Температурный график хладоносителя: 10/15°С против 7/12°С

Известно, что наиболее выгодным и ставшим стандартным является температурный график, когда на вход чиллера поступает хладоноситель с температурой 12°С, а на выходе получаем 7°С. И данный режим отлично смотрится в административных, общественных и других подобных зданиях. Но так ли он хорош для Центров Обработки Данных?

Собственно, разобраться в данном вопросе я предлагаю в три этапа:

1. Сформулировать требования к системе холодоснабжения ЦОДа.
2. Выяснить, на что и как влияет изменение температурного графика, и найти оптимальный.
3. Сравнить на конкретном примере температурные графики 7/12°С и 10/15°С.

Привязка именно к 10/15°С исходит из того, что именно этот график является “вторым стандартом”, данные именно для него часто указываются в технической документации на холодильное оборудование.

Требования к системе холодоснабжения ЦОДа

Коротко требования к системе холодоснабжения ЦОДа звучат следующим образом: необходимо поддержать в помещении ЦОДа заданные значения температуры и влажности. При этом следует учитывать, что вычислительное оборудование выделяет только тепло, а влагоизбытки равны нулю. Т.е. система холодоснабжения должна генерировать максимум холода без изменения влажности. В этом случае потребуются минимальные затраты на систему увлажнения.

На что и как влияет температурный график?

На данный вопрос проце всего ответ представить в виде двух логических цепочек по отдельности для чиллера и для внутреннего блока:

1. Чиллер.

   Здесь главным фактором является то, что получение холода на более низком температурном уровне обходится дороже:

   • Понижение температур хладоносителя → понижение холодопроизводительности чиллера.
   • Повышение температур хладоносителя → повышение холодопроизводительности чиллера.
2. Внутренний блок.

   Главным фактором является то, что понижение температуры испарителя увеличивает выпадение конденсата:

   • Понижение температур хладоносителя → температура поверхности испарителя становится ниже → линия процесса на I-d диаграмме идет левее → повышение холодильной мощности блока и количества выпадаемого конденсата.
   • Повышение температур хладоносителя → температура поверхности испарителя становится выше → линия процесса на I-d диаграмме идет правее → понижение холодильной мощности блока и количества выпадаемого конденсата.

Таким образом, получаем дилемму: желание понизить расход конденсата повышает холодильную мощность внутреннего блока, но понижает количество генерируемого чиллером холода.

Сравнение 7/12°С и 10/15°С на примере

В качестве примера поставим цель выбрать оборудование для холодоснабжения ЦОДа мощностью 500кВт на основе оборудования Liebert, рассмотрев два температурных графика: вых/вх = 7/12°С и 10/15°С. Хладоноситель — 40%-й водный раствор этиленгликоля, в помещении необходимо поддержать 24°С/50%, температура воздуха снаружи 35°С.

• Для температурного графика 7/12°С имеем:
  

  Оборудование	Параметр	Значение, 1 блок	Значение, итого
  Внутренний блок 5шт x L14UC	Полная хол. мощность	126,9	634,5
  	Явная хол. мощность	104,2	521,0
  	Потребляемая мощность	9,18	45,9
  Чиллер 2шт x SBH032	Полная хол. мощность	324,6	649,2
  	Потребляемая мощность	132,0	264,0
  Общая потребляемая мощность			309,9
  Отношение явной хол. мощности к потребляемой			1,68
  Температура полного перехода на режим фрикулинга			-5°С

• Аналогично для температурного графика 10/15°С имеем:
  

  Оборудование	Параметр	Значение, 1 блок	Значение, итого
  Внутренний блок 6шт x L14UC	Полная хол. мощность	85,9	515,4
  	Явная хол. мощность	85,9	515,4
  	Потребляемая мощность	9,18	55,1
  Чиллер 2шт x SBH028	Полная хол. мощность	271,3	542,6
  	Потребляемая мощность	111,0	222,0
  Общая потребляемая мощность			277,1
  Отношение явной хол. мощности к потребляемой			1,86
  Температура полного перехода на режим фрикулинга			-3°С

Анализируя результаты, получаем следующее:

• Потребляемая мощность системы кондиционирования снизилась почти на 33 кВт (более 10%)
• Холодопроизводительность полностью обеспечивается режимом фрикулинга при более высокой (на 2°С) наружной температуре
• Требуется один дополнительный внутренний блок
• Переход на чиллеры меньшего типоразмера (длина короче на метр: 5750мм против 4750мм, а масса меньше почти на 500кг: 3266кг против 2773кг)
• SHR=1, т.е. имеет место полное отсутствие конденсата, а, значит, достаточно одного увлажнителя “на всякий случай”; в то время как при температуре хладоносителя 7/12°С более 110кВт холодильной мощности пойдет на образование конденсата.

Дополнительно отметим, что в точности те 113,5кВт холодопроизводительности, что идут на выпадение конденсата, потребуется затравить на увлажнители. Т.е. реальная экономия потребляемой мощности в 500кВт-ном ЦОДе составит 32,8+113,5=146,3кВт — почти треть!

Обобщенные данные

В качестве обобщенных данных приведем следующие цифры, полученные на практике и хорошо согласующиеся с теорией.

• При повышении температурного графика холодоносителя на каждый 1°С:
  • холодопроизводительность чиллера растет на 3% (высокая точность),
  • потребляемая мощность чиллера растет на 1.3% (высокая точность),
  • полная холодопроизводительность внутреннего блока снижается на 11% (среднее значение, разброс от 6 до 17%),
  • явная холодопроизводительность внутреннего блока снижается на 8.5% (среднее значение, разброс от 4 до 14%),
  • потребляемая мощность очень слабо зависит от температуры воздуха, поэтому не изменяется.
• SHR растет и при температурном графике 10/15 не ниже 0.97.
• При переходе с 7/12 на 10/15:
  • холодопроизводительность чиллера растет на 9%,
  • потребляемая мощность чиллера растет на 4%,
  • полная холодопроизводительность внутреннего блока снижается на 33%,
  • явная холодопроизводительность внутреннего блока снижается на 16%.

Автор: Хомутский Юрий
источник