Особенности применения центробежных чиллеров для современных ЦОД

Снижение потребления электроэнергии — одна из основных задач при проектировании инженерной инфраструктуры любого объекта. Известно, что в современных центрах обработки данных (ЦОД) около половины энергопотребления приходится на системы кондиционирования воздуха.

В последнее время все большее применение получили системы косвенного охлаждения с применением промежуточных теплоносителей и водоохлаждающих машин (чиллеров). Применение подобных систем для ЦОД имеет ряд преимуществ — возможность аккумулирования холода, использование естественного охлаждения (free cooling), а также масштабирования и резервирования. При этом системы кондиционирования воздуха могут быть организованы как классическим способом (охлаждение через фальшпол), так и с использованием межрядных кондиционеров или активных охлаждающих плит фальшпола. В зависимости от технического задания и архитектурных особенностей такие системы кондиционирования могут быть комбинированными. Но в любом случае их «сердцем» всегда будет чиллер.

Именно водоохлаждающие машины являются основным потребителями электроэнергии в ЦОД, поэтому вопросы устройства энергетически эффективного хладоцентра принципиальны не только с точки зрения инвестиционных затрат, но и последующих эксплуатационных расходов.

С начала 2010 года компания «Планета Климата» активно продвигает на украинский рынок энергоэффективные чиллеры с инновационными центробежными компрессорами (модели Aermec TW, McQuay WMC, McQuay WSC/WDC и Gree LSBLG-H/Nb-M. Основными особенностями центробежных компрессоров являются применение магнитных подвесов (вал с ротором и рабочими колесами поддерживается и центрируется посредством электромагнитного поля), полный отказ от смазки и встроенная система регулирования производительности за счет инверторного управления частотой вращения рабочих колес.

Рис. 1. Разрез центробежного компрессора и общий вид вала с рабочими колесами и магнитными подвесками.

Несмотря на то что чиллеры с компактными центробежными компрессорами дороже аналогов, в конструкции которых применены другие типы компрессоров, экономию можно получить уже на стадии строительства.

Во-первых, компактность и малый вес центробежных компрессоров позволяют разместить холодильное оборудование в небольших помещениях и значительно уменьшить нагрузки на строительные конструкции.

Во-вторых, стартовый ток в чиллерах на основе центробежных компрессоров не превышает 5А, что позволяет отказаться от использования дорогостоящих устройств плавного пуска, необходимых для традиционных чиллеров.

В-третьих, энергоэффективные холодильные установки отличаются меньшей установленной мощностью, что снижает затраты на подвод необходимой электрической мощности, а также на мощности систем энерговвода, распределения электроэнергии, ИБП и дизель-генераторы.

В-четвертых, за счет использования магнитных подвесов уровень вибрации при работе компрессоров в 70–100 раз меньше регламентированного самыми жесткими стандартами. Это означает отсутствие дополнительных затрат на вибро- и шумогашение.

В-пятых, широкий диапазон регулирования производительности обеспечивает точное поддержание температуры охлажденной воды без использования баков-компенсаторов.

Рис. 2. Чиллер на центробежных компрессорах с водяным охлаждением конденсатора в процессе сборки.

Следует отметить, что основные достоинства применения чиллеров на базе центробежных компрессоров и серьезная экономия выявляются в процессе эксплуатации:

• Большая надежность. Отсутствие масляной системы упрощает конструкцию и повышает надежность агрегата. В работающем центробежном компрессоре вообще отсутствуют пары трения и, как следствие, механический износ.
• Низкие затраты на обслуживание. Отсутствие механического износа и масляной системы значительно упрощает и снижает расходы на техническое обслуживание и плановый ремонт.
• Стабильно высокая энергоэффективность. Отказ от масла позволяет избежать потерь производительности и роста энергопотребления, связанных с образованием масляных пленок в процессе эксплуатации.
• Низкие потери. Отсутствуют потери на преодоление сил трения — в аналогичном по производительности винтовом компрессоре из-за них теряется около 10 кВт, магнитный же подвес потребляет всего около 180 Вт.
• И, самое главное, низкое энергопотребление. Известно, что до 93–98 % времени системы охлаждения работают с частичной нагрузкой. Чиллеры на базе центробежных компрессоров в режиме частичной нагрузки эффективнее аналогов на 50–86 %. Это особенно важно для ЦОД, поскольку они всегда проектируются и оснащаются с учетом резервирования систем. Для любых хладоцентров, построенных с резервированием агрегатов (принципы N+1, 2N и подобные), наиболее эффективным решением является одновременная работа всех N+1 смонтированных на объекте холодильных машин с центробежными компрессорами в режиме неполной загрузки. Такой подход позволяет дополнительно снизить потребление электроэнергии, а вместе с этим и общие расходы на эксплуатацию.

Важным преимуществом оборудования является то, что низкие эксплуатационные расходы позволяют полностью окупить применение чиллеров с центробежными компрессорами в среднем в течение 2–4 лет.

Например, для объекта с потребностью в холоде 6,6 МВт при температуре теплоносителя круглогодично 10/15°С, температуре окружающей среды +37°С и параметрах внутри ЦОД +24°С, относительной влажности 50% имеются два варианта.

Система № 1. 4 винтовых чиллера с водяным охлаждением конденсаторов, гидравлическими модулями и сухими охладителями жидкости (драйкулерами).

Система № 2. 4 центробежных чиллера с водяным охлаждением конденсаторов, гидравлическими модулями и открытой градирней.

Для обоих вариантов предлагается аналогичное количество неавтономных прецизионных кондиционеров Emerson Network Power или Tecnair.

Компаний «Планета Климата» предлагает заказчикам полный набор профессиональных услуг: от консультирования и проектирования таких инженерных систем до поставки, монтажа, пуско-наладки и круглосуточного сервиса.

Кроме того, специалисты компании «Планета Климата» готовы предложить комплексные энергоэффективные решения для объектов различного назначения, в состав которых наряду с турбочиллерами может быть включено и другое необходимое дополнительное оборудование — градирни, гидравлические модули, системы рекуперации тепла.

Правила использования материалов сайта