С наступлением эпохи больших данных 5G, а также в условиях эволюции сетей и стремительного развития индустрии обработки данных масштабы крупных центров обработки данных (ЦОД) неуклонно растут, что приводит к увеличению их энергопотребления. По статистическим данным, в 2018 году общее электропотребление ЦОД по стране составило 160,889 млрд кВт·ч, превысив совокупное потребление электроэнергии Шанхая за тот же год и составив 2,35% от общего объёма потребления электроэнергии в Китае. Более того, ожидается, что к 2023 году этот показатель достигнет 266,792 млрд кВт·ч; среднегодовой темп роста составит 10,64%, что примерно соответствует суммарной выработке электроэнергии двух с половиной ГЭС «Три ущелья».
Что ещё более важно, энергопотребление стало узким местом, сдерживающим развитие услуг ЦОД. В приведённой ниже таблице показана доля энергопотребления каждой системной конфигурации в центре обработки данных. Анализ данных таблицы свидетельствует, что среди неИТ‑энергопотребления около 63% потерь приходится на систему охлаждения ЦОД.
В ответ на высокое энергопотребление системы охлаждения ЦОД в отрасли были опробованы различные решения по энергосбережению. В результате одним из наиболее перспективных вариантов охлаждения стала система косвенного испарительного охлаждения (IEC).
На следующем рисунке представлены принципиальная схема работы и конструктивная схема системы косвенного испарительного охлаждения.
Система косвенного испарительного охлаждения включает три основных компонента: пластинчатый теплообменник, распылительную систему и дополнительную систему охлаждения с компрессором. В процессе охлаждения воздух, подлежащий обработке внутри центра обработки данных, проходит через устройство воздушного теплообмена. Сначала наружный воздух используется для охлаждения замкнутого внутреннего воздуха. Одновременно распылительная система распыляет воду, которая благодаря теплу наружного воздуха испаряется в пластинчатом теплообменнике, поглощая тепло и снижая температуру обрабатываемого воздуха. Таким образом достигается максимально возможное охлаждение циркулирующего внутри ЦОД воздуха. При этом внутренний воздух циркулирует по замкнутой системе, тогда как наружный воздух остаётся открытой системой; наружный воздух не попадает внутрь ЦОД, что предотвращает проникновение влаги и загрязняющих веществ из окружающей среды. Поскольку обработанный воздух не контактирует напрямую с водой, его влажность остаётся неизменной, обеспечивая изо-влажное охлаждение воздуха.
Режим работы
В зависимости от наружной температуры система кондиционирования с испарительным охлаждением может работать в трёх режимах.
На примере одного комплекта системы (с выбором пластинчатого теплообменника BXB2000-2200-12.0) расчёт подбора показывает, что по сравнению с чисто холодильной и системой кондиционирования, при использовании системы косвенного испарительного охлаждения воздушный чувствительный пластинчатый теплообменник способен回收 194 кВт·ч в час. Распылительная система может поглощать 686 кВт·ч тепла, а суммарно удаётся回收 880 кВт·ч тепла. Таким образом, применение системы косвенного испарительного охлаждения позволяет экономить 352 кВт·ч электроэнергии в час по сравнению с традиционной системой испарительного охлаждения, причём эффект энергосбережения весьма значителен.
Пример применения
