Lösningar med hög energieffektivitet för datacentraler

Datacentralers andel av världens energiförbrukning inom IT är betydande och energibehovet kommer snarast att fortsätta att öka. Energin som krävs för driva "cloud computing" globalt överstiger t.ex. Indiens hela energiförbrukning. Eftersom energihushållning för IT är ett prioriterat område, kan utrustning som fokuserar på låg energianvändning hjälpa till att bryta denna trend i datacentraler världen över.

Välj kylning med hög precision

Det är viktigt att inse att endast 30% av energiförbrukningen i ett datacenter går till själva IT-utrustningen och lagringsenheterna. Resten av energin går åt till att förse en rad andra enheter med ström, såsom UPS-system, belysning, befuktning/avfuktning, CRAC-enheter (luftkonditionering för datarum), enheter för strömdistribution och inte minst kylning. När bara energin till kylningen av datahallarna uppgår till hela 33% av den totala energianvändningen, inser man att kylning måste ske effektivt och med hög precision.

Utnyttja energifördelen hos frikylan!

I större delen av Europa kan frikyla, d.v.s. när kall utomhusluft används för kylning, ge ett avsevärt bidrag till kylningseffektiviteten i datacentra. Man skiljer här på Direkt och Indirekt frikyla. Vid användning av direkt frikyla låter man helt enkelt uteluften kyla bort den värme som IT-utrustningen alstrar, vilket lämpar sig för hallar med hög luftomsättning. Fördelen är att det är effektivt, nackdelen är att man får sämre kontroll på luftkvalitet och luftfuktighet. Vid indirekt frikyla kyler uteluften ett värmeöverföringsmedia, som i sin tur kyler IT-utrustningen. Det ger mycket bättre kontroll över luftens kvalitet och fuktighet, och ger även ökad säkerhet. Nackdelen är att indirekt frikyla är mindre effektivt, eftersom de två temperatursprången i överföringsmediat ger energiförluster.

Energianvändningen i datacentrat kan reduceras med upp till 40%

Den indirekta frikylan kan användas på två olika sätt rent tekniskt. Hos stora datahallar faller valet på extern kylning med frikyla för kylvattnet, vilket är en mångsidig och mycket effektiv lösning och som kan ge en reduktion på 30–40 % av en årlig energianvändning. Genom att använda fläktmotorer som är elektroniskt kommuterade (EC-fläktar) kan dessutom denna maximering av energieffektiviteten ske även vid partiell last.

För mindre datahallar och när stora externa kylare är svårplacerade, används istället system med direkt expansion av kylvattnet. Detta minimerar kompressoranvändningen och sänker driftkostnaderna.

Bättre fläktkontroll ger högre effektivitet

EC-fläktar är "State-of-the-Art" när det gäller datacentrats ventilation. Dessa borstlösa fläktar är elektroniskt kommuterade och har 3-dimentionellt formade fläktblad i kompositmaterial. Det innebär lägre buller och energiförbrukning, och även självadaptering vid ändrade värmelaster, luftvolymer och statiskt tryck.

Med automatisk fläktoptimering distribueras bara den luftmängd som IT-utrustningen kräver. Är datahallen bara delvis fylld med utrustning, kompenseras detta med perforerade golvplattor så att luftmängden anpassas och luftflödets hastighet kan minskas.

Partiella laster kräver smarta kompressorlösningar!

Genom att använda kompressorer med variabel hastighet, ökar effektiviteten vid partiella laster. Temperatur och luftfuktighet kan då justeras mera exakt. Det går även att använda reservkompressorer (som annars står på stand-by) för att komplettera huvudkompressorn, så att den totala energianvändningen kan minskas.

Också kylningsenheterna har utvecklats och effektiviserats så att de även kan hantera partiella laster. Här är det inverterteknologin för kompressorer som har bidragit. För bostadshus och enklare kommersiella applikationer används scroll- eller roterande kompressorer, drivna av en DC-inverter. Hos mera energikrävande system kommer dubbla skruvkompressorer med inbyggd AC-inverter till användning.

Hybrider ökar valfriheten

I multikompressorenheter kan man välja mellan hybrider, där traditionella kompressorer används parallellt med inverterdrivna sådana, eller enbart kompressorer drivna av en inverter. På så sätt kan kunden alltid hitta en bra mix mellan energieffektivitet och kostnad, beroende på tillämpning. Kombinationen inverter och skruv- eller scrollkompressorer ger högsta effektivitet samtidigt som driftgränserna motsvarar de för vanliga enheter.

Tillförlitligheten hos datacentra är helt avgörande

Målet för ett datacenter är kontinuerlig, problemfri drift 24/7. Det ställer höga krav på tillförlitlighet och komponentkvalitet, men också att det finns redundans i systemet: Om någon komponent inte fungerar, får det inte störa den överordnade driften. Ju större datacentrat är, desto högre är kraven: feltolerans, uthållighet vid strömbortfall, dubbel strömmatning och dubblerade oberoende kretsar är exempel på viktiga parametrar. Målet är att drastiskt reducera tiden som anläggningens drift ligger nere. Stillestånd får endast vara under några tiotals minuter, oavsett om felet beror på en olycka eller den mänskliga faktorn.

Avancerade kontrollfunktioner ger hög redundans, optimerad termisk last och enkel frikyla-hantering

För att få nödvändig kontroll måste viktiga systemkomponenter kunna kommunicera och interagera med varandra. Ett effektivt sätt är att styra det lokala nätverket via en integrerad webbsida, vilket förenklar övervakningen för den driftansvarige i datacentrat. Även systemstatusen måste kunna övervakas på ett enkelt sätt, t.ex. via en vanlig PC-tablet.

Styr upp kylvattnet maximalt!

Styrning och övervakning är särdeles viktigt när det gäller kylvattnets flöde och temperatur. Genom att tillåta högre temperatur på kylvattnet vid låg belastning kan effektiviteten ökas och med större användning av frikyla kan körtiden för kompressorena kortas. På motsvarande sätt kan krav på att luftfuktigheten måste sänkas, göra att kylvattentemperaturen istället måste bli lägre, eftersom avfuktningen då går bättre och snabbare.

Serverrum behöver kraftfulla och kompakta kylsystem

Den ideala lösningen för ett serverrum är en enhet med direktexpansion, distansplacerad kondensor med vertikalt flöde och luftdistribution direkt i serverrummet. Då kan skilda installationskrav uppfyllas samtidigt som anläggningen blir tillförlitlig och effektiv, och kunden kan enkelt skräddarsy en egen, effektiv lösning.

Inbyggda lösningar för små datacentra ger hög kW/m2-kvot på minimal golvyta

Trots namnet kan små datacentra kräva hög energidensitet om man använder "bladservrar". Detta hanteras bäst med bladkylnings-enheter som effektivt transporterar bort stora värmemängder. För denna lösning bortfaller kravet på upphöjda golv för luftdistribution, vilket ger låg initial installationskostnad.

För medelstora datacentra finns unika och energieffektiva lösningar

När driften skall pågå kontinuerligt under årets alla dagar, så är kombinationen av inomhus-placerade, vattenkylda enheter för luftkonditonering plus kylare för frikyla, marknadens mest energieffektiva lösning. En typisk design är att använda luftflöden under upphöjda golv med racklösningar i varma resp. kalla korridorer, vilket ger maximal energihantering, optimal drift och hög kW/m2-kvot. 

Om mycket stora värmemängder skall hanteras, faller valet ofta på stora luftkylda och inverterutrustade kylenheter.

I stora datacentra alstras mycket värme, vilket innebär installation under upphöjt golv

Stora moderna datacentra kräver avancerad kylning med hög effektivitet och kapacitet, såsom enheter för luftkonditionering med plenumfläkt. Enheterna bör ha separat fläktsektion och vara optimerade för installation under upphöjda golv med strikt kontroll av trycket under golvet.

Moduluppbyggnad och användning av frikyla är avgörande för säker drift och låga kostnader. De många installationerna av riktigt stora datacentra i norra Europa har skett just p.g.a. den goda tillgången på frikyla under större delen av året, plus utmärkta, säkra kraftleveranser till konkurrenskraftiga priser. I en del fall kan kraftmatning t.o.m. ske från två eller flera oberoende vattenkraftverk i regionen, vilket ger oöverträffad säkerhet på strömsidan.