Использование показателей энергоэффективности систем охлаждения ЦОД даёт погрешность
Известно, что 30-50% от энергопотребления оборудования ЦОД приходится на систему поддержания микроклимата. Чтобы убедится в том, что система эффективна, нужно рассмотреть ряд факторов, а особенно - климатические условия территории, где находится ЦОД.
Помещение ЦОД – это сложный объект, который требует немало усилий и финансовых затрат для поддержания его работоспособности. Система поддержания микроклимата является одной из основных потребителей энергоресурсов ЦОД, которая обеспечивает ему непрерывную работу. Кроме эксплуатационных затрат еще стоит учитывать и капитальные расходы. А это значит, что эксплуатационные расходы не должны превышать запланированных значений, а мощность оборудования не была слишком высокой. Если поддерживать баланс между расходами, то ЦОД окупится в кратчайшие сроки.
Коэффициенты энергетической эффективности систем холодоснабжения
В ЦОД системы поддержания микроклимата построены на основе парокомпрессионной фреоновой холодильной машины (чиллеры, фреоновые прецизионные кондиционеры). Оценка энергоэффективности чиллеров используется 2 базовых коэффициента, которые были разработаны международной сертификационной организацией Eurovent.
EER (Energy Efficient Ratio) - коэффициент энергетической эффективности. Это отношение холодопроизводительности холодильной машины к ее потребляемой мощности, включая мощность вентиляторов. Такой коэффициент более точно определяет энергопотребление холодильной машины.
Однако при длительной эксплуатации системы этот коэффициент в качестве энергоэффективности не подходит, так как чиллер в течение года работает в условиях, отличных от номинальных. Для этого разработан еще один коэффициент - ESEER.
ESEER (European Seasonal Energy Efficient Ratio) - коэффициент сезонной энергоэффективности. Как показали европейские исследования, в среднем в течение годового периода эксплуатации чиллер 3% времени работает в условиях 100%-ной нагрузки, 33% времени – при 75%-ной нагрузке, 41% – при 50%-ной нагрузке и 23% времени – при 25%-ной нагрузке. Коэффициент EER чиллера при разных нагрузках (EERn%, где n – процент нагрузки) принимает разные значения.
Таким образом, значение ESEER рассчитывается по следующей формуле:
ESEER = 0,03•EER100% + 0,33•EER75% + 0,41•EER50% + 0,23•EER25%.
Для аналогичных целей в США разработан еще один коэффициент – интегральный показатель при частичной нагрузке (Integral Part Load Values, IPLV). Этот показатель определяется в соответствии со стандартом Института кондиционирования воздуха, систем отопления и холодоснабжения AHRI.
Значение IPLV рассчитывается аналогично ESEER, но с другими коэффициентами в уравнении. Так, считается, что при 100%-ной нагрузке чиллер работает только 1% времени, при 75%-ной нагрузке – 42% времени, при 50%-ной – 45% времени и при 25%-ной нагрузке – 12% времени. Тогда:
IPLV = 0,01•EER100% + 0,42•EER75% + 0,45•EER50% + 0,12•EER25%.
Таким образом, предполагается, что основную часть времени чиллер работает при нагрузке 50-75%, что весьма схоже с практикой, учитывая, что при проектировании системы холодоснабжения закладывается запас в 20–30% по холодопроизводительности.
Коэффициенты ESEER и IPLV предназначены только для тех стран, в которых они были разработаны (Европа, США), они не подходят для разных климатических зон.
Энергоэффективность системы холодоснабжения на практике
В качестве примера рассмотрим систему холодоснабжения ЦОД на основе чиллера мощностью 1МВт. Данные по энергопотреблению системы холодоснабжения в зависимости от нагрузки:
Нагрузка, % |
Потребляемая мощность, кВт |
100% |
352 |
75% |
211 |
50% |
114 |
25% |
42 |
Анализ энергоэффективности проводили двумя способами: рассчитывая стандартные коэффициенты энергоэффективности (ESEER и IPLV) и на основании данных архива погоды в Москве.
В первом случае коэффициент энергоэффективности ESEER составил:
ESEER = 0,03•(1020/352) + 0,33•(765/211) + 0,41•(510/114) + 0,23•(255/42) = 4,51.
Коэффициент энергоэффективности IPLV:
IPLV = 0,01•(1020/352) + 0,42•(765/211) + 0,45•(510/114) + 0,12•(255/42) = 5,11
В то же время расчеты, основанные на эксплуатации системы в Москве, при следующих условиях:
Холодильная мощность |
Потребляемая мощность |
Длительность работы |
Реальная потребляемая энергия |
Реальная холодильная энергия |
Энерго- эффективность |
||
кВт |
% |
кВт |
% |
ч |
кВт*ч |
кВт*ч |
|
1020 |
100 |
352 |
17 |
1 489 |
524 198 |
1518984 |
|
765 |
75 |
211 |
44 |
3 854 |
813 278 |
2948616 |
|
510 |
50 |
114 |
35 |
3 066 |
349 524 |
1563660 |
|
255 |
25 |
42 |
4 |
350 |
14 717 |
89352 |
|
За год: |
1 701 718 |
6 120 612 |
3,60 |
(В расчетах также учитывалось неравномерное распределение нагрузок на холодильное оборудование от потребителей в течение суток, но основная доля нагрузок приходится на работающее серверное оборудование и зависит от времени суток в меньшей степени.)
дали менее оптимистичный результат: среднегодовой EER = 3,6.
Этот результат отличается от ранее расчитанных ESEER и IPLV аж на 40% и 25% соответственно!
Вывод
Пониженное значение реального среднегодового EER по сравнению с расчетными показателями ESEER и IPLV говорит о том, что данные коэффициенты малопригодны как для московского региона, так и для отрасли кондиционирования ЦОД. Первая причина очевидна – наш климат отличается от американского и европейского. А вторая причина связана с тем, что тепловыделение оборудования в ЦОД слабо зависит от времени года и времени суток, а потому попытки подвести его по некие коэффициенты дают большую погрешность.
Дополнительные материалы
Оставить комментарий