Wraz z nadejściem ery big data 5G, ewolucją sieci oraz szybkim rozwojem branży danych, skala dużych centrów danych (DC) stale wzrasta, a zużycie energii w centrach danych również rośnie. Według statystyk, w 2018 roku ogólnokrajowe zużycie energii elektrycznej przez centra danych wyniosło 160,889 miliarda kWh, przekraczając całkowite zużycie energii elektrycznej Szanghaju w tym samym roku i stanowiąc 2,35% całego zużycia energii w Chinach. Co więcej, oczekuje się, że w 2023 roku to zużycie wzrośnie do 266,792 miliarda kWh, przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie 10,64%, co odpowiada mocy wytworzonych w około 2,5 elektrowniach Trzech Przełomów.
Co ważniejsze, zużycie energii stało się ograniczeniem hamującym rozwój usług centrów danych. Poniższa tabela przedstawia udział poszczególnych systemów konfiguracyjnych w zużyciu energii w centrum danych. Analiza danych zawartych w tabeli pokazuje, że w przypadku zużycia energii niezwiązanej z IT około 63% strat jest spowodowanych systemem chłodzenia centrum danych.
W odpowiedzi na wysokie zużycie energii przez system chłodzenia centrów danych, branża wypróbowała różne rozwiązania oszczędzające energię. W rezultacie jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań chłodniczych jest niebezpośrednie chłodzenie parowe (IEC).
Poniższy rysunek przedstawia schemat działania oraz strukturę produktową systemu niebezpośredniego chłodzenia parowego.
System niebezpośredniego chłodzenia parowego składa się głównie z trzech kluczowych komponentów: wymiennika ciepła płytowego, systemu natryskowego oraz wspomagającego systemu chłodzenia kompresorowego. Podczas procesu chłodzenia powietrze podlegające obróbce wewnątrz centrum danych przechodzi przez urządzenie wymiany ciepła. Najpierw zewnętrzne powietrze służy do schłodzenia zamkniętego powietrza wewnętrznego. Jednocześnie system natryskowy rozpyla wodę, która dzięki ciepłu zewnętrznej atmosfery odparowuje w wymienniku ciepła płytowym, absorbując ciepło i obniżając temperaturę powietrza podlegającego obróbce. W efekcie dochodzi do maksymalnego schłodzenia cyrkulującego powietrza wewnątrz centrum danych. Przez cały proces powietrze wewnętrzne funkcjonuje jako zamknięty obieg, podczas gdy powietrze zewnętrzne pozostaje systemem otwartym; zewnętrzne powietrze nie dostaje się do środka centrum, co zapobiega przedostawaniu się wilgoci i zanieczyszczeń z zewnątrz. Ponieważ obrabiane powietrze nie styka się bezpośrednio z wodą, jego zawartość wilgoci pozostaje niezmieniona, co umożliwia izohumidne chłodzenie powietrza.
Tryb pracy
W zależności od temperatury zewnętrznej, system klimatyzacji z chłodzeniem parowym może pracować w trzech trybach operacyjnych.
Biorąc za przykład pojedynczy zestaw systemu (wybierając wymiennik ciepła płytowy BXB2000-2200-12.0), obliczenia podczas selekcji pokazują, że w porównaniu z czystym systemem chłodnicowo-klimatyzacyjnym, przy zastosowaniu systemu niebezpośredniego chłodzenia parowego, wymiennik ciepła płytowy dla powietrza może odzyskać 194 kW na godzinę. System natryskowy może pochłonąć 686 kW ciepła, co daje łącznie odzysk 880 kW ciepła. Widać, że zastosowanie systemu niebezpośredniego chłodzenia parowego pozwala oszczędzić 352 kWh energii elektrycznej na godzinę w przypadku systemu chłodzenia parowego, a efekt oszczędności energetycznej jest znaczny.
Przykład użycia
