A indústria de data centers continua a desenvolver data centers cada vez maiores para atender às demandas por capacidade ao mesmo tempo que toma medidas para reduzir significativamente o impacto dos data centers sobre o meio ambiente.
Empresas como a Vertiv desenvolvem o design de seus produtos e soluções considerando a sustentabilidade, desenvolvendo soluções para data centers que ajudam a atender às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de atender suas próprias necessidades. Os sistemas de água gelada podem ter um papel importante nesta evolução. Eles permitem que proprietários e operadores desenvolvam novos data centers que lidam eficientemente com as emissões tanto diretas como indiretas, as quais são levados em conta na métrica TEWI (impacto do aquecimento total equivalente).
Entendendo um Sistema de Água Gelada
Em um sistema de água gelada, as unidades de resfriamento (Unidades de Tratamento de Ar para Sala de Computadores - ou CRAHs) são conectadas a um chiller localizado externamente que fornece a água gelada usada pelas unidades de resfriamento. A água morna das unidades de resfriamento é bombeada de volta para o chiller, onde o calor é rejeitado da água através de um sistema de refrigeração antes de devolver água gelada para as unidades de tratamento de ar.
1. Vertiv™ Liebert® AFC - Grande Capacidade, até 2,2 MW
2. Vertiv™ Liebert® AFC - Compressores Scroll
3. Vertiv™ Liebert® AFC- Parafuso e Parafuso Inverter com Refrigerante de baixo GWP
A Vertiv projetou seus sistemas de resfriamento para data centers, a água gelada e de uso interno, para definir novas metas de eficiência e para ajudar a continuidade de resfriamento para cargas de trabalho de missão crítica.
Soluções de resfriamento perimetrais também permitem atender às demandas no caso de aplicações sem piso elevado que lidem com considerações empresariais e técnicas - como pouco espaço útil, assegurando operações e temperaturas otimizadas, melhorando a proteção, aumentando a eficiência e simplificando a implementação.
Além disso, controladores das plantas de água gelada maximizam a eficiência do sistema de água gelada, otimizando-o como um todo através da coordenação da operação das unidades externas com as internas.
Trocadores de calor de porta traseira são uma tecnologia madura que proporcionam uma solução viável para gerenciar densidades de potência acima de 20 kW. Esses sistemas podem se constituir nos alicerces de uma abordagem híbrida para o resfriamento do data center, na qual funcionam sistemas de resfriamento a ar e a líquido..
A próxima etapa, nessa evolução, é ir para o resfriamento líquido direto que entrega fluido de alta qualidade para os racks, controlando a temperatura, a pressão e a taxa de vazão com precisão para maximizar a eficiência e corresponder à demanda de resfriamento necessária.
As duas abordagens mais comuns de resfriamento líquido são as placas frias (cold plates) direto ao chip e o resfriamento por imersão.
Com o resfriamento por imersão, os servidores e outros componentes no rack são submersos em um líquido ou fluido dielétrico termicamente condutivo. Essa abordagem maximiza as propriedades de transferência térmica do líquido e é a forma mais eficiente de resfriamento líquido. efficient form of liquid cooling.
3. Vertiv™ Liebert® VIC
Data centers modulares são edificações pré-engenheiradas, pré-fabricadas e padronizadas, equipadas com alimentação de energia e resfriamento que abrigam servidores e equipamentos de rede. Os tipos de data centers modulares incluem data centers em containers, data halls pré-fabricados e módulos pré-fabricados de energia e resfriamento. A família SmartMod™ consiste desses data centers modulares que podem variar desde uma solução de um único módulo - com carga de TI de 100 kW ou 14 racks de TI - até uma solução de dois módulos que pode ter uma carga de TI de até 210 kW, 26 racks de TI com uma solução térmica de expansão direta ou de água gelada.
O Vertiv™ SmartMod™ Max CW amplia a capacidade da já existente plataforma SmartMod™ para implementações maiores. Você pode atingir seus objetivos rapidamente e não precisa gastar além do orçamento nem construir mais do que o necessário com base em incertas necessidades futuras. O SmartMod™ Max CW é um tipo de data center tudo-em-um de dois módulos que melhor se adequa a implementações de TI de até 210 kW e até 24 racks de TI. Configurado com duas filas de racks, o sistema usa confinamento de corredores quentes para garantir a performance ótima e Água Gelada como sistema de gerenciamento térmico.
Analisando o Impacto Ambiental dos Sistemas de Água Gelada
A sustentabilidade tornou-se uma das estratégias mais importantes para empresas e órgãos governamentais e será um dos principais fatores para moldar o futuro. Sistemas de Água Gelada podem ter um papel de destaque na melhoria do perfil de carbono dos data centers considerando que, em diversas instalações, aproximadamente 25 a 35% do consumo de energia do data center pode ser atribuído ao condicionamento do ar.
O que são Emissões Diretas
Emissões diretas são relacionadas à liberação direta na atmosfera devido a, por exemplo, um vazamento de um fluido refrigerante que tenha um efeito estufa relevante e, portanto, aumentando a temperatura média global.
Por que os sistemas de água gelada são eficazes para reduzir as emissões diretas?
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A limitada carga geral de refrigerante por quilowatt (kW) de resfriamento. Em alguns casos, o refrigerante pode nem mesmo ser necessário em data centers localizados em locais de clima frio onde o calor é liberado através de drycoolers ou de torres de resfriamento.
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O refrigerante é armazenado nas unidades de chiller localizadas fora do data center. O circuito de refrigerante também é normalmente testado na fábrica para suprimir vazamentos, e então testado novamente no site após a instalação. Isso minimiza o potencial risco de perdas de refrigerante.
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O uso de uma série de refrigerantes para limitar o impacto na atmosfera, incluindo refrigerantes de hidrofluorolefina (HFO) e misturados com HFO que têm um GWP muito mais baixo do que os refrigerantes tradicionais.
O que são Emissões Indiretas
Emissões indiretas levam em consideração a produção da eletricidade usada pelo sistema durante a sua operação.
Quanto mais eficientemente a unidade operar, menos energia será necessária e menor será seu impacto sobre as emissões indiretas.
Por que os sistemas de água gelada são eficazes para reduzir as emissões indiretas?
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Compressores acionados por inversor: para atingir maiores níveis de eficiência, especialmente com cargas parciais, reduzindo o consumo de energia.
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Tecnologia de freecooling: permite o resfriamento do sistema sem a ativação do compressor.
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Tecnologia adiabática: melhora ainda mais a eficiência já que o ar ambiente é resfriado ao passar por almofadas molhadas (wet pads). Ele é então entregue com uma temperatura menor, resultando em uma capacidade maior de freecooling do chiller e uma operação mais eficiente do compressor.
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Controlador da unidade integrado: ele habilita o uso da água quando estritamente necessário, evitando que haja desperdício de água.
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A tecnologia de controle do gerenciamento da planta de chillers coordena a operação de todas as unidades e de seus principais componentes, possibilitando a integração e a coordenação do modo de funcionamento entre unidades e os principais componentes.
Métricas: Como Calcular o Impacto das Soluções de Água Gelada
Com o uso eficaz de refrigerantes de baixo GWP, um risco mínimo de vazamentos e pPUE e WUE baixas, os sistemas de água gelada oferecem gerenciamento térmico de baixo impacto para data centers com e sem piso elevado.
A combinação de baixo TEWI e baixa WUE torna os sistemas de água gelada uma das escolhas mais sustentáveis para o gerenciamento térmico de data centers em termos de eficiência energética e eficiência no uso de água.
pPUE
pPUE - Eficácia no Uso de Energia Parcial é a relação entre a soma da energia usada pela carga de TI e pelo sistema de resfriamento dividida pela energia usada pela carga de TI. Quanto menor o valor, mais eficiente é o sistema de resfriamento.
Uma pPUE de 1 representa um data center no qual cada watt de energia está sendo usado por equipamentos de TI e o sistema de resfriamento usa zero energia.
Os sistemas de água gelada atuais da Vertiv têm o potencial para suportar valores de pPUE menores do que 1,1.
WUE
WUE – é a relação entre o uso de água anual do site em litros dividido pelo uso de energia pelos equipamentos de TI em quilowatt-hora (kWh).
Essa métrica é particularmente relevante para aqueles operando em regiões com grande estresse hídrico.
As soluções de água gelada da Vertiv usam controladores integrados para habilitar o uso de água quando estritamente necessário com base em redundância, eficiência e demanda por resfriamento. A função principal do controlador é evitar que haja desperdício de água, reduzindo a WUE do data center.
TEWI
TEWI é a soma algébrica definida pelo Protocolo de Montreal, a qual representa os efeitos diretos e indiretos das emissões totais de carbono de uma tecnologia de resfriamento através do seu ciclo de operação.
Ele serve como uma métrica relevante na avaliação do quão bem um sistema de resfriamento em particular pode suportar o movimento rumo à neutralidade em relação ao carbono pois ele engloba tanto o papel dos refrigerantes como a energia consumida pelo sistema.
Legenda:
GWP = Potencial para aquecimento Global (CO2 eq. kg)
L = Taxa de vazamentos por ano (kg/ano)
n = Tempo de operação do sistema (anos)
m = Carga de refrigerante (kg)
αrecovery = Fator de reciclagem
Eannual = Consumo de energia por ano (kWh)
β = Emissões de CO2 por kWh
Sistemas de Água Gelada Otimizados
Abaixo encontram-se as estratégias de otimização que ajudam os sistemas de água gelada a alcançar excelente eficiência
Aumentar as Temperaturas do Ar e da Água
Passar de chillers para chillers mais avançados de freecooling.
Em apenas alguns anos, as temperaturas de entrada do ar e da água aumentaram significativamente. Isso possibilita um maior uso das tecnologias de freecooling, as quais podem explorar as temperaturas frias do ar externo como a principal fonte de resfriamento, limitando o uso do compressor para cobrir os picos que ocorrem nos meses mais quentes do ano.
Otimizar o Sistema de Água Gelada como um todo
Usar um Controlador de Gerenciamento da Planta, como o Vertiv™ Liebert® iCOM™ CWM.
Para maximizar a eficiência do sistema de água gelada, é importante considerar o sistema como um todo, coordenando a operação das unidades externas com a das unidades internas. O uso de controladores de gerenciamento de planta de água gelada, como o Vertiv™ Liebert® iCOM™ CWM, permitem a coordenação da operação de todas as unidades:
- reduzindo o consumo das bombas
- aumentando as temperaturas de retorno do fluido para os chillers
- otimizando a temperatura da água de operação
Melhor Tecnologia do Compressor
Uso de compressores acionados por inversores.In a data center located in a mild climate, a large part of the total energy absorption is due to the chiller compressor. The use of innovative and efficient inverter driven compressor technologies can therefore help achieve improved compressor efficiency. Freecooling chillers that use inverter driven screw compressors enhance the energy efficiency of chilled water systems and consequently cut down electricity consumption.
Recuperação de Calor
Capturar e reutilizar o calor residual rejeitado pelos equipamentos de TI e pelos sistemas de resfriamento.
A recuperação de calor pode aumentar a eficiência do sistema de água gelada ao permitir que o calor capturado pelo data center seja reutilizado para outros propósitos. Ao invés de resfriar a carga de calor, o calor é efetivamente capturado pelo sistema e pode ser usado para atender à demanda por aquecimento em outras áreas do prédio, prédios da vizinhança ou uma rede de aquecimento de um bairro.
Armazenamento de Resfriamento
Adicione tanques de armazenamento de água fria
Tanques de armazenamento de água fria são uma forma eficaz para reduzir o consumo de energia uma vez que esses tanques servem como armazenamento de energia térmica (TES) que ajuda a atenuar as cargas das plantas de energia durante o pico da demanda. As instalações intensificam seus sistemas de chiller à noite para produzir água fria, aproveitando as tarifas noturnas mais baixas. Essas instalações contam com essa capacidade armazenada de resfriamento para o resfriamento diurno.
Referências
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