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Ultimas tendencias de
climatización en centro de datos
Diciembre 2016, Madrid
Robert Tozer
www.dc-oi.com
Operational Intelligence
www.dc-oi.com
CIBSE Building Performance Training
Programme Award 2015
“Fue realmente
encomiable el
enfoque
práctico y
colaborativo
que se adoptó
durante la
capacitación”
- Comentarios
del jurado
Energía centro de cómputos
Información adicional
Código de conducta europeo
ASHRAE
The Green Grid
Resumen de free cooling en centros de datos
Capgemini-Merlin
HP-Wynyard Data Centre
•
•
• European Code of Conduct 2013 •
prize
• Tier III
• PUE = 1.10
• 3000 m2
• Direct air side free cooling
PUE = 1.16
Direct air side free
cooling
Tier IV
Yahoo
•
•
•
•
Renewable (hydroelectric)
energy, Niagara Falls
10 MW
Free cooling 99% year round
PUE = 1.08
Orange (France Telecom) Google
• 4 data halls, each 1200m2
• Direct air free cooling operating
11/12 months
Equinix-Amsterdam
Water side free cooling, sea water
Facebook
Direct air side free cooling
•
•
•
European Code of
Conduct 2013 prize
Free cooling
Hot water generation
Portugal Telecom
Telecom
•
•
•
PUE = 1.25
Free cooling 99% year
round
Tier III
Hiper marketing
- Contención del aire
- Ventiladores de UMAs con
variador de velocidad
- Free cooling
- Temperaturas de inyección
de aire a Telco más altas
(18-27C)
Rendimiento del aire
Recirculación - vertical
R
27C
R
12C
Modelo: 1 CRAH & 1 equipo TI
4 Temperaturas características: Tci, Tco, Tii, Tio
Tci=22C
Tio=27C
Tii=21C
Tco=17C
Note: distinction between real data centre conditions and model
Contención del aire
Concepto de segregación
Concepto de segregación
Contención
Free cooling
Estrategia de control
Velocity pressure:
Pv (Pa) = 0.6 * v(m/s)^2
Note 0.6 is density/2
VFD
VFD
Eg v=6m/s
(14mph/22km/h)
Pv=0.6*(6^2)= 22Pa
12Pa
P
P
5Pa
0Pa
12Pa
12+5=17Pa
CFD: dinámica computacional de fluidos
Perfiles de Temperaturas 0.8m
Sin Contención
Con Contención R<1C
Leyes de ventiladores
Fan / Pump Power
v.P
W
 motor . fan . drive
W (work) in kW
V (volumetric flow rate) in m3/s
P (pressure) in kPa
System curve
P in kPa
V in m3/s
Fan Application Guide CIBSE
TM42: 2006
Dinámica de fluidos: leyes de ventiladores
El flujo de aire es proporcional a la velocidad del
ventilador
V ~ rpm
V2/V1 = rpm2/rpm1
La presión del ventilador es proporcional al cuadrado
de la velocidad del ventilador
P ~ rpm^2
P2/P1 = (rpm2/rpm1)^2
La potencia del ventilador es proporcional al cubo de
la velocidad del ventilador
W ~ rpm^3
W2/W1 = (rpm2/rpm1)^3
Ahorro de energía de ventiladores
CRAHs con VFDs
Velocidad Velocidad fija
fija
Uno parado (2 ventiladores a 1/2 rpm aportan
el mismo flujo de aire que 1 a
Todos
pleno funcionamiento)
encendidos
8 kW
8 kW
8*(1/2)^3
= 1 kW
8 kW
16 kW
Off
8 kW
8*(1/2)^3
Teórico
Práctico
= 1 kW
2 kW
3.6 kW
Valor teórico 2kW
Valor práctico 3.6kW
Ciclo de refrigeración
T
50°C
GAS
LIQUIDO
CONDENSADOR
QC
45°C
ALTA
PRESION
3erP
35°C
25°C
VALVULA DE
EXPANSION
COMPRESOR
W ∝ Q(FLUJO)
2do P
TRABAJO
ENTREGADO
1er P
15°C
BAJA
PRESION
QE
10°C
EVAPORADOR
AREA DE INTERCAMBIO DE CALOR
PB
Eficiencia de refrigeración
T
50°C
Condensation
T
Cooler
42°C
35°C
38°C
Condensation
35°C
Cooler
28°C
Tower
Tower
20°C
20°C
Wet bulb temperature
Wet bulb temperature
Heat exchange area
Heat exchange area
Eficiencia de refrigeración
T
T
33°C
30°C
32°C
BP
25°C
23°C
22°C
24°C
22°C
R
16°C
15°C
8°C
Evaporator
16°C
Evaporator
9°C
Heat Exchange Area
Heat Exchange Area
Q = AU.LMTD
17°C
Métodos de Free Cooling
Directo
Indirecto
Acercamiento 3-5K bulbo húmedo, 2-3K
bulbo seco
Acercamiento 7-14K bulbo húmedo, 410K bulbo seco
Acercamiento 8-15K bulbo húmedo, 5-11K
bulbo seco
Agua
Aire
Acercamiento 1K bulbo seco
ASHRAE aire entrante a TI
Free Cooling: Diagrama psicrométrico
Abu Dhabi
Tbh promedio:
Energía (PUE)
Paris
ASHRAE 2011
ASHRAE 2015
Proveedores de equipos aire indirecto
Excool
Munters
Schneider/AST
Menerga
Airdale
Emerson
Stulz
Free cooling: directo e indirecto - lado aire
1,8
Air Direct
1,4
Singapore
Miami
Sao Paulo
Santiago
1,2
London
Air Indirect
Aberdeen
PUE
1,6
1
-5
0
5
10
Twb av
15
20
25
Potencial de cero refrigeración
Sistema free cooling por aire indirecto
Costes de cero refrigeración
Humidificación / aire exterior
Objetivo: Presurizar sala para mitigar contaminación
entrante
Controlar humedad en manejadora aire ext (no en UMAs)
 Sin ventiladores
extracción
 Sellar huecos sala/ext
Presión positiva
Pérdidas
por las
puertas
Controlar Punto de Rocío mínimo y máximo (T>23C)
(no humedad relativa independiente de temperatura)
Para minimizar energía, controlar volumen del ventilador
VFD
Absolute Humidity (kg/kg)
Deshumidificar
0.015
0.010
Humidificar
-10°C
0°C
0.005
10°C
20°C
30°C
Dry Bulb Temperature
H
40°C
0.000
50°C
ΔP
Usar variador
de frecuencia
en función de
la presión
diferencial sala
/ pasillo
exterior (usar
delay por
puertas
abiertas)
Enfriamiento por aire y líquido
Enfriamiento
por aire remoto
Enfriamiento
por aire local
Enfriamiento por
líquido directo al chip +
enfiamiento por aire
Enfiamiento por
inmersión en líquido
Enfriamiento por aire local. In row
Enfriamiento por aire local
(o enfriamiento por líquido al rack)
Enfriamiento por líquido del equipo TI
Inmersión de microelectrónicos
Enfrimiento por líquido directo al servidor
Enfriamiento por líquido a TI
Eficiencia de refrigeración por líquido
T
T
80C
CHIP
80C
CHIP
60C
50C
50C
50C
40C
27C
23C
Bulbo
húmedo
Área de intercambio de calor
Área de intercambio de calor
Waste Heat reuse!
Enfriamiento total por líquido por
inmersión completa
Enfriamiento por inmersión en líquido
Enfriamiento por inmersión en líquido
Recuperacion de calor
Recuperacion c/bomba de calor
Recuperacion c/bomba de calor
© 2016
Sostenibilidad
Si piensas que el medioambiente es
menos importante que la economía
“Hemos estado tomando prestado
del futuro y la deuda ha vencido”
Paul Gilding
intenta aguantar la respiración
mientras cuentas tu dinero
© 2016
Calentamiento Global para 2100
1°C
2°C
3°C
4°C
5°C
6°C
La corriente
del Golfo se
detiene,
Europa se
hiela
Olas de calor de
verano severas
Desierto de
Botswana
La civilización
se colapsa
Extinción
masiva
Riesgo de
inundación de
ciudades
costeras
Fenómeno El
Niño
permanente,
Sequía del
Amazonas
Nivel del mar
+5m, millones
de refugiados
Países
insulares se
sumergen
US High Plains
dessert
Sequía de la
cuenca del
Mediterráneo
Sequía en
California
Super tormenta
Sandy $65b
Hurracán Irene
$10b
Objetivo IPCC
2°C
Défiicit de
comida
Desierto en
España y
Portugal,
refugiados al
Norte de
Escasez de
suministro de
agua
“Negocios
como de
costumbre?”
¿“El contaminador
paga”?
Clicking Green (Greenpeace)
Clicking Clean (Greenpeace)
Clicking Green (Greenpeace)
Evaluación del ciclo de vida
Impacto Contenido
Impacto Operacional
Impacto Contenido
MATERIALES y ENERGÍA
SUB-COMPONENTES
PRODUCTO
TRANSPORTE
USO
TRANSPORTE
FINAL DE VIDA
EMISIONES
EMISIONES
EMISIONES
EMISIONES
EMISIONES
EMISIONES
Cada subcomponente ha sido
manufacturado y se
han creado
emisiones.
Combinar los
El producto se
Cuando el producto se
componentes
transporta al usuario,
usa, se necesita
requiere más
lo que requiere
electricidad para
materiales y energía, materiales y energía y cargarlo y el reemplazo
lo cual crea más
produce más
de componentes
emisiones.
emiones.
requiere
materiales y energía, y
se crean más
emisiones
El producto se lleva a
El producto es
una instalación de
retirado , lo que
residuos. Para el
requiere más
transporte se
materiales y energía,
necesitan materiales
y se crean más
y energía, y se crean
emisiones.
más emisiones.
“Somos parte del medio ambiente y nuestra economia, salud y vida todos dependen de ello” Paul Gilding
Factores principales de Sostenibilidad
para Centros de Procesamiento de Datos
ANALISIS DE CICLO DE VIDA (Pt/kWTI/año)
Impacto Equipos /
Sistemas
Poder y
Clima
Valor de TI por kWh
energia?
Metricas propuestas de TI
del Green Grid
TI
•
•
•
•
Escalabilidad
Cero Refrigeracion
Baterias SAI
Cobre, Acero,
Aluminio
Mezcla de
Energia
Uso de
Energia
PUE
• Periodo de
cambio
• Placas impresas
• Utilisacion
• Virtualisacion
• Open source,
comp, stack
CAPEX
OPEX
•
•
•
•
Renovables
Aislados de la red
CPD
CO2
Marca
Operational Intelligence con Entel Chile han ganado el premio
CIBSE Building Performance Training Programme
“El aspecto colaborativo y práctico es recomendable”
- Comentario del Jurado
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