacitást?
Mennyire flexibilis, hogy hol váltson két betáp között? Mennyire gyorsan tud kapcsolni? Hány fokos lehet a vízhőmérséklet maximum ahol még probléma nélkül újraindul a rendszer? Hol vannak a működési határok? Megspórolható esetleg a puffer-tartály költsége egy széles működési tartományú berendezéssel?

A legjobb esetben, a tartály lehet kisebb, mert a chiller probléma nélkül tud újraindulni a magas hőmérsékleti tartomány ellenére is.

Vagyis mi a javaslat, mit tegyünk?

·      Használjunk olyan OPEX kalkulációt az energiahatékonyság összehasonlítására, amely azonos hőmérsékleti profilon alapszik.

·      Ellenőrizzük a műszaki adatok realitását, valóságosságát.

·      Vizsgáljuk meg a műszaki rajzokat az összehasonlítás előtt.

·      Mindig vegyük számításba az egész rendszert, és az összes befolyásoló faktort. 

ҳ Ҵ