I et datacenter er et kølesystem langt mere komplekst, end det ser ud på et flowdiagram. De tre centrale discipliner, flowregulering, varmeoverførsel og styring, påvirker løbende hinanden på måder, der har betydning for hele systemets ydeevne. Dette samspil afhænger af stabile hydrauliske forhold i hele kølesystemet. Det er afgørende at forstå disse sammenhænge for at designe et system, der fungerer som tilsigtet.
Dette er ikke en produktpræsentation. Det er en forklaring på de systemsammenhænge, der ofte afgør, om et kølesystem til et datacenter leverer som forventet eller ikke når den ønskede ydeevne.
Flowreguleringen er køleanlæggets kredsløbssystem. Den sikrer, at den rette mængde kølemedie når det rette sted på det rette tidspunkt, hverken mere eller mindre. I kølesystemer til datacentre, hvor temperaturdifferenserne er små og flowene høje, er præcision afgørende. Stabilt systemtryk og effektiv afgasning er vigtige forudsætninger for pålidelig flowregulering. Hvis trykforholdene er ustabile, eller der ophobes gasser i systemet, kan flowfordelingen og reguleringsydelsen blive påvirket, uanset hvordan de enkelte ventiler er dimensioneret eller valgt.
En almindelig misforståelse er, at det er tilstrækkeligt at vælge den rigtige ventiltype og -størrelse. I praksis er det ventilens Kv-værdi i forhold til systemets faktiske tryktab, der afgør, om den kan regulere som tilsigtet. En ventil med en for høj Kv-værdi giver dårlig regulerbarhed, fordi den kun arbejder inden for en lille del af sin vandring. En ventil med en for lav Kv-værdi skaber unødvendige tryktab og øger belastningen på pumpesystemet.
I begge tilfælde bliver resultatet et system, der er vanskeligt at indregulere, og som bruger mere energi end nødvendigt for at opretholde de krævede temperaturer. Påvirkningen ses i anlæggets Power Usage Effectiveness (PUE), selvom selve ventilen sjældent identificeres som den grundlæggende årsag.
Varmeveksleren udfører den centrale kølefunktion ved at overføre varme fra serverkølekredsen til den eksterne kølekilde. Selvom princippet er enkelt, afhænger ydelsen af driftsforholdene og ikke kun af den nominelle kapacitet.
En varmeveksler er dimensioneret til et bestemt driftspunkt med definerede flow, indløbstemperaturer og temperaturdifferens (ΔT). Hvis en af disse parametre ændres, ændres ydelsen også. Nogle gange er effekten lille, andre gange betydelig. En varmeveksler, der er korrekt valgt til én driftstilstand, kan være underdimensioneret til en anden, selvom den teknisk set fungerer som designet.
Derfor er verificeret termisk ydeevne i henhold til anerkendte standarder som AHRI afgørende. Det giver sikkerhed for, at offentliggjorte ydelsesdata afspejler realistiske driftsforhold frem for ideelle laboratorieværdier.
En anden faktor, der ofte overses, er sammenhængen mellem varmeveksleren og det hydrauliske system. Hvis flowet gennem varmeveksleren varierer på grund af dårlig hydraulisk balance, påvirkes varmeoverførselseffektiviteten direkte, og det samlede energiforbrug stiger.
Styringssystemet forbinder flowregulering og varmeoverførsel og tilpasser samtidig installationen til skiftende belastninger og driftsforhold. Moderne datacentre anvender ofte avancerede styringsplatforme med realtidsovervågning, prædiktive algoritmer og integration med prognoser for IT-belastningen.
Selv det mest avancerede styringssystem kan dog kun arbejde med de forhold, som den mekaniske installation giver. Et perfekt beregnet styresignal kan ikke kompensere for en ventil, der ikke har tilstrækkelig reguleringsautoritet. På samme måde kan et styringssystem kompensere for hydraulisk ubalance, men kun ved at bruge mere energi.
Det er en af de mest almindelige årsager til, at kølesystemer bruger mere energi end forventet i drift. Styringen fungerer korrekt, men den tvinges til at kompensere for svagheder andre steder i systemet. Resultatet er et højere energiforbrug, som er vanskeligt at diagnosticere uden forståelse for samspillet mellem flowregulering, varmeoverførsel og styring.
De største udfordringer i kølesystemer til datacentre findes dér, hvor disse tre discipliner mødes, og hvor de understøttende hydrauliske forhold ikke opretholdes. En korrekt valgt ventil kan ikke udnytte sit fulde potentiale i et dårligt indreguleret system. En korrekt dimensioneret varmeveksler kan ikke arbejde effektivt, når flowforholdene varierer for meget. Selv avanceret styring kan ikke overvinde grundlæggende designmangler.
Det betyder, at kølesystemer skal designes og vurderes som komplette systemer frem for som en samling enkeltkomponenter. Ingeniører og beslutningstagere har brug for ekspertise, der spænder over alle tre discipliner, for at kunne træffe velunderbyggede valg, som sikrer en langsigtet ydeevne.
Hos Armatec arbejder vi på tværs af de centrale discipliner inden for datacenterkøling, herunder flowregulering, varmeoverførsel og styring, med forståelse for de hydrauliske forhold, der er nødvendige for, at systemet fungerer pålideligt. Det gør os i stand til at bidrage med et reelt systemperspektiv i stedet for at optimere enkeltkomponenter isoleret.
Med støtte i en bred produktportefølje og omfattende erfaring fra krævende industrielle anvendelser hjælper vi rådgivere, entreprenører og datacenteroperatører med at forstå samspillet i systemet og træffe beslutninger, der fungerer i den virkelige drift, ikke kun på papiret.
Hvis du ønsker at drøfte designet af et kølesystem til et aktuelt eller kommende datacenter, bidrager vi gerne med teknisk rådgivning tidligt i processen, hvor den skaber størst værdi.
Kontakt os for at drøfte dit projekt med en af vores specialister.
Kølesystemer til datacentre er komplekse, og mange af de vigtigste beslutninger træffes tidligt i projektet. Her besvarer vi nogle af de mest almindelige spørgsmål om systemdesign, energieffektivitet og køleydelse.
FAQ →Har du brug for hjælp til design, dimensionering eller optimering af kølesystemer til datacentre? Vores specialister kan hjælpe med at vurdere systemløsninger, komponentvalg og tekniske beslutninger gennem hele projektet
Kontakt Flemming Stig Hansen →
