Ahorro de Energía en Datacenters

Transcripción

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2 AHORRO DE ENERGÍA EN DATACENTERS Utilizaciónde Economizadores Juan Fernando Rodríguez S. Inside Sales, Support & Solutions Eng. EMERSON ELECTRIC DE COLOMBIA

3 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL Rango aumentado de condiciones de operación aceptables según el White paper de ASHRAE TC que agregó las zonas A3 & A4 Rango ampliado de condiciones aceptables TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

4 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL Aumentoen el usode los encerrarramientos(aisle Containment) Aumento en la temperaturas de retorno del aire desde 24 C a ~25-32 C Aumento de la temperatura de suministro de aire desde 12 C a ~13-18 C TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

5 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA Mayor énfasis en la eficiencia de la operación Usodel PUE comounamedidade referencia EN GENERAL TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

6 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA Standard aseguir: ASHRAE EN GENERAL TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

7 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA Definición: Un economizador es un sistema mecánico o componente que permite reducir el uso de energía de un sistema de acondicionamiento ambiental durante condición de baja temperatura ambiente exterior. EN GENERAL TIPOS DE En términos prácticos significa menos horas de funcionamiento del compresor por la reducción de la carga térmica. El uso de temperaturas de retorno más altas y temperaturas exteriores más bajas optimizan el uso del compresor. CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

8 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL Hay diferencias entre Economizador y Free Cooling Hay costos asociados evidentes tales como: ducterías, tuberías componentes y controles adicionales. Otros no son tan evidentes: mayor complejidad del sistema, mayores costos de mantenimiento. Solo el 50% de los economizadores trabaja bien en el comienzo mizers.pdf TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

9 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA? Expansióndirecta(DX)o Agua Helada(CW) con entradade airedel exterior (Airside economizer) Expansión directa con condensadora enfriada por agua(dry cooler) Chiller enfriadoporairecon Drycooler integrado Enfriamiento indirecto evaporativo Economizador con refrigerante bombeado

10 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL TIPOS DE Airside economizer Se usa directamente el aire exterior para enfriar el datacenter Base de diseño: Funciona a nivel de equipo Usado con equipos perimetrales Requiere Dampers con sus actuadores, sensores adicionales y ductos. Requiere un sistema con ventiladores adicionales para control de la presión en el recinto. CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

11 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL Airside economizer Base del Control: Los Dampers se controlan con base en temperatura de Bulbo seco o Entalpía. El control puede ser fijo ó diferencial Se requiere un control preciso para la presurización del espacio TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

12 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL Expansión directa con condensadora enfriada por agua(dry cooler) Definición: El sistema de expansión directa con condensadora enfriada por agua incluye bombas, dry cooler y serpentines de agua helada para hacer free cooling cuando el agua que venga del Dry cooler esté por debajo de una determinada temperatura. TIPOS DE Drycooler CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

13 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL TIPOS DE Expansión directa con condensadora enfriada por agua(dry cooler) Sistema Controlador especializado en cada manejadora La temperatura de bulbo seco exterior controla la operación para obtener un pre-enfriamiento total ó parcial por parte del economizador FLUJO DE AIRE Econo-coil 7 C CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA? SERPENTIN DX CONDENSADORA 12 C

14 Flujo de aire 15 C Válvulade 3 vías DRYCOOLER Válvulade 3 vías Operación dual PARADENSER Bombas

15 Flujo de aire 15 C Válvulade 3 vías DRYCOOLER Válvulade 3 vías Operación con agua Bombas

16 Flujo de aire 24 C Válvula de 3 vías DRYCOOLER Válvulade 3 vías Operación simultánea Bombas

17 Flujo de aire 24 C Válvulade 3 vías Válvulade 3 vías Operación con expansión directa Bombas

18 Flujo de aire 7 C Chiller Válvula Operación dual Condensadora

19 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA Chiller enfriado por Aire con Drycooler integrado Definición: El sistema incluye unidades CRAH para trabajo con agua helada (CW) y unidad Chiller con us bombas EN GENERAL TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

20 10 C Chiller con Free Cooling: Etapa 1 12 C 7 C

21 Freecooling Ahorro de Energía en Datacenters 10 C Chiller con Free Cooling: Etapa 2 15 C 10 C

22 Freecooling Ahorro de Energía en Datacenters 10 C 12 C Chiller con Free Cooling: Etapa 3 15 C 10 C

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26 Desempeño típico de un Chiller de 1400 kw enfriado por aire,ewt:15 C,LWT:10 C,5% glycol Distribución de temperaturas Capacidad Mecánica vs Capacidad en Free Cooling

27 Desempeño típico de un Chiller de 1400 kw enfriado por aire,ewt:15 C,LWT:10 C,5% glycol Distribución de temperaturas Consumo de Energía (kw-hr) Mecánica vs Free Cooling

28 Desempeño típico de un Chiller de 1400 kw enfriado por aire,ewt:15 C,LWT:10 C,5% glycol Nota: Los datos de consumo eléctrico incluyen bombas, ventiladores y compresores.

29 Potencial de Ahorro de Energía Chiller Standard XkWh A% Free-cooling (X-A) kwh B% Supersaver (X-A-B)kWh A+B+C C% Cascada (X-A-B-C) kwh Comunicación entre Chillers y Manejadoras 29

30 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL Enfriamiento Indirecto Evaporativo: Unidad manejadora autocontenida Definición: El sistema incluye un intercambiador de calor aireaire, ventiladores hacia el exterior y dentro del datacenter. Los serpentines pueden ser de agua helada (CW) ó expansión directa (DX) y todo manejado por un controlador especializado. TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

31 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL TIPOS DE Enfriamiento Indirecto Evaporativo: Unidad manejadora autocontenida Aplicación: El economizador utiliza el aire externo pero totalmente aislado del aire interno del datacenter. No requiere instalar unidades manejadoras dentro del datacenter lo que reduce los costos de instalación (6-8%) Se busca mayor eficiencia sin sacrificar el control de la humedad ni la temperatura. CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA? Instalación en techo Instalación a nivel

32 Ahorro de Energía en Datacenters TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA Enfriamiento Indirecto Evaporativo: Unidad manejadora autocontenida Rociador sobre el intercambiador Intercambiador de placas de aluminio EN GENERAL TIPOS DE 16 C Salida del aire exterior 24 C 2 C CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA? 37 C Retorno de aire del Datacenter 24 C Entrada de aire exterior Suministro de aire al Datacenter

33 Ahorro de Energía en Datacenters TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA Enfriamiento Indirecto Evaporativo: Unidad manejadora autocontenida ( kW) Rociador sobre el intercambiador Intercambiador de placas de aluminio EN GENERAL TIPOS DE 28 C Salida del aire exterior 25 C 25 C CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA? 37 C Retorno de aire del Datacenter 24 C Entrada de aire exterior Suministro de aire al Datacenter

34 Ahorro de Energía en Datacenters TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL TIPOS DE CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA? Economizador con refrigerante bombeado: Definición: Comúnmente se usa en unidades perimetrales. Dependiendo de la temperatura exterior y de la carga térmica, el equipo apaga los compresores y empieza a bombear el refrigerante. El intercambiador exterior funciona como condensadora ó como Drycooler Bombas Manejadora Condensadoras

35 Economizador con refrigerante bombeado Etapa 1: Expansión directa 100% Modo de enfriamiento Temp exterior Válvula Cheque 3.9 kw 3.9 kw DX 35 C Condensadora Válvula solenoide Bomba de refrigerante Manejadora Válvula Cheque 8.5 kw 8.5 kw Válvula de expansión electrónica 3.2 kw 3.2 kw Serpentín de la evaporadora Circuito 2 Circuito kw Compresor 8.5 kw Válvula Cheque 35

36 Economizador con refrigerante bombeado Etapa 2: Utilización parcial del economizador Válvula Cheque 0.6 kw 3.9 kw 3.9 kw Condensadora Modo de enfriamiento Temperatura exterior Compresores100% 35 C Uso parcial del economizador 18 C Válvula solenoide Bomba de refrigerante Manejadora Válvula Cheque 7.4 kw Válvula de expansión electrónica 3.2 kw Serpentín de la evaporadora Circuito 2 Circuito 1 Compresor 0 kw Válvula Cheque 36

37 Economizador con refrigerante bombeado Etapa 3: Utilización total del economizador Válvula Cheque 0.6 kw 3.9 kw 3.9 kw Modo de enfriamiento Temperatura exterior Compresores 100% 35 C Uso parcial Economizador 18 C Uso Total economizador 7 C Condensadora 0.6 kw Válvula solenoide Bomba de refrigerante Manejadora Válvula Cheque 0 kw Válvula de expansión electrónica 3.2 kw Serpentín de la evaporadora Circuito 2 Circuito 1 Compresor 0 kw Válvula Cheque 37

38 Comparación de alternativas 14 Unidades de 30TR DX std 15 Unidades de 30TR DX con Drycooler 16 Unidades de 24TR DX con refrigerante bombeado 9 Unidades de 42TR DX con refrigerante bombeado Costo anual de energía $1,065,410,400 $917,889,840 $494,345,040 $542,405,400 % de ahorro Base 14% 54% 49% Costo de adquisición $2,114,582,400 $3,387,216,000 $3,837,121,680 $3,384,904,680 Costo anual de Mantenimiento Carga térmica: 1400kW Costo kw-hr: $300 Ubicación: Bogotá $26,432,280 $51,422,280 $40,126,800 $37,740,000 PUE VPN $10,418,280,000 $10,758,960,000 $7,902,960 $7,798,920

39 TENDENCIAS EN LA INDUSTRIA EN GENERAL TIPOS DE El uso de Economizadores es algo positivo en general. Sin embargo, el exito del sistema depende de su correcto diseño, instalación, operación y mantenimiento. La escogencia de uno u otro sistema depende del costo total de pertenencia (TCO), el cual depende de los costos de mantenimiento y la eficiencia energética teniendo en cuenta el perfil de temperaturas del sitio de instalación y el análisis de rendimiento a distintos porcentajes de carga. Se debe hacer un estimación realista de la carga térmica de arranque del sistema y el crecimiento dentro de una proyección razonable. Esta definición tiene un impacto definitivo en el costo del proyecto y su justificación. CUÁL ES LA APLICACIÓN ADECUADA?

40 GRACIAS!