I ett datacenter är kylsystemet betydligt mer komplext än det kan se ut på ett systemschema. Flödeskontroll, värmeöverföring och styrning påverkar varandra kontinuerligt och har betydelse för hela systemets prestanda. Samtidigt är alla tre beroende av rätt hydrauliska förutsättningar. Att förstå dessa samband är avgörande för att projektera ett system som fungerar som avsett.
Det här är inte en produktpresentation. Det är en förklaring av samspelet i systemet som ofta avgör om ett kylsystem för datacenter fungerar som förväntat eller inte levererar önskad prestanda.
Stabila flöden är en förutsättning för att kylsystemet ska leverera rätt kapacitet och funktion. Men tillförlitlig flödeskontroll börjar redan med förutsättningarna i det hydrauliska systemet.
Stabilt systemtryck, effektiv avgasning och god vattenbehandling är viktigt för att skapa stabila och förutsägbara flöden. Om tryckförhållandena är instabila eller om gaser och slam ansamlas i systemet kan både fördelningen av vattenflöden och värmeöverföringen påverkas negativt, oavsett hur de enskilda komponenterna har dimensionerats eller valts.
När de grundläggande hydrauliska förutsättningarna är på plats blir val och dimensionering av ventiler avgörande. Det räcker inte att välja rätt ventiltyp och dimension. I praktiken är ventilens Kv-värde i förhållande till det faktiska tryckfallet i systemet avgörande för om den kan reglera som avsett.
En ventil med för högt Kv-värde ger dålig reglerbarhet eftersom den endast arbetar inom en liten del av slaglängden. En ventil med för lågt Kv-värde skapar onödiga tryckfall och ökar belastningen på pumpsystemet.
I båda fallen blir resultatet ett system som är svårt att injustera och som kräver mer energi än nödvändigt för att upprätthålla önskade temperaturer. Detta kan återspeglas i anläggningens Power Usage Effectiveness, PUE, även om själva ventilen sällan identifieras som den bakomliggande orsaken.
Värmeväxlaren utför själva kylfunktionen genom att överföra värme från servrarnas kylkrets till den externa kylkällan. Även om principen är enkel beror prestandan på de faktiska driftförhållandena och inte enbart på nominell kapacitet.
En värmeväxlare dimensioneras för en specifik driftpunkt med definierade vattenflöden, inloppstemperaturer och temperaturdifferens, ΔT. Om någon av dessa parametrar förändras påverkas också prestandan. Ibland är effekten liten, andra gånger betydande. En värmeväxlare som är korrekt dimensionerad för en driftpunkt kan vara underdimensionerad för en annan, även om den tekniskt sett fungerar som avsett.
Därför är dokumenterad termisk prestanda enligt erkända standarder som AHRI viktig. Det ger trygghet i att angivna prestandadata återspeglar realistiska driftförhållanden och inte enbart ideala laboratorievärden.
En annan faktor som ofta förbises är sambandet mellan värmeväxlaren och det hydrauliska systemet. Om vattenflödet genom värmeväxlaren varierar på grund av bristande hydraulisk balans påverkas värmeöverföringen direkt, vilket i sin tur ökar den totala energianvändningen.
Styrning, reglering och övervakning (SRÖ), knyter samman flödeskontroll och värmeöverföring och anpassar anläggningen till varierande belastningar och driftförhållanden. Moderna datacenter använder ofta avancerade styr och reglersystem med realtidsövervakning, prediktiva algoritmer och integration med prognoser för IT belastning.
Men även det mest avancerade styrsystemet kan bara arbeta utifrån de förutsättningar som den mekaniska installationen ger. En perfekt beräknad styrsignal kan inte kompensera för en ventil som saknar tillräcklig reglerauktoritet. På samma sätt kan styrsystemet försöka kompensera för hydraulisk obalans, men då på bekostnad av ökad energianvändning.
Detta är en vanlig orsak till att kylsystem använder mer energi än förväntat i drift. Styrningen fungerar som den ska men tvingas kompensera för svagheter på andra ställen i systemet. Resultatet är högre energianvändning som kan vara svår att diagnostisera utan förståelse för samspelet mellan hydrauliska förutsättningar, flödeskontroll, värmeöverföring och styrning.
De största utmaningarna i kylsystem för datacenter uppstår ofta i samspelet mellan de olika delarna och när de hydrauliska förutsättningarna de är beroende av inte upprätthålls.
En korrekt vald ventil kan inte utnyttja sin fulla potential i ett system med instabila tryckförhållanden eller bristande hydraulisk balans. En korrekt dimensionerad värmeväxlare kan inte arbeta effektivt om vattenflödena varierar för mycket. Inte ens avancerad styrning och reglering kan fullt ut kompensera för grundläggande svagheter i systemdesignen.
Därför måste kylsystem projekteras och utvärderas som kompletta system, inte som en samling enskilda komponenter. Ingenjörer och beslutsfattare behöver förstå hur de olika delarna påverkar varandra för att kunna fatta välgrundade beslut som ger god prestanda över tid.
På Armatec arbetar vi med de centrala områdena inom kylning av datacenter: flödeskontroll, värmeöverföring och styrning, tillsammans med förståelse för de hydrauliska förutsättningar som krävs för att systemet ska fungera tillförlitligt. Det gör att vi kan bidra med ett helhetsperspektiv på systemet i stället för att optimera enskilda komponenter isolerat.
Med en bred produktportfölj och omfattande erfarenhet från krävande industriella applikationer hjälper vi konsulter, entreprenörer och datacenteroperatörer att förstå samspelet i systemet och fatta beslut som fungerar i verklig drift, inte bara på papperet.
Om du vill diskutera utformningen av ett pågående eller framtida datacenterprojekt bidrar vi gärna med teknisk rådgivning tidigt i processen, där den skapar störst värde.
Vad påverkar PUE? Vad innebär låg ΔT? När fattas de viktigaste besluten i ett datacenterprojekt? Här hittar du svar på några av de vanligaste frågorna kring dimensionering, energieffektivitet och systemprestanda.
FAQ →Behöver du stöd i projektering, dimensionering eller optimering av kylsystem för datacenter? Våra specialister hjälper dig att diskutera systemlösningar, komponentval och tekniska vägval genom hela projektet.
Kontakta Anders Öhrn →
