Kuten tiedämme, datakeskukset kuluttavat runsaasti sähköä, josta suuri osa muuttuu lopulta lämmöksi. Palvelinten tuottama lämpö on poistettava tehokkaasti, jotta IT-laitteet voivat toimia luotettavasti. Sen sijaan, että lämpö johdettaisiin ympäristöön, se voidaan ottaa talteen ja hyödyntää esimerkiksi kaukolämmön tuotannossa.
Ajatus on yksinkertainen, mutta toteutus vaatii huolellista suunnittelua. Hukkalämmön hyödyntämisessä ei ole kyse pelkästään käytettävissä olevasta lämpömäärästä. Ratkaisevaa on myös lämmön lämpötilataso, siirtotekniikka ja se, miten lämmön tuotanto saadaan vastaamaan sen kysyntää.
Kaikki hukkalämpö ei ole samanarvoista
Datakeskuksen hukkalämmön hyödyntämismahdollisuuksiin vaikuttaa olennaisesti se, missä lämpötilassa lämpöenergia on saatavilla.
Perinteisissä jäähdytysratkaisuissa talteen otettavan lämmön lämpötilataso voi olla esimerkiksi 25–50 °C. Tämä ei useinkaan riitä sellaisenaan kaukolämpöverkon menoveden lämpötilavaatimuksiin, jolloin tarvitaan lämpöpumppuja nostamaan lämpötila käyttökelpoiselle tasolle.
Lämpöpumppujen käyttö kuitenkin kuluttaa sähköä. Mitä suurempi lämpötilan nosto tarvitaan, sitä enemmän energiaa prosessi yleensä vaatii suhteessa tuotettuun lämpöön.
Uudemmat nestejäähdytysratkaisut voivat mahdollistaa lämmön talteenoton huomattavasti korkeammassa lämpötilassa. Tällöin lämpöä voidaan joissakin tapauksissa hyödyntää suoraan kaukolämpöverkossa tai vähentää tarvittavaa lämpöpumppausenergiaa.
Siksi lämmöntalteenoton mahdollisuudet kannattaa huomioida jo datakeskuksen jäähdytysjärjestelmän suunnitteluvaiheessa.
Lämmönsiirtimen tehtävä on muutakin kuin siirtää lämpöä
Lämmönsiirrin on keskeinen komponentti datakeskuksen jäähdytyspiirin ja lämmöntalteenottojärjestelmän välillä.
Sen tehtävänä on siirtää lämpöenergiaa kahden erillisen nestekierron välillä ilman, että nesteet sekoittuvat keskenään. Samalla voidaan erottaa toisistaan järjestelmät, joiden paineet, nesteominaisuudet ja käyttöolosuhteet poikkeavat toisistaan.
Lämmönsiirtimen valinnalla on suora vaikutus siihen, kuinka tehokkaasti lämpöenergia saadaan hyödynnettyä.
Erityisen tärkeää on lämmönsiirtimen lämpötilaero. Mitä pienemmällä lämpötilaerolla lämpö voidaan siirtää, sitä paremmin talteen otetun lämmön lämpötilataso voidaan säilyttää. Tämä voi vähentää myöhemmän lämpötilan noston tarvetta ja parantaa koko lämmöntalteenottojärjestelmän energiatehokkuutta.
Pienen lämpötilaeron saavuttaminen edellyttää kuitenkin riittävää lämmönsiirtopinta-alaa ja huolellista mitoitusta. Myös painehäviöt on huomioitava, sillä tarpeettoman suuret painehäviöt kasvattavat pumppausenergian tarvetta.
Lämmönsiirtimen mitoituksessa onkin tarkasteltava lämmönsiirtotehoa, lämpötiloja, virtaamia ja painehäviöitä yhtenä kokonaisuutena.
Lämmöntalteenotto ei saa vaarantaa jäähdytyksen toimintavarmuutta
Datakeskuksen ensisijainen tehtävä on varmistaa IT-laitteiden häiriötön toiminta. Lämmöntalteenotto on tähän nähden täydentävä järjestelmä, eikä sen toiminta saa vaarantaa jäähdytystä.
Tämä on huomioitava erityisesti tilanteissa, joissa lämmön vastaanotto keskeytyy tai lämmöntarve vähenee.
Esimerkiksi kaukolämpöverkon lämmöntarve vaihtelee vuodenajan mukaan, kun taas datakeskus voi tuottaa lämpöä suhteellisen tasaisesti ympäri vuoden.
Jäähdytysjärjestelmän on siksi pystyttävä toimimaan luotettavasti myös silloin, kun kaikkea syntyvää lämpöä ei voida hyödyntää.
Käytännössä tämä voi edellyttää vaihtoehtoista jäähdytysreittiä, toimivaa säätöä ja järjestelmäratkaisuja, joilla lämmöntalteenotto voidaan tarvittaessa ohittaa.
Myös lämmönsiirtimien huollettavuus, hydraulinen tasapaino ja järjestelmän varmistus on huomioitava suunnittelussa.
Lämmöntalteenotto kannattaa suunnitella ajoissa
Datakeskuksen hukkalämmön hyödyntäminen ei ole pelkästään tekninen kysymys. Sen toteutettavuuteen vaikuttavat myös datakeskuksen sijainti, läheisen kaukolämpöverkon ominaisuudet, lämmön kysyntä sekä tarvittavat investoinnit.
Lähellä sijaitseva kaukolämpöverkko voi tarjota hyvän mahdollisuuden lämmön hyödyntämiseen, mutta verkon lämpötilavaatimukset ja kapasiteetti on selvitettävä jo hankkeen alkuvaiheessa.
Jos lämmöntalteenotto otetaan huomioon vasta jäähdytysjärjestelmän suunnittelun loppuvaiheessa, mahdollisuudet vaikuttaa lämpötilatasoihin, järjestelmän rakenteeseen ja komponenttivalintoihin voivat olla rajalliset.
Siksi datakeskuksen suunnittelijoiden, energiayhtiöiden ja laitetoimittajien välinen yhteistyö kannattaa aloittaa mahdollisimman varhain.
Oikeilla lämmönsiirtoratkaisuilla hukkalämmöstä saadaan enemmän irti
Datakeskusten hukkalämmön hyödyntäminen tarjoaa mahdollisuuden parantaa energian kokonaiskäyttöä ja vähentää erillisen lämmöntuotannon tarvetta. Hyötyjen toteutuminen riippuu kuitenkin siitä, kuinka hyvin lämmöntalteenottojärjestelmä on suunniteltu ja mitoitettu.
Armatecin valikoimaan kuuluvat Alfa Lavalin laadukkaat lämmönsiirtimet, joita voidaan hyödyntää vaativissa lämmönsiirtosovelluksissa. Oikein valittu lämmönsiirrin auttaa siirtämään lämpöenergiaa tehokkaasti ja tukee järjestelmän luotettavaa toimintaa.
Armatecin asiantuntijat auttavat lämmönsiirtimien valinnassa ja mitoituksessa käyttökohteen teknisten vaatimusten perusteella.
Suunnitteletko lämmöntalteenottoa tai etsitkö sopivaa lämmönsiirtoratkaisua? Ota yhteyttä asiantuntijoihimme.
