Kako odabrati vazdušne uređaje za centre podataka

Razumijevanje vrsta AHU-a: CRAC vs. CRAH za hlađenje centara podataka

Osnovne razlike između CRAC i CRAH jedinica u pogonu i dizajnu

Načini hlađenja koje koriste rashladne uređaje za računaljske prostorije (CRAC) i ventilatore za računaljske prostorije (CRAH) prilično se razlikuju jedan od drugog. Tradicionalni CRAC uređaji rade slično običnim klima-uređajima, koristeći cikluse kompresije rashladnog sredstva. Tijekom ovog procesa rashlađeno rashladno sredstvo upija toplinu iz vrućeg zraka koji dolazi s poslužitelja. S druge strane, CRAH sustavi koriste drugačiji pristup, a to je hlađenje pomoću zavojnica s hladnom vodom. Dok zrak prolazi preko tih zavojnica, hladi se bez potrebe za ciklusom rashladnog sredstva na samom mjestu. Zanimljivo je da se CRAH-ovi mogu izravno povezivati s centraliziranim rashladnim postrojenjima, što ih u cjelini čini energetski učinkovitijim. Analizirajući podatke o termalnoj učinkovitosti, utvrđujemo da CRAC sustavi općenito troše oko 30% više energije za svaku tonu hlađenja koju pružaju. Zbog toga mnogi centri za podatke biraju CRAH rješenja kod velikih operacija gdje najviše ovisi o učinkovitosti.

Scenariji primjene: Kada odabrati CRAC umjesto CRAH u podatkovnim centrima

Za manje sobe s poslužiteljima koje ne prelaze kapacitet od 500 kW, CRAC uređaji rade izuzrajno dobro jer su lakši za instalaciju i imaju niže početne troškove, što ih čini odličnim izborom prilikom nadogradnje starijih objekata. S druge strane, CRAH sustavi zahtijevaju veću početnu ulaganja, ali se pokazuju kao izvrsni u većim centrima podataka gdje potrošnja energije premašuje 1 megavat. Ovi vodom hlađeni sustavi znatno bolje rade s gusto pakiranim konfiguracijama poslužitelja nego alternativni zračni sustavi, posebno kada je gustoća ormara između 15 i 30 kilovata po ormaru. Uštede na redovnim održavanjima i računima za energiju tijekom vremena često opravdaju višu kupovnu cijenu. Neki poduzeća zapravo postižu uspjeh i kombiniranjem pristupa. Oni će pustiti CRAH da brine o redovnom hlađenju, dok će držati CRAC uređaje u pripravnosti za razdoblja velikog opterećenja kada dodatna snaga hlađenja postane neophodna. Ovakva vrsta postavke omogućuje poduzećima prostor za rast i prilagodbu kako se njihovi zahtjevi za obradom podataka mijenjaju.

Integracija jedinica za obradu zraka s širim HVAC komponentama u okruženjima centara za podatke

Postizanje dobrih rezultata kod jedinica za obradu zraka zapravo ovisi o tome koliko dobro su povezane sa svim drugim postojećim sustavima. Oprema CRAC i CRAH zapravo najbolje funkcionira kao dio pametnih postrojenja za upravljanje protokom zraka, poput sustava za ograničavanje vruće/hladne prolaze o kojima svi govore. Prema istraživanju ASHRAE-a, ovi načini ograničavanja mogu povećati učinkovitost hlađenja od 25% do 40% u centrima za podatke. Ove jedinice također ne rade izolirano. Potrebno ih je povezati s automatizacijskim sustavom zgrade kako bi operatori mogli prilagoditi uvjete u letu. CRAH jedinice se obično povezuju s sustavima rashlađene vode i hladnjacima, dok se CRAC-ovi obično priključuju na kondenzatorske petlje. Kada je sve ispravno povezano, postiže se bolja konzistentnost temperature u prostorijama s poslužiteljima, smanjuje potrošnja energije i održavaju se kritični toplinski uvjeti od kojih ovisi pouzdan rad poslužitelja.

Osiguravanje pouzdanosti i rezervnih rješenja za neprekidno vrijeme aktivnosti podatkovnog centra

Projektiranje AHU sustava za visoku dostupnost i toleranciju grešaka

Centri podataka dizajnirani za visoku dostupnost obično implementiraju N+1 ili 2N konfiguracije rezervnih jedinica u svojim jedinicama za obradu zraka (AHU), kako bi hlađenje moglo nastaviti čak i kada dođe do kvara. Kada glavni komponent sustava prestane raditi, rezervne jedinice automatski preuzimaju funkciju kako bi se spriječilo pregrijavanje. Objekti koji imaju ocjenu Tier III ili IV općenito održavaju od oko 99,98% do gotovo 99,995% vremena rada zahvaljujući ovakvim postavkama, što štedi milijune dolara tvrtkama jer svaki sat nedostupnosti može koštati više od milijun dolara. Neke važne komponente su ventilatori i kompresori koji koriste dva odvojena izvora energije, kanali protoka zraka odvojeni radi izolacije problema te senzori koji stalno nadziru performanse svih dijelova. Svi ti elementi rade zajedno kako bi stvorili sustave otporne na kvarove, a da pritom tehničari mogu obavljati popravke bez potpunog isključivanja sustava.

Balansiranje rezervnih kapaciteta i energetske učinkovitosti u konfiguracijama AHU-a

Pravilno postići rezervu bez gubitka energetske učinkovitosti je nešto s čime se upravitelji objektima stalno suočavaju. Varijabilni frekvencijski pogoni, kraće VFD-ovi, postali su revolucionarni u ovom području. Ovi uređaji mogu usporiti ventilatore kada postoji manja potreba za hlađenjem, što smanjuje potrošnju energije od 25% do 30% u trenucima kada potražnja opadne. Modularni dizajni jedinica za obradu zraka nude još jedno rješenje. Kod ovih sustava, pokreću se samo potrebni dijelovi kako opterećenje raste, čime se održava dodatni sloj zaštite koji nazivamo N+1 rezerva, a istovremeno se upravlja učinkovitošću uporabe električne energije, odnosno PUE-om, za one koji nisu čuli taj izraz. Pametni kontrolni sustavi idu još dalje tako da pokreću rezervnu opremu jedino kada temperature počnu prelaziti sigurne granice. Objekti koji zajedno primjenjuju sve ove strategije obično ostvaruju stvarna poboljšanja. Neki od najboljih centara za podatke danas prijavljuju PUE vrijednosti ispod 1,2, što je prilično impresivno s obzirom da prosjek u industriji lebdi oko 1,6 ili više.

Optimizacija energetske učinkovitosti i PUE kroz strategijski odabir IOP-a

Kako odabir IOP-a utječe na učinkovitost uporabe energije (PUE)

Odabir jedinica za obradu zraka ima veliki utjecaj na učinkovitost uporabe energije (PUE), što mjери koliko ukupne energije objekta odlazi na napajanje IT opreme u odnosu na sve ostalo. Samo hladnjaci koriste otprilike 30 do 40 posto ukupnog energetskog budžeta. Zato je korištenje kvalitetnih AHU jedinica s regulatorima frekvencije i elektronički komutiranim ventilatorima toliko važno. Ove jedinice mogu smanjiti dodatnu potrošnju energije čak za jednu trećinu u nekim slučajevima. Kada protok zraka odgovara mjestima s kojih dolazi toplina u server stojalima, ti veliki kompresori se ne moraju tako često uključivati, što očito štedi energiju. Za svakih deset posto smanjenja potrebe za hlađenjem, uglavnom vidimo poboljšanje PUE rezultata za oko 0,07. Pametna raspodjela ovih jedinica za obradu zraka po podatkovnim centrima vodi stvarnom uštedi novca, bez kompromisa u održavanju sigurnih radnih temperatura.

Studija slučaja: Visokoefikasne AHU jedinice koje smanjuju PUE u podatkovnim centrima razine III

Jedan određeni Tier III podatkovni centar uspio je smanjiti svoj omjer potrošnje energije (PUE) sa 1,62 na svega 1,35 unutar samo 18 mjeseci nakon ulaganja u nove jedinice za obradu zraka. Što je donijelo razliku? Instalirali su uređaje opremljene varijabilnim frekvencijskim regulatorima, uveli pametne sustave strojnog učenja koji prilagođavaju hlađenje stvarnom opterećenju poslužitelja u svakom trenutku te su zapečatili kanale protoka zraka kako se hladan i vruć zrak ne bi miješali. I brojke pričaju jasnu priču: potrošnja energije za hlađenje smanjena je za gotovo 28%, što godišnje štedi više od 240.000 USD, uz smanjenje emisija ugljičnog dioksida ekvivalentno uklanjanju 85 putničkih vozila s lokalnih cesta. Sve je to postignuto i dalje održavajući ključni zahtjev od 99,982% dostupnosti za njihove operacije. Očito je, dakle, da ulaganje u učinkovitu AHU tehnologiju u modernim objektima nije korisno samo za poslovne rezultate, već izuzetno pozitivno djeluje i na okoliš.

Dimenzioniranje, skalabilnost i planiranje prostora za buduću ugradnju AHU jedinica

Pravilno dimenzioniranje AHU jedinica za trenutne i predviđene opterećenja hlađenja u centrima za podatke

Odabir pravilne veličine jedinica za obradu zraka ključan je kako bi se izbjeglo trošenje energije i osiguralo nesmetano funkcioniranje. Kada su jedinice prevelike, one stalno upaljuju i isključuju, što ih zapravo čini manje učinkovitima. S druge strane, jedinice koje su premale ne mogu podnijeti opterećenje tijekom vršnih zahtjeva, što može dovesti do kvarova sustava. Pravilno dimenzioniranje zahtijeva analizu toplinskog opterećenja koje trenutačno proizvodi IT oprema, kao i procjenu njezina rasta u sljedećih nekoliko godina. Gustoće u ormarićima stalno rastu, a kod nekih već prelaze 20 kW po ormariću. Također moramo uzeti u obzir zahtjeve za rezervnom snagom, poput konfiguracija N+1. Nadzorni sustavi u stvarnom vremenu omogućuju menadžerima objekata da prilagode hlađenje stvarnim obrascima potražnje. Ovim pristupom obično se smanjuju kapitalna ulaganja za između 15% i 30%, istovremeno održavajući učinkovitost rada bez obzira na to jesu li opterećenja mala ili velika.

Modularni dizajn jedinica za obradu zraka za rješavanje ograničenja prostora i podršku skalabilnosti

Modularni sustavi jedinica za obradu zraka nude kompaktne i skalabilne opcije koje odlično funkcioniraju kada je prostor ograničen ili kada se objekti proširuju. Jedinice testirane u tvornici mogu se postupno ugraditi. Prvi moduli pokrivaju osnovne zahtjeve, dok se dodatne jedinice dodaju kasnije kako posao raste. Ono što ovakve sustave ističe jest da svaki modul radi neovisno, pa održavanje ne znači zaustavljanje cijelog sustava. Također podržavaju tzv. N+1 rezervnu dostupnost na razini pojedinačnih komponenti. Standardizirani priključci između modula olakšavaju integraciju u postojeće postavke i nadogradnju po potrebi. Korištenje modularnog pristupa štedi otprilike 35 do 40 posto vremena instalacije u usporedbi s tradicionalnim metodama. Osim toga, sprječava poduzeća da kupuju znatno više opreme nego što im je trenutačno potrebno, omogućavajući im precizno podešavanje kapaciteta prema zahtjevima poslovanja.

Iskorištavanje pametnih upravljačkih sustava i upravljanja protokom zraka za učinkovitost jedinica za obradu zraka

Integracija jedinica za obradu zraka s inteligentnim upravljačkim sustavima (npr. IDCM) za optimizaciju u stvarnom vremenu

Kada se uređaji za obradu zraka povežu s pametnim kontrolnim sustavima poput IDCM-a, oni mogu izvoditi prilagodbe u stvarnom vremenu koje su nam danas toliko potrebne. Ti sustavi u osnovi imaju senzore koji nadziru stvari poput razine temperature, vlažnosti zraka unutar prostora te obrasce protoka zraka. Na temelju prikupljenih podataka, sustavi automatski podešavaju broj okretaja ventilatora i položaje zasuna gdje je to potrebno. Ono što ih zaista ističe jesu prediktivni algoritmi koji zapravo predviđaju kada će dodatno hlađenje biti potrebno tijekom gužvi. Ova vrsta predviđanja pomaže u smanjenju ukupne potrošnje energije za otprilike 30 posto, prema većini izvještaja. Mnogi podatkovni centri koji su implementirali takva rješenja govore o padu svojih pokazatelja učinkovitosti potrošnje energije (PUE) s otprilike 1,6 na oko 1,4 tijekom vremena. Kontrole koje brzo reagiraju na sve promjene jednostavno imaju smisla svakome tko želi poboljšati učinkovitost i istovremeno osigurati glatko funkcioniranje operacija kroz različite promjene u okolišu.

Strategije za ograničavanje protoka zraka radi maksimalizacije hlađenja s pomoću jedinice za obradu zraka

Održavanje protoka zraka kontroliranim postupcima, poput izolacije vruće ili hladne prolaznice, sprječava miješanje toplih i hladnih zraka, čime se ukupna učinkovitost AHU uređaja povećava. Načelno gledano, ideja je jednostavna: usmjeriti hladni zrak točno tamo gdje je potreban, na ulaze opreme, te pritom prikupiti vrući ispuh prije nego što se rasprši svuda oko sebe. Istraživanja pokazuju da ovaj pristup može povećati učinkovitost hlađenja za između 25% i čak 40%. Za one koji razmišljaju o uvođenju takvih sustava, postoji nekoliko koraka koje vrijedi poduzeti unaprijed. Dobro zapečatite proreze oko kabela, postavite panela za zakrpanje tamo gdje su stojke djelomično ispražnjene, te razmislite o investiciji u podne pločice koje reguliraju tlak ispod poda. Uvedete li pametne kontrolne sustave, objekti koji imaju ocjenu Tier III mogu očekivati uštedu od otprilike 20% na rasipanju energije. Ova kombinacija dobro funkcionira za podatkovne centre koji moraju upravljati opterećenjima veće gustoće, a da pritom ne prenapregnu troškove struje.

Česta pitanja

Što znači AHU u HVAC sustavima?

AHU znači Air Handling Unit (jedinica za obradu zraka), ključni sastojak HVAC sustava koji regulira i cirkulira zrak.

U čemu je razlika između CRAC i CRAH jedinica?

CRAC jedinice koriste rashladne cikluse za hlađenje zraka, dok CRAH jedinice koriste zavojnice s hladnom vodom za hlađenje, zbog čega su CRAH jedinice obično energetski učinkovitije.

Kada data centar treba odabrati CRAH umjesto CRAC jedinice?

CRAH jedinice idealne su za veće data centre koji zahtijevaju više od 1 megavata potrošnje energije, jer bolje rukuju gusto postavljenim poslužiteljima i nude veću učinkovitost.

Što je PUE i zašto je važan?

PUE ili Power Usage Effectiveness mjeri energetsku učinkovitost data centra, pokazujući koliko se energije koristi za IT opremu u usporedbi s ukupnom potrošnjom energije objekta.